靜電保護(hù)裝置、智能功率模塊和變頻家電的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種靜電保護(hù)裝置，包括：靜電保護(hù)模塊，連接至智能功率模塊中的任一IGBT管，用于對(duì)所述任一IGBT管進(jìn)行靜電保護(hù)。本實(shí)用新型還提出了一種智能功率模塊和一種變頻家電。通過(guò)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，能夠在智能功率模塊掉電的情況下，避免接地端的高壓靜電造成對(duì)IGBT管的破壞，確保智能功率模塊的使用安全性，延長(zhǎng)其使用壽命。
【專利說(shuō)明】靜電保護(hù)裝置、智能功率模塊和變頻家電
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及靜電保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種靜電保護(hù)裝置、一種智能功率模塊和一種變頻家電。
【背景技術(shù)】
[0002]智能功率模塊，即IPM (Intelligent Power Module),是一種將電力電子和集成電路技術(shù)結(jié)合的功率驅(qū)動(dòng)類產(chǎn)品。智能功率模塊把功率開(kāi)關(guān)器件和高壓驅(qū)動(dòng)電路集成在一起，并內(nèi)藏有過(guò)電壓、過(guò)電流和過(guò)熱等故障檢測(cè)電路。智能功率模塊一方面接收MCU的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)后續(xù)電路工作，另一方面將系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)送回MCU。與傳統(tǒng)的分立方案相t匕，智能功率模塊以其高集成度、高可靠性等優(yōu)勢(shì)贏得越來(lái)越大的市場(chǎng)，尤其適合于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的變頻器及各種逆變電源，是應(yīng)用于變頻調(diào)速、冶金機(jī)械、電力牽引、伺服驅(qū)動(dòng)、變頻家電的一種理想電力電子器件。
[0003]如圖1所示，為相關(guān)技術(shù)中提出的一種智能功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。具體地，該智能功率模塊 100 包括:驅(qū)動(dòng)芯片 101 和 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)管121?126。
[0004]驅(qū)動(dòng)芯片101的各個(gè)管腳與IGBT管121?126等的具體連接關(guān)系如下:
[0005]驅(qū)動(dòng)芯片101的VCC端作為所述智能功率模塊100的低壓區(qū)供電電源正端VDD，VDD 一般為15V ;驅(qū)動(dòng)芯片101的GND端作為所述智能功率模塊100的低壓區(qū)供電電源負(fù)端COM。
[0006]驅(qū)動(dòng)芯片101的HINl端作為所述智能功率模塊100的U相上橋臂輸入端UHIN ;驅(qū)動(dòng)芯片101的HIN2端作為所述智能功率模塊100的V相上橋臂輸入端VHIN ;驅(qū)動(dòng)芯片101的HIN3端作為所述智能功率模塊100的W相上橋臂輸入端WHIN ;驅(qū)動(dòng)芯片101的LINl端作為所述智能功率模塊100的U相下橋臂輸入端ULIN ;驅(qū)動(dòng)芯片101的LIN2端作為所述智能功率模塊100的V相下橋臂輸入端VLIN ;驅(qū)動(dòng)芯片101的LIN3端作為所述智能功率模塊100的W相下橋臂輸入端WLIN (在此，所述智能功率模塊100的U、V、W三相的六路輸入接收O?5V的輸入信號(hào))。
[0007]驅(qū)動(dòng)芯片101的VBl端作為所述智能功率模塊100的U相高壓區(qū)供電電源正端UVB ;驅(qū)動(dòng)芯片101的HOl端與U相上橋臂IGBT管121的柵極相連；驅(qū)動(dòng)芯片101的VSl端與所述IGBT管121的射極、FRD管(快恢復(fù)二極管)111的陽(yáng)極、U相下橋臂IGBT管124的集電極、FRD管114的陰極相連，并作為所述智能功率模塊100的U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端UVS。
[0008]驅(qū)動(dòng)芯片101的VB2端作為所述智能功率模塊100的V相高壓區(qū)供電電源正端VVB ;驅(qū)動(dòng)芯片101的H03端與V相上橋臂IGBT管123的柵極相連。驅(qū)動(dòng)芯片101的VS2端與所述IGBT管122的射極、FRD管112的陽(yáng)極、V相下橋臂IGBT管125的集電極、FRD管115的陰極相連，并作為所述智能功率模塊100的W相高壓區(qū)供電電源負(fù)端VVS。
[0009]驅(qū)動(dòng)芯片101的VB3端作為所述智能功率模塊100的W相高壓區(qū)供電電源正端WVB ;驅(qū)動(dòng)芯片101的H03端與W相上橋臂IGBT管123的柵極相連；驅(qū)動(dòng)芯片101的VS3端與所述IGBT管123的射極、FRD管113的陽(yáng)極、W相下橋臂IGBT管126的集電極、FRD管116的陰極相連，并作為所述智能功率模塊100的W相高壓區(qū)供電電源負(fù)端WVS。
[0010]驅(qū)動(dòng)芯片101的LOl端與所述IGBT管124的柵極相連；驅(qū)動(dòng)芯片101的L02端與所述IGBT管125的柵極相連；驅(qū)動(dòng)芯片101的L03端與所述IGBT管126的柵極相連。
[0011]所述IGBT管124的射極與所述FRD管114的陽(yáng)極相連，并作為所述智能功率模塊100的U相低電壓參考端UN ;所述IGBT管125的射極與所述FRD管115的陽(yáng)極相連，并作為所述智能功率模塊100的V相低電壓參考端VN ;所述IGBT管126的射極與所述FRD管116的陽(yáng)極相連，并作為所述智能功率模塊100的W相低電壓參考端WN。
[0012]所述IGBT管121的集電極、所述FRD管111的陰極、所述IGBT管122的集電極、所述FRD管112的陰極、所述IGBT管123的集電極、所述FRD管113的陰極相連，并作為所述智能功率模塊100的高電壓輸入端P，P 一般接300V。
[0013]基于上述連接關(guān)系，則驅(qū)動(dòng)芯片101的作用是:
[0014]將輸入端HIN1、HIN2、HIN3和LIN1、LIN2、LIN3的O?5V的邏輯信號(hào)分別傳到輸出端 HO1、H02、H03 和 LOl、L02、L03，其中 HO1、H02、H03 是 VS ?VS+15V 的邏輯信號(hào)，LOl、L02、L03是O?15V的邏輯信號(hào)。
[0015]同時(shí)，驅(qū)動(dòng)芯片101的輸出電路部分采用COMS結(jié)構(gòu)，且六路輸出的結(jié)構(gòu)完全相同，則下面以LOl為例，對(duì)其具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0016]如圖2所示，CMOS結(jié)構(gòu)包括PMOS管1001和NMOS管1002。其中，PMOS管1001的襯底與源極相連，并連接VCC ；NM0S管1002的襯底與源極相連，并連接GND ;所述PMOS管1001的漏極與所述NMOS管1002的漏極相連并作為CMOS的輸出，并作為L(zhǎng)Ol ;所述PMOS管1001的柵極與所述NMOS管1002的柵極相連作為CMOS的輸入，記為INL1。
[0017]基于上述連接關(guān)系，則CMOS的工作時(shí)序?yàn)?當(dāng)INLl輸入高電平時(shí)，LOl輸出低電平；當(dāng)INLl輸入低電平時(shí)，LOl輸出高電平。
[0018]由于智能功率模塊100的應(yīng)用環(huán)境非常惡略，一般會(huì)長(zhǎng)期工作在高溫而干燥的環(huán)境中，使得在不工作時(shí)，智能功率模塊100需要承受2000V?3000V的靜電。
[0019]而需要指出的是:如圖2所示，NMOS管1002的襯底與漏極間有寄生二極管1004，即在GND與LOl間有寄生二極管1004，使得存在從COM (即驅(qū)動(dòng)芯片101的GND)到所述寄生二極管1004再到所述IGBT管124的柵極的通路，所以，當(dāng)COM對(duì)UN或者COM對(duì)UVS存在正向的靜電，即所述IGBT管124的柵極對(duì)射極或者所述IGBT管124的柵極對(duì)集電極存在靜電，所述IGBT管124的柵極容易受到靜電破壞。
[0020]因此，存在下述技術(shù)問(wèn)題:
[0021]如果使用柵氧厚度較薄的IGBT管，智能功率模塊100非常容易受到靜電破壞，使其生產(chǎn)下線率非常高，在實(shí)際使用中也有極大的受到靜電破壞的風(fēng)險(xiǎn)；由于受到破壞的是IGBT管，所以如果是在實(shí)際使用中受到破壞，很容易引起上下橋臂同時(shí)導(dǎo)通，造成智能功率模塊100電流失控而造成爆炸。
[0022]如果使用柵氧厚度較厚的IGBT管，智能功率模塊100的開(kāi)關(guān)速度會(huì)嚴(yán)重下降，這樣的智能功率模塊100的開(kāi)關(guān)損耗極高，對(duì)于開(kāi)關(guān)頻率在千赫茲以上的使用場(chǎng)合，會(huì)造成很大的發(fā)熱量，即使用盡可能大的散熱片，智能功率模塊100的工作溫度會(huì)比環(huán)境溫度高60°C以上，智能功率模塊100長(zhǎng)期工作在高溫環(huán)境下，會(huì)造成其性能衰減嚴(yán)重，并縮短其使用壽命。
[0023]因此，如何既能夠確保IGBT管具有較高開(kāi)關(guān)速度，又能夠具有較高的安全性，避免遭受靜電破壞，成為目前亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0024]本實(shí)用新型旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)或相關(guān)技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。
[0025]為此，本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出了一種靜電保護(hù)裝置。
[0026]本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提出了一種智能功率模塊。
[0027]本實(shí)用新型的又一個(gè)目的在于提出了一種變頻家電。
[0028]為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面的實(shí)施例，提出了一種靜電保護(hù)裝置，包括:靜電保護(hù)模塊，連接至智能功率模塊中的任一 IGBT管，用于對(duì)所述任一 IGBT管進(jìn)行靜電保護(hù)。
[0029]在該技術(shù)方案中，對(duì)于智能功率模塊中的IGBT管，通過(guò)增加獨(dú)立的靜電保護(hù)模塊，使得當(dāng)存在對(duì)IGBT管的高壓靜電時(shí)，比如在驅(qū)動(dòng)芯片的地端與IGBT管的柵極之間存在通路時(shí)，能夠通過(guò)該靜電保護(hù)模塊對(duì)靜電進(jìn)行吸收，從而避免IGBT管遭受靜電破壞。
[0030]其中，相關(guān)技術(shù)中存在很多用于靜電保護(hù)的元件、電路或設(shè)備，則基于靜電吸收和保護(hù)的目的，顯然都可以應(yīng)用于本申請(qǐng)的技術(shù)方案中，比如各種類型的ESD(Electro-Static Discharge,靜電阻抗器)。
[0031]另外，根據(jù)本實(shí)用新型上述實(shí)施例的靜電保護(hù)裝置，還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0032]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，優(yōu)選地，還包括:狀態(tài)判斷模塊，連接至所述智能功率模塊，用于判斷所述智能功率模塊的電源供電狀況，在判定所述智能功率模塊的電源停止供電的情況下，生成控制執(zhí)行靜電保護(hù)的靜電保護(hù)指令；所述靜電保護(hù)模塊還連接至所述狀態(tài)判斷模塊，用于接收所述靜電保護(hù)指令，在所述狀態(tài)判斷模塊判定所述智能功率模塊的電源停止供電的情況下，執(zhí)行對(duì)所述任一 IGBT管的靜電保護(hù)。
[0033]在該技術(shù)方案中，由于僅在智能功率模塊的電源停止供電時(shí)，才具有IGBT管被靜電破壞的可能性，則通過(guò)對(duì)智能功率模塊的電源供電狀況的監(jiān)測(cè)，并僅在其電源停止供電時(shí)，才對(duì)IGBT管進(jìn)行靜電保護(hù)，從而一方面能夠無(wú)延遲地執(zhí)行對(duì)IGBT管的保護(hù)，避免在掉電瞬間遭受破壞，另一方面則是在電源正常供電時(shí)，能夠防止靜電保護(hù)模塊影響相連的IGBT管的正常工作。
[0034]其中，狀態(tài)判斷模塊可以為比如電壓比較電路，用于對(duì)智能功率模塊的供電電壓與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，以進(jìn)行判斷。對(duì)于生成的靜電保護(hù)指令，可以為具體的高電平信號(hào)或低電平信號(hào)，比如當(dāng)電源正常供電時(shí)，輸出為高電平信號(hào)，當(dāng)電源停止供電時(shí)，生成靜電保護(hù)指令，即低電平信號(hào)。
[0035]當(dāng)然，對(duì)于電源供電狀態(tài)的檢測(cè)，顯然并不是必要的選擇。靜電保護(hù)模塊并不一定會(huì)對(duì)IGBT管的工作狀態(tài)產(chǎn)生影響；并且，即便存在影響，但在能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)IGBT管的靜電保護(hù)的同時(shí)，在IGBT管處于工作狀態(tài)的情況下的一定范圍內(nèi)的影響顯然是可以接受的。
[0036]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例，優(yōu)選地，所述狀態(tài)判斷模塊包括:第一端，連接至所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的供電端，檢測(cè)對(duì)應(yīng)于所述任一 IGBT管的供電電壓；第二端，連接至所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的接地端，檢測(cè)對(duì)應(yīng)于所述任一 IGBT管的接地電壓；電壓比較電路，連接至所述第一端和所述第二端，在所述供電電壓與所述接地電壓的電壓差值大于或等于預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，判定所述電源供電狀態(tài)為正常供電，在所述電壓差值小于所述預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，判定所述電源供電狀態(tài)為停止供電。
[0037]在該技術(shù)方案中，通過(guò)對(duì)任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的供電端和接地端進(jìn)行電壓比較，能夠快速判斷出當(dāng)前的電源供電情況。其中，每個(gè)IGBT管對(duì)應(yīng)的供電端和接地端可能是不同的，比如:對(duì)于上橋的IGBT管，由于處于高壓區(qū)，使得其接地端并不是OV (而可能是相對(duì)于低壓區(qū)的“高壓”)，而供電端則是相對(duì)于該“低壓”側(cè)接地端的“高壓”側(cè)；對(duì)于下橋的IGBT管，由于處于低壓區(qū)，使得其接地端理論上為0V，而供電端則是相對(duì)于該“低壓”側(cè)接地端的“高壓”側(cè)，盡管該“高壓”側(cè)可能低于上橋IGBT管的接地端電壓。
[0038]具體地，比如當(dāng)所述任一 IGBT管為任一相的上橋臂時(shí)，所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的供電端為所述任一相的高壓區(qū)域的供電電源正端，所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的接地端為所述任一相的高壓區(qū)域的供電電源負(fù)端。
[0039]而當(dāng)所述任一 IGBT管為所述任一相的下橋臂時(shí)，所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的供電端為所述智能功率模塊的低壓區(qū)域的供電電源正端，所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的接地端為所述智能功率模塊的低壓區(qū)域的供電電源負(fù)端。
[0040]當(dāng)然，對(duì)于電源供電狀態(tài)的檢測(cè)，顯然也可以采用其他更多的方式，比如檢測(cè)驅(qū)動(dòng)芯片的工作狀態(tài)、檢測(cè)驅(qū)動(dòng)芯片的供電電源的電壓大小等，都可以實(shí)現(xiàn)上述的電源供電狀態(tài)的準(zhǔn)確獲取。
[0041]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例，優(yōu)選地，所述靜電保護(hù)模塊用于:根據(jù)所述智能功率模塊的電源供電狀況，切換并呈現(xiàn)出對(duì)應(yīng)的電路特性，其中，當(dāng)所述智能功率模塊的電源正常供電時(shí)，所述靜電保護(hù)模塊呈現(xiàn)高阻特性，當(dāng)所述智能功率模塊的電源停止供電時(shí)，所述靜電保護(hù)模塊呈現(xiàn)電容特性。
[0042]在該技術(shù)方案中，通過(guò)靜電保護(hù)模塊自身的特性變化，從而能夠在不改變靜電保護(hù)模塊與IGBT管的連接關(guān)系的情況下，僅通過(guò)切換為高阻特征，使得在IGBT管工作時(shí)，避免對(duì)其造成影響；通過(guò)切換為電容特征，使得在IGBT管掉電時(shí)，保護(hù)其免受靜電影響，有助于降低電路的復(fù)雜性。
[0043]當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，靜電保護(hù)模塊也可以不通過(guò)特性切換的方式，同時(shí)避免對(duì)IGBT管在工作狀態(tài)時(shí)造成影響，以及在掉電情況下執(zhí)行靜電保護(hù)。比如在一種較為具體的情況下，還可以在靜電保護(hù)模塊和IGBT管之間設(shè)置一開(kāi)關(guān)，則當(dāng)智能功率模塊正常供電時(shí)，該開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，避免靜電保護(hù)模塊對(duì)IGBT管的影響，當(dāng)智能功率模塊停止供電時(shí)，該開(kāi)關(guān)閉合，確保靜電保護(hù)模塊對(duì)IGBT管的靜電保護(hù)。
[0044]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例，優(yōu)選地，所述靜電保護(hù)模塊包括:阻性電路，在所述智能功率模塊的電源正常供電的情況下呈現(xiàn)高阻特性；容性電路，在所述智能功率模塊的電源停止供電的情況下呈現(xiàn)電容特性；切換電路，連接至所述狀態(tài)判斷模塊、所述阻性電路和所述容性電路，在所述智能功率模塊的電源正常供電的情況下，閉合所述阻性電路與所述任一 IGBT管的連接、斷開(kāi)所述容性電路與所述任一 IGBT管的連接，以及在所述智能功率模塊的電源停止供電的情況下，斷開(kāi)所述阻性電路與所述任一 IGBT管的連接、閉合所述容性電路與所述任一 IGBT管的連接。
[0045]進(jìn)一步地，所述阻性電路可以包括電阻，所述電阻的一端連接至所述任一 IGBT管的柵極；所述容性電路可以包括電容，所述電容的正極連接至所述任一 IGBT管的柵極，且所述電容的負(fù)極連接至所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的接地端；所述切換電路可以包括開(kāi)關(guān)器件，所述開(kāi)關(guān)器件的第一端連接至所述狀態(tài)判斷模塊、第二端連接至所述電阻的另一端、第三端連接至所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的接地端，其中，所述開(kāi)關(guān)器件在上述智能功率模塊的電源正常供電的情況下，閉合所述電阻與所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的接地端的連接，以及在所述智能功率模塊的電源停止供電的情況下，斷開(kāi)所述電阻與所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的接地端的連接。
[0046]在該技術(shù)方案中，應(yīng)當(dāng)對(duì)電阻和電容的具體型號(hào)和特性數(shù)值進(jìn)行選擇和設(shè)置，使得當(dāng)切換至電阻時(shí)，能夠呈現(xiàn)出高阻狀態(tài)，以及當(dāng)切換至電容時(shí)，能夠?qū)o電進(jìn)行有效吸收。
[0047]而對(duì)于開(kāi)關(guān)器件，則顯然存在多種選擇，比如繼電器等；而為了降低電路搭建的復(fù)雜度，提高切換效率，作為一種具體的實(shí)施例，可以采用開(kāi)關(guān)管，所述開(kāi)關(guān)管在上述智能功率模塊的電源正常供電時(shí)飽和導(dǎo)通，在所述智能功率模塊的電源停止供電時(shí)截止。
[0048]根據(jù)本實(shí)用新型第二方面的實(shí)施例，提出了一種智能功率模塊，包括至少一個(gè)如上述技術(shù)方案中任一項(xiàng)所述的靜電保護(hù)裝置。
[0049]根據(jù)本實(shí)用新型第三方面的實(shí)施例，提出了一種變頻家電，包括上述的智能功率模塊，比如變頻空調(diào)、變頻冰箱、變頻洗衣機(jī)等。
[0050]通過(guò)以上技術(shù)方案，可以在智能功率模塊掉電的情況下，避免接地端的高壓靜電造成對(duì)IGBT管的破壞，確保智能功率模塊的使用安全性，延長(zhǎng)其使用壽命。
[0051]本實(shí)用新型的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0052]本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0053]圖1示出了相關(guān)技術(shù)中的智能功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054]圖2示出了相關(guān)技術(shù)中的智能功率模塊中的驅(qū)動(dòng)芯片的輸出端口的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0055]圖3A示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的用于上橋臂的IGBT管的靜電保護(hù)裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0056]圖3B示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的用于下橋臂的IGBT管的靜電保護(hù)裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0057]圖4A示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的智能功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0058]圖4B示出了根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的智能功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0059]圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的靜電保護(hù)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0060]圖6為圖5所示實(shí)施例的靜電保護(hù)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0061]圖7為圖6所示實(shí)施例的靜電保護(hù)模塊的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0062]圖8示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的靜電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0063]為了能夠更清楚地理解本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0064]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是，本實(shí)用新型還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來(lái)實(shí)施，因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。
[0065]基于本實(shí)用新型的目的，即對(duì)于智能功率模塊中的IGBT管的靜電保護(hù)，本實(shí)用新型提出了一種靜電保護(hù)裝置，能夠?qū)λ鋈我?IGBT管進(jìn)行靜電保護(hù)。
[0066]基于圖1所示的智能功率模塊100的具體結(jié)構(gòu)可知，對(duì)于每相線路而言，都包含對(duì)應(yīng)于高壓區(qū)的上橋臂IGBT管和對(duì)應(yīng)于低壓區(qū)的下橋臂IGBT管，比如對(duì)于U相線路，則IGBT管121為上橋臂、IGBT管124為下橋臂。為了便于說(shuō)明，下面分別針對(duì)上橋臂和下橋臂的IGBT管，對(duì)靜電保護(hù)裝置的具體連接關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0067]圖3A示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的用于上橋臂的IGBT管的靜電保護(hù)裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0068]如圖3A所示，靜電保護(hù)裝置包括:靜電保護(hù)模塊302。該靜電保護(hù)模塊302連接至智能功率模塊中的任一 IGBT管，用于對(duì)所述任一 IGBT管進(jìn)行靜電保護(hù)。
[0069]為了便于說(shuō)明，在圖3A所示的技術(shù)方案中，靜電保護(hù)模塊302所連接的是U相線路中的上橋臂IGBT管(即圖1所示的IGBT121)。具體地，圖3A中以連接至該上橋臂IGBT管的柵極，表示連接至該IGBT管。
[0070]通過(guò)增加獨(dú)立的靜電保護(hù)模塊302，使得當(dāng)存在對(duì)IGBT管的高壓靜電時(shí)，比如在驅(qū)動(dòng)芯片的地端與IGBT管的柵極之間存在通路時(shí)，能夠通過(guò)該靜電保護(hù)模塊302對(duì)靜電進(jìn)行吸收，從而避免IGBT管遭受靜電破壞。
[0071]其中，相關(guān)技術(shù)中存在很多用于靜電保護(hù)的元件、電路或設(shè)備，則基于靜電吸收和保護(hù)的目的，顯然都可以應(yīng)用于本申請(qǐng)的技術(shù)方案中以作為靜電保護(hù)模塊302，比如各種類型的 ESD (Electro-Static Discharge,靜電阻抗器)。
[0072]作為一種優(yōu)選方案，靜電保護(hù)裝置中還可以包括:狀態(tài)判斷模塊304，連接至所述智能功率模塊，用于判斷所述智能功率模塊的電源供電狀況；所述靜電保護(hù)模塊302還連接至所述狀態(tài)判斷模塊304，用于在所述狀態(tài)判斷模塊304判定所述智能功率模塊的電源停止供電的情況下，對(duì)所述任一 IGBT管進(jìn)行靜電保護(hù)。
[0073]在該技術(shù)方案中，由于僅在智能功率模塊的電源停止供電時(shí)，才具有IGBT管被靜電破壞的可能性，則通過(guò)對(duì)智能功率模塊的電源供電狀況的監(jiān)測(cè)，并僅在其電源停止供電時(shí)，才對(duì)IGBT管進(jìn)行靜電保護(hù)，從而一方面能夠無(wú)延遲地執(zhí)行對(duì)IGBT管的保護(hù)，避免在掉電瞬間遭受破壞，另一方面則是在電源正常供電時(shí)，能夠防止靜電保護(hù)模塊302影響相連的IGBT管的正常工作。
[0074]當(dāng)然，對(duì)于電源供電狀態(tài)的檢測(cè)，顯然并不是必要的選擇。靜電保護(hù)模塊302并不一定會(huì)對(duì)IGBT管的工作狀態(tài)產(chǎn)生影響；并且，即便存在影響，但在能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)IGBT管的靜電保護(hù)的同時(shí)，在IGBT管處于工作狀態(tài)的情況下的一定范圍內(nèi)的影響顯然是可以接受的。[0075]圖3B示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的用于下橋臂的IGBT管的靜電保護(hù)裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0076]如圖3B所示，相類似地，對(duì)于智能功率模塊中的下橋臂IGBT管而言，靜電保護(hù)裝置也可以包括:靜電保護(hù)模塊302。該靜電保護(hù)模塊302連接至智能功率模塊中的任一 IGBT管，用于對(duì)所述任一 IGBT管進(jìn)行靜電保護(hù)。
[0077]為了便于說(shuō)明，在圖3B所示的技術(shù)方案中，靜電保護(hù)模塊302所連接的是U相線路中的下橋臂IGBT管(即圖1所示的IGBT126)，即圖3B中下方的IGBT管；而上方的IGBT管即U相線路中的上橋臂IGBT管。具體地，圖3B中以連接至該下橋臂IGBT管的柵極，表示連接至該IGBT管。
[0078]同樣地，作為一種優(yōu)選方案，靜電保護(hù)裝置中還可以包括:狀態(tài)判斷模塊304，連接至所述智能功率模塊，用于判斷所述智能功率模塊的電源供電狀況；所述靜電保護(hù)模塊302還連接至所述狀態(tài)判斷模塊304，用于在所述狀態(tài)判斷模塊304判定所述智能功率模塊的電源停止供電的情況下，對(duì)所述任一 IGBT管進(jìn)行靜電保護(hù)。
[0079]在圖3A和圖3B分別所示的上橋臂和下橋臂的電路連接結(jié)構(gòu)中，作為一種具體的電路結(jié)構(gòu)和連接方式，狀態(tài)判斷模塊304具體可以包括:
[0080]第一端，連接至所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的供電端，檢測(cè)對(duì)應(yīng)于所述任一 IGBT管的供電電壓；第二端，連接至所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的接地端，檢測(cè)對(duì)應(yīng)于所述任一 IGBT管的接地電壓；電壓比較電路，連接至所述第一端和所述第二端，在所述供電電壓與所述接地電壓的電壓差值大于或等于預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，判定所述電源供電狀態(tài)為正常供電，在所述電壓差值小于所述預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，判定所述電源供電狀態(tài)為停止供電。
[0081]其中，對(duì)應(yīng)于圖3A所示的情況下，由于上橋臂IGBT管位于高壓區(qū)，則其接地端為相對(duì)的地，即并不為0V，甚至可能是相對(duì)于低壓區(qū)的“高壓”，而供電端也是相對(duì)于該“低壓”側(cè)接地端的“高壓”側(cè)。因此，第一端即端點(diǎn)Al，連接至UVB端，而第二端即端點(diǎn)BI，連接至UVS 端。
[0082]對(duì)應(yīng)于圖3B所示的情況下，由于下橋臂IGBT管位于低壓區(qū)，則其接地端理論上為0V,而供電端則是相對(duì)于該“低壓”側(cè)接地端的“高壓”側(cè)，盡管該“高壓”側(cè)可能低于上橋IGBT管的接地端電壓。因此，第一端即端點(diǎn)A2，連接至驅(qū)動(dòng)電路101的供電電源VDD，而第二端即端點(diǎn)B2，連接至UN端。
[0083]作為一種具體的電源供電狀態(tài)的檢測(cè)方式，圖3A和圖3B中示出的對(duì)于某個(gè)IGBT管的相對(duì)的供電端和接地端的檢測(cè)，能夠?qū)€路上的電壓變化進(jìn)行快速反應(yīng)，從而迅速判斷出當(dāng)前的電源供電情況，避免掉電瞬間造成IGBT管被高壓靜電破壞。
[0084]圖4A示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的智能功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0085]如圖4A所示,智能功率模塊10中的每個(gè)IGBT管都應(yīng)用了圖3A或圖3B所示的靜電保護(hù)裝置，即“ESD耐量提升電路41?46”，以實(shí)現(xiàn)對(duì)IGBT管的靜電防護(hù)。
[0086]其中，智能功率模塊10的具體線路結(jié)構(gòu)包括:
[0087]驅(qū)動(dòng)電路(或驅(qū)動(dòng)芯片)40的VCC作為所述智能功率模塊10的VDD端，VDD是所述智能功率模塊10的低壓區(qū)供電電源，VDD 一般為15V。
[0088]所述驅(qū)動(dòng)電路40的HINl端作為所述智能功率模塊10的U相上橋臂輸入端UHIN ；所述驅(qū)動(dòng)電路40的HIN2端作為所述智能功率模塊10的V相上橋臂輸入端VHIN ;所述驅(qū)動(dòng)電路40的HIN3端作為所述智能功率模塊10的W相上橋臂輸入端WHIN ;所述驅(qū)動(dòng)電路40的LINl端作為所述智能功率模塊10的U相下橋臂輸入端ULIN ;所述驅(qū)動(dòng)電路40的LIN2端作為所述智能功率模塊10的V相下橋臂輸入端VLIN ;所述驅(qū)動(dòng)電路40的LIN3端作為所述智能功率模塊10的W相下橋臂輸入端WLIN (在此，所述智能功率模塊10的U、V、W三相的六路輸入接收O?5V的輸入信號(hào))。
[0089]所述驅(qū)動(dòng)電路40的VBl端與ESD耐量提升電路41的第一輸入輸出端相連并作為所述智能功率模塊10的U相高壓區(qū)供電電源正端UVB ;所述驅(qū)動(dòng)電路40的VB2端與ESD耐量提升電路42的第一輸入輸出端相連并作為所述智能功率模塊10的V相高壓區(qū)供電電源正端VVB ;所述驅(qū)動(dòng)電路40的VB3端與ESD耐量提升電路43的第一輸入輸出端相連并作為所述智能功率模塊10的W相高壓區(qū)供電電源正端WVB。
[0090]所述驅(qū)動(dòng)電路40的VSl端與ESD耐量提升電路41的第二輸入輸出端、所述IGBT管21的射極、FRD管11的陽(yáng)極、IGBT管24的集電極、FRD管14的陰極相連，并作為所述智能功率模塊10的U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端UVS ;所述驅(qū)動(dòng)電路40的VS2端與ESD耐量提升電路42的第二輸入輸出端、所述IGBT管22的射極、FRD管12的陽(yáng)極、IGBT管25的集電極、FRD管15的陰極相連，并作為所述智能功率模塊10的V相高壓區(qū)供電電源負(fù)端VVS ；所述驅(qū)動(dòng)電路40的VS3端與ESD耐量提升電路43的第二輸入輸出端、所述IGBT管23的射極、FRD管13的陽(yáng)極、IGBT管26的集電極、FRD管16的陰極相連，并作為所述智能功率模塊10的W相高壓區(qū)供電電源負(fù)端WVS。
[0091]所述IGBT管21的集電極、所述FRD管11的陰極、所述IGBT管22的集電極、所述FRD管12的陰極、所述IGBT管23的集電極、所述FRD管13的陰極相連，并作為所述智能功率模塊10的高電壓輸入端P，P 一般接300V。
[0092]所述IGBT管24的射極與FRD管14的陽(yáng)極、所述ESD耐量提升電路44的第三輸入輸出端相連，并作為所述智能功率模塊10的U相低電壓參考端UN ;所述IGBT管25的射極與FRD管15的陽(yáng)極、所述ESD耐量提升電路45的第三輸入輸出端相連，并作為所述智能功率模塊10的V相低電壓參考端VN ;所述IGBT管26的射極與FRD管16的陽(yáng)極、所述ESD耐量提升電路46的第三輸入輸出端相連，并作為所述智能功率模塊10的W相低電壓參考端WN。
[0093]所述驅(qū)動(dòng)電路40的HOl端與IGBT管21的柵極、所述ESD耐量提升電路41的第三輸入輸出端相連；所述驅(qū)動(dòng)電路40的H02端與IGBT管22的柵極、所述ESD耐量提升電路42的第三輸入輸出端相連；所述驅(qū)動(dòng)電路40的H03端與IGBT管23的柵極、所述ESD耐量提升電路43的第三輸入輸出端相連。
[0094]所述驅(qū)動(dòng)電路40的LOl端與IGBT管24的柵極、所述ESD耐量提升電路44的第三輸入輸出端相連；所述驅(qū)動(dòng)電路40的L02端與IGBT管25的柵極、所述ESD耐量提升電路45的第三輸入輸出端相連；所述驅(qū)動(dòng)電路40的L03端與IGBT管26的柵極、所述ESD耐量提升電路46的第三輸入輸出端相連。
[0095]其中，驅(qū)動(dòng)電路40的作用是:接收UHIN、VHIN、WHIN、ULIN、VLIN、WLIN六個(gè)輸入端的O?5V信號(hào)，分別傳到輸出端H01、H02、H03和L01、L02、L03，其中H01、H02、H03是VS?VS+15V的邏輯信號(hào)，LOU L02、L03是O?15V的邏輯信號(hào)。它與現(xiàn)有技術(shù)的所述HVIC管101的作用完全相同。[0096]同時(shí)，所述ESD耐量提升電路41、所述ESD耐量提升電路42、所述ESD耐量提升電路43、所述ESD耐量提升電路44、所述ESD耐量提升電路45、所述ESD耐量提升電路46的結(jié)構(gòu)和作用完全相同，分別連接至各自的IGBT管。
[0097]當(dāng)然，雖然圖3A和圖3B示出了 一種具體的電源供電狀態(tài)的檢測(cè)方式，但對(duì)于電源供電狀態(tài)的檢測(cè)，顯然也可以采用其他更多的方式，比如檢測(cè)驅(qū)動(dòng)芯片的工作狀態(tài)、檢測(cè)驅(qū)動(dòng)芯片的供電電源的電壓大小等，都可以實(shí)現(xiàn)上述的電源供電狀態(tài)的準(zhǔn)確獲取。下面結(jié)合圖4B，對(duì)其中一種較為具體的檢測(cè)方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0098]圖4B示出了根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的智能功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0099]如圖4B所示，在智能功率模塊中，僅包含一個(gè)狀態(tài)檢測(cè)模塊304，其連接至驅(qū)動(dòng)芯片101的供電電源VDD側(cè)，用于直接對(duì)該VDD側(cè)的供電情況進(jìn)行檢測(cè)。
[0100]同時(shí)，每個(gè)IGBT管都連接至一個(gè)靜電保護(hù)模塊302，且該狀態(tài)檢測(cè)模塊304分別連接至每個(gè)靜電保護(hù)模塊302，并將檢測(cè)到的電源供電狀態(tài)同時(shí)反饋至所有的靜電保護(hù)模塊302，以確定是否執(zhí)行靜電保護(hù)。
[0101]在本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，對(duì)于上述任一技術(shù)方案中的靜電保護(hù)模塊302，提出了一種具體的保護(hù)模式，包括:靜電保護(hù)模塊302根據(jù)所述智能功率模塊的電源供電狀況，切換并呈現(xiàn)出對(duì)應(yīng)的電路特性，其中，當(dāng)所述智能功率模塊的電源正常供電時(shí)，所述靜電保護(hù)模塊302呈現(xiàn)高阻特性，當(dāng)所述智能功率模塊的電源停止供電時(shí)，所述靜電保護(hù)模塊302呈現(xiàn)電容特性。
[0102]在該技術(shù)方案中，通過(guò)靜電保護(hù)模塊自身的特性變化，從而能夠在不改變靜電保護(hù)模塊與IGBT管的連接關(guān)系的情況下，僅通過(guò)切換為高阻特征，使得在IGBT管工作時(shí)，避免對(duì)其造成影響；通過(guò)切換為電容特征，使得在IGBT管掉電時(shí)，保護(hù)其免受靜電影響，有助于降低電路的復(fù)雜性。
[0103]圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的靜電保護(hù)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0104]如圖5所示，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的靜電保護(hù)模塊302包括:阻性電路302A，在所述智能功率模塊的電源正常供電的情況下呈現(xiàn)高阻特性；容性電路302B，在所述智能功率模塊的電源停止供電的情況下呈現(xiàn)電容特性；切換電路302C，連接至所述狀態(tài)判斷模塊304、所述阻性電路302A和所述容性電路302B，在所述智能功率模塊的電源正常供電的情況下，閉合所述阻性電路302A與所述任一 IGBT管的連接、斷開(kāi)所述容性電路302B與所述任一 IGBT管的連接，以及在所述智能功率模塊的電源停止供電的情況下，斷開(kāi)所述阻性電路302A與所述任一 IGBT管的連接、閉合所述容性電路302B與所述任一 IGBT管的連接。
[0105]針對(duì)圖5所示的實(shí)施例，圖6示出了進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0106]如圖6所示，作為一種較為具體的實(shí)施例，以U相線路中的下橋臂IGBT管為例，靜電保護(hù)模塊302包括:電阻R (對(duì)應(yīng)于圖5中阻性電路302A)和電容C (對(duì)應(yīng)于圖5中容性電路302B)，所述電阻R的一端和電容C的正極并聯(lián)至所述任一 IGBT管的柵極，且所述電容C的負(fù)極連接至所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的接地端UN ;開(kāi)關(guān)器件302A (對(duì)應(yīng)于圖5中切換電路302C)，所述開(kāi)關(guān)器件302A的第一端連接至所述狀態(tài)判斷模塊304、第二端連接至所述電阻R的另一端、第三端連接至所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的接地端UN ;其中，所述開(kāi)關(guān)器件302A在上述智能功率模塊的電源正常供電時(shí)，閉合所述電阻R與所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的接地端UN的連接，以及在所述智能功率模塊的電源停止供電時(shí)，斷開(kāi)所述電阻R與所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的接地端UN的連接。
[0107]在該技術(shù)方案中，應(yīng)當(dāng)對(duì)電阻R和電容C的具體型號(hào)和特性數(shù)值進(jìn)行選擇和設(shè)置，使得當(dāng)切換至電阻R時(shí)，能夠呈現(xiàn)出高阻狀態(tài)，以及當(dāng)切換至電容C時(shí)，能夠?qū)o電進(jìn)行有效吸收。
[0108]而對(duì)于開(kāi)關(guān)器件302A，則顯然存在多種選擇，比如繼電器等；而為了降低電路搭建的復(fù)雜度，提高切換效率，作為一種具體的實(shí)施例，圖7示出了圖6所示實(shí)施例的靜電保護(hù)模塊302的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0109]如圖7所示，具體可以采用開(kāi)關(guān)管N (圖7所示為NMOS管)，所述開(kāi)關(guān)管N在上述智能功率模塊的電源正常供電時(shí)飽和導(dǎo)通，在所述智能功率模塊的電源停止供電時(shí)截止。
[0110]當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，靜電保護(hù)模塊302也可以不通過(guò)特性切換的方式，同時(shí)避免對(duì)IGBT管在工作狀態(tài)時(shí)造成影響，以及在掉電情況下執(zhí)行靜電保護(hù)。比如在一種較為具體的情況下(圖中未示出)，還可以在靜電保護(hù)模塊302和IGBT管之間設(shè)置一開(kāi)關(guān)，則當(dāng)智能功率模塊正常供電時(shí)，該開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，避免靜電保護(hù)模塊302對(duì)IGBT管的影響，當(dāng)智能功率模塊停止供電時(shí)，該開(kāi)關(guān)閉合，確保靜電保護(hù)模塊304對(duì)IGBT管的靜電保護(hù)。
[0111]圖8示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的靜電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0112]如圖8所示，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的靜電保護(hù)裝置，包括靜電保護(hù)模塊302和狀態(tài)判斷模塊304。其中，以圖4所示的ESD耐量提升電路圖44為例，則各個(gè)元器件之間的連接關(guān)系如下:
[0113]電阻3401的一端接VCC，VCC即為ESD耐量提升電路44的第一端。
[0114]電阻3401的另一端接電阻3402的一端和NMOS管3407的漏極、PMOS管3405的源極。
[0115]電阻3402的另一端接電阻3403的一端和NMOS管3406的漏極、PMOS管3408的源極。
[0116]電阻3403的另一端接UN，UN即為ESD耐量提升電路44的第二端。
[0117]PMOS 管 3405 和 PMOS 管 3408 的襯底接 VCC。
[0118]NMOS 管 3406 和 NMOS 管 3407 的襯底接 GND (即 UN)。
[0119]PMOS管3405的漏極、PMOS管3408的漏極、NMOS管3406的源極、NMOS管3407的源極相連并接NMOS管3417的柵極。
[0120]電阻3409的一端接VCC，電阻3409的另一端接NMOS管3410的漏極和柵極、NMOS管3411的柵極、NMOS管3415的柵極、NMOS管3421的柵極、NMOS管3423的柵極。
[0121]NMOS管3410的襯底與源極、NMOS管3411的襯底與源極、NMOS管3415的襯底與源極、NMOS管3421的襯底與源極、NMOS管3423的襯底與源極、NMOS管3426的襯底與源極、NMOS管3201的襯底與源極相連，并接GND。
[0122]NMOS管3411的漏極與PMOS管3412的漏極和柵極、PMOS管3413的柵極相連。
[0123]PMOS管3412的襯底與源極、PMOS管3413的襯底與源極相連并接VCC。
[0124]PMOS管3413的漏極接NMOS管3416的柵極、穩(wěn)壓二極管3414的陰極，穩(wěn)壓二極管3414的陽(yáng)極接GND。[0125]NMOS管3416的襯底與源極、NMOS管3417的襯底與源極、NMOS管3415的漏極相連。
[0126]NMOS管3417的漏極與PMOS管3419的的柵極、PMOS管3418的漏極與柵極相連。
[0127]PMOS管3419的襯底與源極、PMOS管3418的襯底與源極相連并接VCC。
[0128]PMOS管3419的漏極與PMOS管3420的柵極相連。
[0129]PMOS管3420的襯底與源極相連并接VCC。
[0130]PMOS管3420的漏極與NMOS管3421的漏極、非門(mén)3422的輸入端相連。
[0131]非門(mén)3422的輸出端與NMOS管3426的柵極、PMOS管3408的柵極、NMOS管3407的柵極、非門(mén)3404的輸入端相連。
[0132]非門(mén)3404的輸出端與PMOS管3405、NMOS管3406的柵極。
[0133]NMOS管3423的漏極與PMOS管3424的漏極和柵極、PMOS管3425的柵極相連。
[0134]PMOS管3424的襯底與源極、PMOS管3425的襯底與源極相連并接VCC。
[0135]PMOS管3425的漏極與NMOS管3426的漏極、非門(mén)3428的輸入端、電容3427的一
端相連。
[0136]電容3427的另一端接GND。
[0137]非門(mén)3428的輸出端接NMOS管3201的柵極。
[0138]NMOS管3201的漏極與電阻3202的一端相連。
[0139]電阻3202的另一端與電容3203的一端相連并作為ESD耐量提升電路44的第三輸入輸出端，記為OUT。
[0140]電容3203的另一端接GND。
[0141]基于上述具體的電路結(jié)構(gòu)，記圖3中A點(diǎn)的電壓為UA’B點(diǎn)的電壓為UB，則ESD耐量提升電路44的具體工作原理包括:
[0142]1、智能功率模塊10 (如圖4所示)正常工作
[0143]電阻3409與NMOS管3410組成電流源產(chǎn)生電流，鏡像到NMOS管3411，在通過(guò)PMOS管3412鏡像到PMOS管3413，從而使穩(wěn)壓管3414有電流流過(guò)，在NMOS管3416的柵極形成電壓，記為VZ ;對(duì)于使用一般的B⑶工藝設(shè)計(jì)出的穩(wěn)壓管，VZ為6.4V左右。
[0144]因?yàn)橹悄芄β誓K10正常工作，VCC電壓為15V，電阻3401、電阻3402和電阻3403設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)淖柚?，使無(wú)論UA還是UB都大于VZ ；NM0S管3417的柵極電壓大于NMOS管3416的柵極電壓，從而使PMOS管3420的柵極為高電平，PMOS管3420截止，非門(mén)3422的輸入為低電平。
[0145]非門(mén)3422的輸出為高電平，非門(mén)3404的輸出為低電平，從而使PMOS管3405和NMOS管3407導(dǎo)通而PMOS管3408和NMOS管3406截止；即此時(shí)NMOS管3417的柵極電壓為UA0
[0146]又因?yàn)榉情T(mén)3422的輸出為高電平，NMOS管3426導(dǎo)通使非門(mén)3428的輸入為低電平，非門(mén)3428的輸出為高電平，NMOS管3201飽和導(dǎo)通，等價(jià)于電阻3202的一端接GND另一端接0UT，為電阻3202設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)碾娮柚?，使OUT對(duì)GND呈高阻特性。
[0147]2、智能功率模塊10停止供電
[0148]智能功率模塊10即將停止工作時(shí)，VCC斷電，其電壓逐漸下降，對(duì)于一般的B⑶工藝，即使VCC降至5V，電阻3409與NMOS管3410組成電流源仍能產(chǎn)生電流，設(shè)在某個(gè)時(shí)刻，VCC降至7V，這時(shí)，電流源產(chǎn)生的電流鏡像到NMOS管3411，在通過(guò)PMOS管3412鏡像到PMOS管3413，從而使穩(wěn)壓管3414有電流流過(guò)，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)姆€(wěn)壓管3414，在NMOS管3416的柵極形成電壓仍為VZ。
[0149]為電阻3401、電阻3402和電阻3403設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)淖柚担勾藭r(shí)的UA剛好小于VZ ；NMOS管3417的柵極電壓小于NMOS管3416的柵極電壓，從而使PMOS管3420的柵極為低電平，PMOS管3420導(dǎo)通，非門(mén)3422的輸入為高電平。[0150]非門(mén)3422的輸出為低電平，非門(mén)3404的輸出為高電平，從而使PMOS管3405和NMOS管3407截止而PMOS管3408和NMOS管3406導(dǎo)通；即此時(shí)NMOS管3417的柵極電壓從UA變?yōu)閁B’ UB是一個(gè)比UA更小的電壓。
[0151]又因?yàn)榉情T(mén)3422的輸出為低電平，NMOS管3426截止使非門(mén)3428的輸入為高電平，非門(mén)3428的輸出為低電平，NMOS管3201截止，等價(jià)于電阻3202的一端斷路另一端接OUT,由于電容3203的存在，使OUT對(duì)GND呈電容特性。
[0152]當(dāng)VCC繼續(xù)下降到斷電，NMOS管3201保持截止?fàn)顟B(tài)，因此，ESD耐量提升電路44在智能功率模塊10停止工作后能保持電容特性，相當(dāng)于在智能功率模塊10停止工作后在IGBT管24的柵極并聯(lián)了電容，為電容3203設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)碾娙葜?，可大幅提高IGBT管24的柵極的抗ESD能力。
[0153]而如果VCC的下降并非因?yàn)橹悄芄β誓K10斷電而是供電電源的電壓波動(dòng)，則需要等待VCC回升到使UB>VZ，ESD耐量提升電路44才能恢復(fù)高阻特性。
[0154]3、關(guān)鍵元件的取值
[0155]設(shè)計(jì)出UA和UB，是為了避免在VCC電壓異常波動(dòng)而非真正斷電時(shí)，OUT都GND的特性頻繁在電容特性和高阻特性間切換，可以考慮:
[0156]設(shè)計(jì)VCC=7V時(shí)，ESD耐量提升電路44從高阻特性變成電容特性；
[0157]設(shè)計(jì)VCC=IOV時(shí)，ESD耐量提升電路44從電容特性變成高阻特性。
[0158]將電阻3401、電阻3402和電阻3403的阻值的比值設(shè)計(jì)為3:10:23，并為同種類型的電阻，如POLY電阻，在版圖繪制時(shí)，三枚POLY電阻的走向應(yīng)完全相同，以確保三枚電阻的阻值受工藝差異的影響完全相同，從而確保三枚電阻的阻值比值一致。即:
【權(quán)利要求】
1.一種靜電保護(hù)裝置，其特征在于，包括: 狀態(tài)判斷模塊，連接至智能功率模塊，在判定所述智能功率模塊的電源停止供電的情況下，生成控制執(zhí)行靜電保護(hù)的靜電保護(hù)指令；以及 靜電保護(hù)模塊，連接至所述狀態(tài)判斷模塊，并接收所述靜電保護(hù)指令，執(zhí)行所述靜電保護(hù)，以及連接至智能功率模塊中的任一 IGBT管，對(duì)所述任一 IGBT管進(jìn)行靜電保護(hù)， 所述靜電保護(hù)模塊包括: 阻性電路，在所述智能功率模塊的電源正常供電的情況下呈現(xiàn)高阻特性；容性電路，在所述智能功率模塊的電源停止供電的情況下呈現(xiàn)電容特性；以及切換電路，連接至所述狀態(tài)判斷模塊、所述阻性電路和所述容性電路，在所述智能功率模塊的電源正常供電的情況下，閉合所述阻性電路與所述任一 IGBT管的連接、斷開(kāi)所述容性電路與所述任一 IGBT管的連接，以及在所述智能功率模塊的電源停止供電的情況下，斷開(kāi)所述阻性電路與所述任一 IGBT管的連接、閉合所述容性電路與所述任一 IGBT管的連接，其中，所述阻性電路包括電阻，所述電阻的一端連接至所述任一 IGBT管的柵極； 所述容性電路包括電容，所述電容的正極連接至所述任一 IGBT管的柵極，且所述電容的負(fù)極連接至所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的接地端； 所述切換電路包括開(kāi)關(guān)器件，所述開(kāi)關(guān)器件的第一端連接至所述狀態(tài)判斷模塊、第二端連接至所述電阻的另一端、第三端連接至所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的接地端； 所述開(kāi)關(guān)器件在上述智能功率模塊的電源正常供電的情況下，閉合所述電阻與所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的接地端的連接，以及在所述智能功率模塊的電源停止供電的情況下，斷開(kāi)所述電阻與所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的接地端的連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電保護(hù)裝置，其特征在于，所述狀態(tài)判斷模塊包括: 第一端，連接至所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的供電端,檢測(cè)對(duì)應(yīng)于所述任一 IGBT管的供電電壓； 第二端，連接至所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的接地端，檢測(cè)對(duì)應(yīng)于所述任一 IGBT管的接地電壓； 電壓比較電路，連接至所述第一端和所述第二端，根據(jù)所述供電電壓與所述接地電壓的電壓差值與預(yù)設(shè)電壓值的比較結(jié)果判斷所述電源供電狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜電保護(hù)裝置，其特征在于，當(dāng)所述任一IGBT管為任一相的上橋臂時(shí)，所述第一端連接至所述任一相的高壓區(qū)域的供電電源正端，所述第二端連接至為所述任一相的高壓區(qū)域的供電電源負(fù)端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜電保護(hù)裝置，其特征在于，當(dāng)所述任一IGBT管為所述任一相的下橋臂時(shí)，所述第一端連接至所述智能功率模塊的低壓區(qū)域的供電電源正端，所述第二端連接至所述智能功率模塊的低壓區(qū)域的供電電源負(fù)端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電保護(hù)裝置，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)器件包括: 開(kāi)關(guān)管，所述開(kāi)關(guān)管在上述智能功率模塊的電源正常供電時(shí)飽和導(dǎo)通，在所述智能功率模塊的電源停止供電時(shí)截止。
6.—種智能功率模塊,其特征在于,包括至少一個(gè)如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的靜電保護(hù)裝置。
7.一種變頻家電，其特征在于，包括如權(quán)利要求6所述的智能功率模塊。
【文檔編號(hào)】H02H7/20GK203747394SQ201320751275
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】馮宇翔 申請(qǐng)人:廣東美的制冷設(shè)備有限公司