一种智能PFC模块的开关电路的制作方法

本发明涉及集成电路，特别是一种智能pfc模块的开关电路。

背景技术：

1、pfc的英文全称为“power factor correction”，意思是“功率因数校正”，功率因数指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。基本上功率因数可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高。目前工业和消费电子电控的pfc已开始采用分立式的智能pfc模块，这种智能pfc模块将整流桥、igbt、驱动ic等模块集合在一起，电路比较复杂。

2、其中智能pfc模块中的开关电路则主要由igbt和快恢复二极管构成，通过驱动ic的输出端和igbt的基极电连接，驱动igbt开关，从而驱动智能pfc模块后继电路。但是，目前智能pfc模块中集成的igbt和快恢复二极管通常为采用si材料制造，而si材料的igbt开关频率不高，开关损耗大，si材料的快恢复二极管反向恢复性能差，且si材料的热导率较低，导致igbt和快恢复二极管的散热慢，封装需要设计更多的散热结构，从而使集成电路的封装件体积变大，不利于产品小型化设计。

3、而智能pfc模块内部集成的pfc过流保护电路目前只通过外部电路检测电流，这样则会导致由于所应用的外部电路结构不同，电流检测回路的功率损耗不同，当功率损耗大时会使智能pfc模块内部温度升高；而且电流检测回路的走线过长还会导致走线电感比较大，对智能pfc模块内部电路造成干扰；从而使得智能pfc模块的抗干扰能力较差。

技术实现思路

1、针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种智能pfc模块的开关电路，开关频率更高，损耗更小，温升更低，适用于小型化电控系统中，还降低了系统的制造成本。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种智能pfc模块的开关电路，所述智能pfc模块包括驱动模块，包括肖特基二极管d5、电流采样模块和具有电流检测端的mos管q1；所述mos管q1和所述肖特基二极管d5均为化合物材料制作；

4、所述mos管q1的漏极用作所述智能pfc模块的pfcl端，所述mos管q1的源极用作所述智能pfc模块的vss端，所述肖特基二极管d5的阴极用作所述智能pfc模块的vcc端；

5、所述驱动模块的pfcout端和所述mos管q1的栅极电连接，所述mos管q1的漏极和所述肖特基二极管d5的阳极电连接，所述mos管q1的电流检测端和所述电流采样模块的输入端电连接，所述电流采样模块的输出端和所述驱动模块的pfctrip端电连接，所述电流采样模块的gnd端和所述驱动模块的gnd端电连接；

6、所述mos管q1的电流检测端用于生成电流信号；

7、所述电流采样模块用于接收所述电流信号，反馈至所述驱动模块。

8、进一步的，所述化合物材料为碳化硅。

9、进一步的，所述mos管q1的电流检测端是由所述mos管q1的源极的晶胞拆分而成，所述mos管q1的电流检测端和所述mos管q1的源极的晶胞数量比例为1：n，其中n为50～200。

10、进一步的，所述mos管q1的电流检测端和所述mos管q1的源极的晶胞数量比例为1：100。

11、进一步的，所述电流采样模块包括采样单元和抗干扰单元；所述采样单元的一端用作所述电流采样模块的输入端，所述采样单元的另一端用作所述电流采样模块的gnd端，所述抗干扰单元的输出端用作所述电流采样模块的输出端；

12、所述采样单元的一端和所述抗干扰单元的输入端电连接，所述样单元的另一端和所述抗干扰单元的gnd端电连接；

13、所述采样单元用于接收所述电流信号；

14、所述抗干扰单元用于对所述电流信号滤波。

15、进一步的，所述采样单元包括电阻rs；所述电阻rs的一端用作所述采样单元的一端，所述电阻rs的另一端用作所述采样单元的另一端。

16、进一步的，所述抗干扰单元包括电容c1和电阻r2；所述电阻r2的一端用作所述抗干扰单元的输入端，所述电阻r2的另一端用作所述抗干扰单元的输出端，所述电容c1的一端用作所述抗干扰单元的gnd端；

17、所述电容c1的另一端和所述电阻r2的另一端电连接。

18、进一步的，所述驱动模块包括pfc过流保护电路、逻辑电路和pfc驱动电路；所述pfc过流保护电路的输入端用作所述驱动模块的pfctrip端，所述pfc驱动电路的输出端用作所述驱动模块的pfcout端；

19、所述pfc过流保护电路的输出端和所述逻辑电路的输入端电连接，所述逻辑电路的输出端和所述pfc驱动电路的输入端电连接；

20、所述pfc过流保护电路用于接收所述电流信号与内设的过流阀值比较；当所述电流信号大于所述过流阀值时，输出低电平信号；

21、所述逻辑电路用于当接收到所述低电平信号时，输出保护信号；

22、所述pfc驱动电路用于当接收到所述保护信号时，停止驱动。

23、本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：采用化合物材料制作mos管q和肖特基二极管d，对于mos管q来说，一是可以缩薄mos管q的单载流子漂移区，使其开态电阻小，提高开关频率的同时大大减少正向导通的损耗，二是可减少温升，降低集成电路中散热组件的要求，使集成模块小型化；而对于肖特基二极管d来说，则是可以使正、反向恢复特性随温度和时间的变化很小，损耗小，温升低。

24、更重要的是，由mos管q和肖特基二极管d组成的开关电路还通过mos管q特设的电流检测端m来采集流经mos管q漏极和源极的成比例缩小的电流用于通过电流采样模块反馈至驱动模块；当出现过流故障时，驱动模块可通过反馈的电流信号识别出电路处于过流故障，这样驱动模块就无需通过智能pfc模块后继所接的电路获取过流故障信息，使得整个模块的过流保护电路的走线非常短，使走线电感非常小，提高了模块的抗干扰能力及减少了整个电控系统的体积。

25、最后再采用上述特制的mos管q和肖特基二极管d组成可开关驱动模块的开关电路，可以使得开关电路的开关频率更高，损耗更小，温升更低，后续智能pfc模块集成的散热组件要求更低，从而提高整个电控系统的可靠性的同时使电控系统达成小型化设计目的，还降低了制造成本。

技术特征：

1.一种智能pfc模块的开关电路，所述智能pfc模块包括驱动模块，其特征在于：包括肖特基二极管d5、电流采样模块和具有电流检测端的mos管q1；所述mos管q1和所述肖特基二极管d5均为化合物材料制作；

2.根据权利要求1所述的一种智能pfc模块的开关电路，其特征在于：所述化合物材料为碳化硅。

3.根据权利要求1所述的一种智能pfc模块的开关电路，其特征在于：所述mos管q1的电流检测端是由所述mos管q1的源极的晶胞拆分而成，所述mos管q1的电流检测端和所述mos管q1的源极的晶胞数量比例为1：n，其中n为50～200。

4.根据权利要求3所述的一种智能pfc模块的开关电路，其特征在于：所述mos管q1的电流检测端和所述mos管q1的源极的晶胞数量比例为1：100。

5.根据权利要求1所述的一种智能pfc模块的开关电路，其特征在于：所述电流采样模块包括采样单元和抗干扰单元；所述采样单元的一端用作所述电流采样模块的输入端，所述采样单元的另一端用作所述电流采样模块的gnd端，所述抗干扰单元的输出端用作所述电流采样模块的输出端；

6.根据权利要求1所述的一种智能pfc模块的开关电路，其特征在于：所述采样单元包括电阻rs；所述电阻rs的一端用作所述采样单元的一端，所述电阻rs的另一端用作所述采样单元的另一端。

7.根据权利要求1所述的一种智能pfc模块的开关电路，其特征在于：所述抗干扰单元包括电容c1和电阻r2；所述电阻r2的一端用作所述抗干扰单元的输入端，所述电阻r2的另一端用作所述抗干扰单元的输出端，所述电容c1的一端用作所述抗干扰单元的gnd端；

8.根据权利要求1所述的一种智能pfc模块的开关电路，其特征在于：所述驱动模块包括pfc过流保护电路、逻辑电路和pfc驱动电路；所述pfc过流保护电路的输入端用作所述驱动模块的pfctrip端，所述pfc驱动电路的输出端用作所述驱动模块的pfcout端；

技术总结
本发明涉及集成电路技术领域，特别是一种智能PFC模块的开关电路，包括肖特基二极管、电流采样模块和具有电流检测端的MOS管；MOS管和肖特基二极管均为化合物材料制作；MOS管的漏极、源极和肖特基二极管的阴极分别用作PFCL端、VSS端和VCC端；MOS管的栅极、漏极和电流检测端分别与驱动模块的PFCOUT端、肖特基二极管的阳极和电流采样模块的输入端电连接；电流采样模块的输出端和GND端分别与驱动模块的PFCTRIP端和GND端电连接；电流采样模块接收电流检测端的电流信号反馈至驱动模块；从而开关频率更高，损耗更小，温升更低，适用于小型化电控系统中，还降低了系统的制造成本。

技术研发人员：冯宇翔,谢荣才
受保护的技术使用者：广东汇芯半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5