CN116032101A - 一种智能功率模块拓扑驱动控制结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能功率模块拓扑驱动控制结构，涉及IPM模块的简化和变频驱动控制芯片、IGBT/MOSFET门极驱动芯片的集成，解决了因封装工艺的不同导致IPM生产成本较高的问题；包括控制芯片、门极驱动电路模块、IGBT/MOSFET模块和附属模块；所述控制芯片与门极驱动电路模块集成，采用芯片封装工艺进行封装，所述IGBT/MOSFET模块和附属模块采用半导体封装工艺进行封装；在不改变原有智能功率模块拓扑结构的基础上，采用全新的封装工艺，简化了原始智能功率模块拓扑结构的内部结构，降低了智能功率模块拓扑结构的设计难度。
Description
技术领域
本发明涉及IPM模块的简化和变频驱动控制芯片IGBT/MOSFET门极驱动芯片的集成，属于封装工艺技术领域，具体是一种智能功率模块拓扑驱动控制结构。
背景技术
在传统的工艺中，门极驱动电路模块(使IGBT/MOSFET模块根据信号的要求导通或关断的门极控制电路)、IGBT/MOSFET模块(可关断晶闸管)以及附属模块高度集成，集成在一个IPM(智能功率模块拓扑结构)上，且IGBT/MOSFET模块以及附属模块采用半导体封装工艺，门极驱动电路模块采用芯片封装工艺，因其采用的封装工艺不同，导致封装需要的工艺参数与条件各不相同，且芯片封装工艺对于IGBT/MOSFET模块以及附属模块的封装不适宜，半导体封装工艺对于门极驱动电路模块的封装也不适宜；
同时，与门极驱动电路模块电性连接的控制芯片也采用芯片封装工艺。同一个IPM采用两种不同的封装工艺，且封装工艺参数条件完全不同，封装工艺的差异加大了成本。当前IPM集成度比较高，结构复杂，制作难度高；
为此，本发明提出一种智能功率模块拓扑驱动控制结构。
发明内容
本申请的目的是提供一种智能功率模块拓扑驱动控制结构，解决了现有技术中，因为封装工艺的不同导致IPM生产成本较高的问题。
为实现上述目的，本申请提供了一种智能功率模块拓扑驱动控制结构，包括控制芯片、门极驱动电路模块、IGBT/MOSFET模块和附属模块，所述附属模块包括自举模块、信号输入模块、逻辑故障处理模块、电流保护模块、电源模块；
所述控制芯片与门极驱动电路模块集成，采用芯片封装工艺进行封装，所述IGBT/MOSFET模块和附属模块采用半导体封装工艺进行封装。
优选地，所述门极驱动电路模块设置有若干电路引脚，所述自举模块、信号输入模块、逻辑故障处理模块、电流保护模块以及电源模块也设置有若干电路引脚，自举模块、信号输入模块、逻辑故障处理模块、电流保护模块以及电源模块通过电路引脚与门极驱动电路模块实现电性连接。
优选地，所述IGBT/MOSFET模块包括若干IGBT/MOSFET子单元，IGBT/MOSFET子单元与驱动电机相连，用于控制驱动电机工作。
优选地，所述IGBT/MOSFET子单元的数量为六个。
优选地，所述控制芯片包含若干电路引脚，控制芯片通过若干电路引脚与门极驱动电路模块实现连接，且控制芯片、若干电路引脚以及门极驱动电路模块通过芯片封装工艺实现封装。
优选地，所述门极驱动电路模块与IGBT/MOSFET模块之间设置有电阻器，电阻器的数量与IGBT/MOSFET模块的数量一致。
优选地，所述电源模块用于为逻辑故障处理模块和电流保护模块供电。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在不改变原有智能功率模块拓扑结构的基础上，采用全新的封装工艺，把门极驱动电路模块集成到控制芯片中，且采用芯片封装工艺，大大简化了原始智能功率模块拓扑结构的内部结构，从另一方面降低了智能功率模块拓扑结构的设计难度，同时IGBT/MOSFET模块以及附属模块采用原始的半导体封装工艺，降低了在一个智能功率模块拓扑结构上采用两种工艺参数条件完全不一致的封装工艺的制造难度，从而降低了智能功率模块拓扑结构的整体工艺设计制造门槛，降低了成本提高了技术的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种智能功率模块拓扑驱动控制结构的结构框图；
图2为当前智能功率模块拓扑结构的结构框图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
IPM(Intelligent Power Module)，智能功率模块是一种先进的功率开关器件，兼有GTR(大功率晶体管)高电流、低饱和电压和高耐压的优点，以及MOSFET(场效应晶体管)高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。而且IPM内部集成了逻辑、控制、检测和保护电路，使用起来方便，不仅减少了***的体积，缩短了开发时间，也增强了***的可靠性，适应了当今功率器件的发展方向。
如图2所示，当前智能功率模块拓扑结构大体包括门极驱动电路模块和IGBT/MOSFET模块，同时还外加有与门极驱动电路模块相关附属模块，其中的附属模块包括但不限于自举模块、信号输入模块、逻辑故障处理模块、电流保护模块、电源模块等；
在一个实施例中，IGBT/MOSFET模块含有多个，一般为六个；
其中，在具体的实施例中，所述门极驱动电路模块还与控制芯片电性连接，多个所述IGBT/MOSFET模块与驱动电机相连；所述控制芯片通过门极驱动电路模块控制驱动电机进行工作；
在传统的工艺中，所述门极驱动电路模块、IGBT/MOSFET模块以及附属模块高度集成，集成在一个智能功率模块拓扑结构上，且IGBT/MOSFET模块以及附属模块采用半导体封装工艺，门极驱动电路模块采用芯片封装工艺，因其采用的封装工艺不同，导致封装需要的工艺参数与条件各不相同，且芯片封装工艺对于IGBT/MOSFET模块以及附属模块的封装不适宜，半导体封装工艺对于门极驱动电路模块的封装也不适宜；
同时，与门极驱动电路模块电性连接的控制芯片也采用芯片封装工艺。同一个智能功率模块拓扑结构采用两种不同的封装工艺，且封装工艺参数条件完全不同，因其封装工艺的差异加大了成本。
为此，本申请提出一种智能功率模块拓扑驱动控制结构，如图1所示，一种新型驱动拓扑控制结构，直接包括控制芯片、门极驱动电路模块、IGBT/MOSFET模块和附属模块；且同样的，所述附属模块包括但不限于自举模块、信号输入模块、逻辑故障处理模块、电流保护模块、电源模块等；
其中，需要特别说明的是，所述控制芯片与门极驱动电路模块高度集成，且均采用芯片封装工艺进行封装，所述IGBT/MOSFET模块和附属模块采用半导体封装工艺进行封装；
在本申请中，所述门极驱动电路模块设置有若干电路引脚，所述自举模块、信号输入模块、逻辑故障处理模块、电流保护模块以及电源模块也设置有若干电路引脚，自举模块、信号输入模块、逻辑故障处理模块、电流保护模块以及电源模块通过电路引脚与门极驱动电路模块实现电性连接。
需要进行说明的是，所述IGBT/MOSFET模块包括若干IGBT/MOSFET子单元，IGBT/MOSFET子单元与驱动电机相连，用于控制驱动电机工作。
其中，所述IGBT/MOSFET子单元的数量为六个。
在一个实施例中，所述控制芯片包含若干电路引脚，控制芯片通过若干电路引脚与门极驱动电路模块实现连接，且控制芯片、若干电路引脚以及门极驱动电路模块通过芯片封装工艺实现封装。
显然可以得出，所述门极驱动电路模块与IGBT/MOSFET模块之间设置有电阻器，电阻器的数量与IGBT/MOSFET模块的数量一致。
其中，所述电源模块用于为逻辑故障处理模块和电流保护模块供电。
本实施例所提出的一种智能功率模块拓扑驱动控制结构，在不改变原有智能功率模块拓扑结构的基础上，采用全新的封装工艺，把门极驱动电路模块集成到控制芯片中，且采用芯片封装工艺，大大简化了原始智能功率模块拓扑结构的内部结构，从另一方面降低了智能功率模块拓扑结构的设计难度，同时IGBT/MOSFET模块以及附属模块采用原始的半导体封装工艺，降低了在一个智能功率模块拓扑结构上采用两种工艺参数条件完全不一致的封装工艺的制造难度，从而降低了智能功率模块拓扑结构的整体工艺设计制造门槛，降低了成本提高了技术的可靠性。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种智能功率模块拓扑驱动控制结构，包括控制芯片、门极驱动电路模块、IGBT/MOSFET模块和附属模块，所述附属模块包括自举模块、信号输入模块、逻辑故障处理模块、电流保护模块、电源模块；
其特征在于，所述控制芯片与门极驱动电路模块集成，采用芯片封装工艺进行封装，所述IGBT/MOSFET模块和附属模块采用半导体封装工艺进行封装。
2.如权利要求1所述的一种智能功率模块拓扑驱动控制结构，其特征在于，所述门极驱动电路模块设置有若干电路引脚，所述自举模块、信号输入模块、逻辑故障处理模块、电流保护模块以及电源模块也设置有若干电路引脚，自举模块、信号输入模块、逻辑故障处理模块、电流保护模块以及电源模块通过电路引脚与门极驱动电路模块实现电性连接。
3.如权利要求1所述的一种智能功率模块拓扑驱动控制结构，其特征在于，所述IGBT/MOSFET模块包括若干IGBT/MOSFET子单元，IGBT/MOSFET子单元与驱动电机相连，用于控制驱动电机工作。
4.如权利要求3所述的一种智能功率模块拓扑驱动控制结构，其特征在于，所述IGBT/MOSFET子单元的数量为六个。
5.如权利要求1所述的一种智能功率模块拓扑驱动控制结构，其特征在于，所述控制芯片包含若干电路引脚，控制芯片通过若干电路引脚与门极驱动电路模块实现连接，且控制芯片、若干电路引脚以及门极驱动电路模块通过芯片封装工艺实现封装。
6.如权利要求1所述的一种智能功率模块拓扑驱动控制结构，其特征在于，所述门极驱动电路模块与IGBT/MOSFET模块之间设置有电阻器，电阻器的数量与IGBT/MOSFET模块的数量一致。
7.如权利要求1所述的一种智能功率模块拓扑驱动控制结构，其特征在于，所述电源模块用于为逻辑故障处理模块和电流保护模块供电。
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