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：狀態(tài)判斷模塊，連接至智能功率模塊，用于判斷智能功率模塊的電源供電狀況；連接控制模塊，連接至狀態(tài)判斷模塊，用于在狀態(tài)判斷模塊判定電源供電狀況為停止供電的情況下，斷開(kāi)智能功率模塊中的任一IGBT管的柵極與智能功率模塊中的驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端的連接，以及在狀態(tài)判斷模塊判定電源供電狀況為正常供電的情況下，恢復(fù)任一IGBT管的柵極與驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端的連接。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，涉及靜電保護(hù)裝置、智能功率模塊和變頻家電。
【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]在相關(guān)技術(shù)中，智能功率模塊100的電路結(jié)構(gòu)如圖1所示:
[0004]控制電路1000的供電電源正端VCC與PMOS管1010的源極和襯底、PMOS管1013的源極和襯底、PMOS管1016的源極和襯底相連，并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。
[0005]所述控制電路1000的HINl端作為所述智能功率模塊100的U相上橋臂輸入端UHIN ;所述控制電路1000的HIN2端作為所述智能功率模塊100的V相上橋臂輸入端VHIN ；所述控制電路1000的HIN3端作為所述智能功率模塊100的W相上橋臂輸入端WHIN ;所述控制電路1000的LINl端作為所述智能功率模塊100的U相下橋臂輸入端ULIN ;所述控制電路1000的LIN2端作為所述智能功率模塊100的V相下橋臂輸入端VLIN ;所述控制電路1000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)。
[0006]所述控制電路1000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。
[0007]所述控制電路1000的VBl端與PMOS管1001的源極和襯底相連，并作為所述智能功率模塊100的U相高壓區(qū)供電電源正端UVB ;所述控制電路1000的OUTl端與所述PMOS管1001的柵極、NMOS管1002的柵極相連；所述PMOS管1001的漏極與所述NMOS管1002的漏極相連并記為HOl端，HOl端與U相上橋臂IGBT管121的柵極相連；所述控制電路1000的VSl端與所述NMOS管1002的源極和襯底、所述IGBT管121的射極、FRD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U。
[0008]所述控制電路1000的VB2端與PMOS管1004的源極和襯底相連，并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 ;所述控制電路1000的0UT2端與所述PMOS管1004的柵極、NMOS管1005的柵極相連；所述PMOS管1004的漏極與所述NMOS管1005的漏極相連并記為H02端，H02端與V相上橋臂IGBT管122的柵極相連；所述控制電路1000的VS2端與所述NMOS管1005的源極和襯底、所述IGBT管122的射極、FRD管112的陽(yáng)極、U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V相高壓區(qū)供電電源負(fù)端V。
[0009]所述控制電路1000的VB3端與PMOS管1007的源極和襯底相連，并作為所述智能功率模塊100的W相高壓區(qū)供電電源正端WVB ;所述控制電路1000的0UT3端與所述PMOS管1007的柵極、NMOS管1008的柵極相連；所述PMOS管1007的漏極與所述NMOS管1008的漏極相連并記為H03端，H03端與W相上橋臂IGBT管123的柵極相連；所述控制電路1000的VS3端與所述NMOS管1008的源極和襯底、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W。
[0010]所述IGBT管121的集電極、所述IGBT管122的集電極、所述IGBT管123的集電極、所述FRD管111的陰極、所述FRD管112的陰極、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。
[0011]所述控制電路1000的0UT4端與所述PMOS管1010的柵極、NMOS管1011的柵極相連；所述PMOS管1010的漏極與所述NMOS管1011的漏極相連并記為L(zhǎng)Ol端，LOl端與所述U相下橋臂IGBT管124的柵極相連。
[0012]所述控制電路1000的0UT5端與所述PMOS管1013的柵極、NMOS管1014的柵極相連；所述PMOS管1013的漏極與所述NMOS管1014的漏極相連并記為L(zhǎng)02端，L02端與所述V相下橋臂IGBT管125的柵極相連。所述控制電路1000的0UT6端與所述PMOS管1016的柵極、NMOS管1017的柵極相連；所述PMOS管1016的漏極與所述NMOS管1017的漏極相連并記為L(zhǎng)03端，L03端與所述W相下橋臂IGBT管126的柵極相連。所述NMOS管1011的襯底與源極、所述NMOS管1014的襯底與源極、所述NMOS管1017的襯底與源極相連，并接所述智能功率模塊100的低壓區(qū)供電電源負(fù)端COM。
[0013]所述IGBT管124的射極、所述IGBT管125的射極、所述IGBT管126的射極、所述FRD管114的陽(yáng)極、所述FRD管115的陽(yáng)極、所述FRD管116的陽(yáng)極相連，并接采樣電阻130的一端，并作為所述智能功率模塊100的電流檢測(cè)端ISO。
[0014]所述電阻130的另一端接所述智能功率模塊100的低壓區(qū)供電電源負(fù)端COM。在實(shí)際應(yīng)用中，所述智能功率模塊100的U、V、W端與電機(jī)200的三相相連。
[0015]基于上述連接結(jié)構(gòu)，則控制電路1000的功能包括:
[0016]將輸入端HINU HIN2、HIN3和LINK LIN2、LIN3的O?5V的邏輯信號(hào)分別傳到輸出端 OUTl、0UT2、0UT3 和 0UT4、0UT5、0UT6，其中 HOl 是 VSl ?VS1+15V、H02 是 VS2 ?VS2+15V、H03是VS3?VS3+15V的邏輯信號(hào)，L01、L02、L03是O?15V的邏輯信號(hào)。
[0017]其中，連接OUTl?0UT6的電路部分采用COMS結(jié)構(gòu)，六路輸出的結(jié)構(gòu)完全相同，以0UT6為例進(jìn)行說(shuō)明:當(dāng)0UT6輸出高電平時(shí)，L03輸出低電平；當(dāng)0UT6輸入低電平時(shí)，L03輸出高電平。
[0018]然而，MOS管上一般都接有寄生二極管，如圖1所示，所述NMOS管1017的襯底與漏極間有寄生二極管1018，即在COM與L03間有寄生二極管1018。
[0019]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，當(dāng)所述智能功率模塊100工作時(shí)，需要高的開(kāi)關(guān)速度以保證自身的發(fā)熱量盡量小，不工作時(shí)，所述智能功率模塊100需要承受2000V~3000V的靜電。
[0020]尤其對(duì)于下橋臂的三個(gè)IGBT管，即IGBT管124、IGBT管125和IGBT管126，雖然其集電極連接電機(jī)，但是射極卻與ISO端相連，ISO端是連接MCU (圖中未示出)的小信號(hào)，很容易受到靜電的沖擊，一旦COM與ISO間存在正向靜電，就會(huì)形成對(duì)三個(gè)IGBT管柵極的通路，分別是:
[0021]COM —寄生二極管 1012 — IGBT 管 124 柵極一IGBT 管 124 射極一ISO ；
[0022]COM —寄生二極管 1015 — IGBT 管 125 柵極一IGBT 管 125 射極一ISO ；
[0023]COM —寄生二極管 1018 — IGBT 管 126 柵極一IGBT 管 126 射極一ISO。
[0024]因此，在智能功率模塊100的實(shí)際應(yīng)用中，下橋臂的IGBT管因靜電受損的幾率很大；而下橋臂的IGBT管受到破壞后，很容易引起上下橋臂同時(shí)導(dǎo)通，造成智能功率模塊電流失控而造成爆炸。[0025]在相關(guān)技術(shù)中，提高IGBT管本身的柵極抗靜電能力，主要靠增加?xùn)叛鹾穸?，為了增?qiáng)下橋臂IGBT管的抗靜電能力，有時(shí)會(huì)在下橋臂采用柵氧厚度較厚的IGBT管。但這樣一來(lái)，智能功率模塊100的開(kāi)關(guān)速度會(huì)嚴(yán)重下降，特別是在上下橋臂的IGBT管開(kāi)關(guān)切換的過(guò)程中，因?yàn)樯舷聵虮跧GBT管的開(kāi)關(guān)速度不匹配，造成智能功率模塊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。
[0026]而如果上下橋臂都是用柵氧厚度較厚的IGBT管，雖然上下橋臂的IGBT管的開(kāi)關(guān)速度匹配，但是整體的開(kāi)關(guān)特性還是低于柵氧厚度較薄的IGBT管，所以工作性能非常不理
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[0027]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
[0028]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。
[0029]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。
[0030]本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提出了另一種靜電保護(hù)裝置。
[0031]本實(shí)用新型的又一個(gè)目的在于提出了一種智能功率模塊。
[0032]本實(shí)用新型的又一個(gè)目的在于提出了一種變頻家電。
[0033]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:狀態(tài)判斷模塊，連接至智能功率模塊，用于判斷所述智能功率模塊的電源供電狀況；連接控制模塊，連接至所述狀態(tài)判斷模塊，用于在所述狀態(tài)判斷模塊判定所述電源供電狀況為停止供電的情況下，斷開(kāi)所述智能功率模塊中的任一 IGBT管的柵極與所述智能功率模塊中的驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端的連接，以及在所述狀態(tài)判斷模塊判定所述電源供電狀況為正常供電的情況下，恢復(fù)所述任一 IGBT管的柵極與所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端的連接。
[0034]在該技術(shù)方案中，由于當(dāng)智能功率模塊處于工作狀態(tài)時(shí)，電路上的電荷處于動(dòng)態(tài)的流通狀態(tài)，因而不會(huì)產(chǎn)生靜電沖擊；而當(dāng)智能功率模塊處于非工作狀態(tài)時(shí)，由于電荷無(wú)法流通，則大量的靜電電荷可能導(dǎo)致對(duì)IGBT管的破壞。
[0035]因此，通過(guò)對(duì)智能功率模塊的電源供電狀況的判斷，就能夠了解電路中的電荷流通情況，從而在智能功率模塊的電源停止供電時(shí)，通過(guò)對(duì)IGBT管的及時(shí)保護(hù)，以避免受到靜電沖擊的破壞和影響。
[0036]同時(shí)，通過(guò)在智能功率模塊的電源停止供電時(shí)，及時(shí)斷開(kāi)IGBT管的柵極與驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)端口的連接，使得該IGBT管的柵極相當(dāng)于處于懸空狀態(tài)，則靜電電荷無(wú)法通過(guò)IGBT管的柵極和發(fā)射極，也就無(wú)法造成對(duì)IGBT管的破壞，從而有效避免了高壓靜電對(duì)IGBT管的擊穿風(fēng)險(xiǎn)。
[0037]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:
[0038]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(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況為正常供電，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況為停止供電。
[0039]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。
[0040]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。
[0041]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(比如驅(qū)動(dòng)芯片的電源輸入端)，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(比如驅(qū)動(dòng)芯片的接地端)。
[0042]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。
[0043]作為一種較為具體的實(shí)施方式，所述連接控制模塊包括:開(kāi)關(guān)器件，所述開(kāi)關(guān)器件的控制端連接至所述狀態(tài)判斷模塊、受控端連接在所述任一 IGBT管的柵極和所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端之間；其中，所述控制端在所述電源供電狀況為正常供電時(shí)，控制所述受控端導(dǎo)通，以及所述控制端在所述電源供電狀況為停止供電時(shí)，控制所述受控端斷開(kāi)。
[0044]在該技術(shù)方案中，控制端根據(jù)智能功率模塊的電源供電狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)受控端的連接狀況的控制，使得在智能功率模塊的電源正常供電時(shí)，保持受控端導(dǎo)通，以確保IGBT管的正常工作；而在智能功率模塊的電源停止供電時(shí)，控制受控端斷開(kāi)，以確保IGBT管不會(huì)受到靜電沖擊而被破壞，提升智能功率模塊的工作安全性。
[0045]根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面的實(shí)施例，提出了一種靜電保護(hù)裝置，包括:狀態(tài)判斷模塊，連接至智能功率模塊，用于判斷所述智能功率模塊的電源供電狀況；電平采樣模塊，連接至任一 IGBT管在所述智能功率模塊中的驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端或所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)于所述輸出端的輸入端，用于采樣對(duì)應(yīng)于所述任一 IGBT管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯電平狀態(tài)；連接控制模塊，連接至所述狀態(tài)判斷模塊和所述電平采樣模塊，用于在所述邏輯電平狀態(tài)為低電平或所述電源供電狀況為停止供電的情況下，斷開(kāi)所述智能功率模塊中的任一IGBT管的柵極與所述智能功率模塊中的驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端的連接，以及在所述邏輯電平狀態(tài)為高電平且所述電源供電狀況為正常供電的情況下，恢復(fù)所述任一 IGBT管的柵極與所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端的連接。
[0046]在該技術(shù)方案中，在智能功率模塊正常供電的情況下，進(jìn)一步對(duì)所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)的邏輯電平狀態(tài)進(jìn)行采樣，使得僅在該電平狀態(tài)為高電平時(shí)，即智能功率模塊真正進(jìn)入工作狀態(tài)之后，才允許接通所述任一 IGBT管的柵極，避免電路中殘留的靜電電荷對(duì)IGBT管造成影響，從而有助于進(jìn)一步提高智能功率模塊的使用安全性。
[0047]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(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況為正常供電，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況為停止供電。
[0048]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。
[0049]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。
[0050]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(比如驅(qū)動(dòng)芯片的電源輸入端)，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(比如驅(qū)動(dòng)芯片的接地端)。
[0051]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。
[0052]作為一種較為優(yōu)選的實(shí)施例，所述連接控制模塊包括:觸發(fā)器，所述觸發(fā)器包括:復(fù)位端，連接至所述狀態(tài)判斷模塊，用于獲取所述電源供電狀況；置位端，連接至所述電平米樣模塊，用于獲取對(duì)應(yīng)于所述任一 IGBT管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯電平狀態(tài)；輸出端，在所述邏輯電平狀態(tài)為高電平且所述電源供電狀況為正常供電的情況下，輸出恢復(fù)信號(hào)，否則輸出斷開(kāi)信號(hào)；開(kāi)關(guān)器件，所述開(kāi)關(guān)器件分別連接至所述觸發(fā)器的輸出端、所述任一 IGBT管的柵極和所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端，在接收到所述恢復(fù)信號(hào)的情況下，導(dǎo)通所述任一IGBT管的柵極和所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端，以及在接收到所述斷開(kāi)信號(hào)的情況下，斷開(kāi)所述任一 IGBT管的柵極和所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端。
[0053]在該技術(shù)方案中，通過(guò)對(duì)觸發(fā)器的使用，能夠確保兼顧智能功率模塊的電源供電狀況與所述任一 IGBT管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯電平狀態(tài)，從而確保對(duì)所述任一 IGBT管的柵極連接狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確控制。
[0054]同時(shí)，開(kāi)關(guān)器件也可以根據(jù)觸發(fā)器的輸出端的信號(hào)輸出情況，使得在智能功率模塊的電源正常供電且處于工作狀態(tài)時(shí)，保持受控端導(dǎo)通，以確保IGBT管的正常工作；而在智能功率模塊的電源停止供電，或電源正常供電但未處于工作狀態(tài)時(shí)，控制連接斷開(kāi)，以確保IGBT管不會(huì)受到靜電沖擊而被破壞，提升智能功率模塊的工作安全性。
[0055]作為一種較為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述開(kāi)關(guān)器件包括:開(kāi)關(guān)管，所述開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)端連接至所述觸發(fā)器的輸出端、輸出端連接至所述任一 IGBT管的柵極、輸入端連接至所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端；其中，所述開(kāi)關(guān)管在所述恢復(fù)信號(hào)為高電平信號(hào)的情況下，根據(jù)所述恢復(fù)信號(hào)飽和導(dǎo)通，以及在所述斷開(kāi)信號(hào)為低電平信號(hào)的情況下，根據(jù)所述斷開(kāi)信號(hào)為截止。
[0056]當(dāng)然，對(duì)于開(kāi)關(guān)器件的選擇方式有很多，即本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)自身的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)器件的選擇。比如作為另一種較為具體的實(shí)施方式，所述開(kāi)關(guān)器件還可以包括:
[0057]光耦合器，所述光耦合器的發(fā)光件連接至所述觸發(fā)器的輸出端、受光件連接在所述任一 IGBT管的柵極和所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端之間；其中，所述發(fā)光件在接收到所述恢復(fù)信號(hào)時(shí)發(fā)光，以控制所述受光件導(dǎo)通，以及在接收到所述斷開(kāi)信號(hào)時(shí)不發(fā)光，以控制所述受光件斷開(kāi)。
[0058]根據(jù)本實(shí)用新型第三方面的實(shí)施例，提出了一種智能功率模塊，包括至少一個(gè)上述任一技術(shù)方案中所述的靜電保護(hù)裝置。
[0059]根據(jù)本實(shí)用新型第四方面的實(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。
[0060]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。
[0061]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】
[0062]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:
[0063]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；
[0064]圖2A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；[0065]圖2B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；
[0066]圖3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)裝置的器件連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0067]圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(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；
[0068]圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的靜電保護(hù)裝置的器件連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0069]圖6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)裝置的整體器件連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0070]圖7示出了根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的靜電保護(hù)裝置的整體器件連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0071]圖8示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的包含靜電保護(hù)裝置的智能功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0072]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。
[0073]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。
[0074]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)。
[0075]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。
[0076]實(shí)施例一
[0077]圖2A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。
[0078]如圖2A所示，靜電保護(hù)裝置包括:狀態(tài)判斷模塊202，連接至智能功率模塊，用于判斷所述智能功率模塊的電源供電狀況；連接控制模塊204，連接至所述狀態(tài)判斷模塊202，用于在所述狀態(tài)判斷模塊202判定所述電源供電狀況為停止供電的情況下，斷開(kāi)所述智能功率模塊中的任一 IGBT管的柵極與所述智能功率模塊中的驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端的連接，以及在所述狀態(tài)判斷模塊202判定所述電源供電狀況為正常供電的情況下，恢復(fù)所述任一 IGBT管的柵極與所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端的連接。
[0079]為了便于說(shuō)明，在圖2A所示的技術(shù)方案中，連接控制模塊204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，連接控制模塊204連接至該上橋臂IGBT管的柵極。
[0080]在該技術(shù)方案中，由于當(dāng)智能功率模塊處于工作狀態(tài)時(shí)，電路上的電荷處于動(dòng)態(tài)的流通狀態(tài)，因而不會(huì)產(chǎn)生靜電沖擊；而當(dāng)智能功率模塊處于非工作狀態(tài)時(shí)，由于電荷無(wú)法流通，則大量的靜電電荷可能導(dǎo)致對(duì)IGBT管的破壞。
[0081]因此，通過(guò)對(duì)智能功率模塊的電源供電狀況的判斷，就能夠了解電路中的電荷流通情況，從而在智能功率模塊的電源停止供電時(shí)，通過(guò)對(duì)IGBT管的及時(shí)保護(hù)，以避免受到靜電沖擊的破壞和影響。
[0082]同時(shí)，通過(guò)在智能功率模塊的電源停止供電時(shí)，及時(shí)斷開(kāi)IGBT管的柵極與驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)端口的連接，使得該IGBT管的柵極相當(dāng)于處于懸空狀態(tài)，則靜電電荷無(wú)法通過(guò)IGBT管的柵極和發(fā)射極，也就無(wú)法造成對(duì)IGBT管的破壞，從而有效避免了高壓靜電對(duì)IGBT管的擊穿風(fēng)險(xiǎn)。
[0083]圖2B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。
[0084]如圖2B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:狀態(tài)判斷模塊202，連接至智能功率模塊，用于判斷所述智能功率模塊的電源供電狀況；連接控制模塊204，連接至所述狀態(tài)判斷模塊202，用于在所述狀態(tài)判斷模塊202判定所述電源供電狀況為停止供電的情況下，斷開(kāi)所述智能功率模塊中的任一 IGBT管的柵極與所述智能功率模塊中的驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端的連接，以及在所述狀態(tài)判斷模塊202判定所述電源供電狀況為正常供電的情況下，恢復(fù)所述任一 IGBT管的柵極與所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端的連接。
[0085]為了便于說(shuō)明，在圖2B所示的技術(shù)方案中，連接控制模塊204所連接的是U相線路中的下橋臂IGBT管(即圖1所示的IGBT124)。具體地，連接控制模塊204連接至該下橋臂IGBT管的柵極。
[0086]在圖2A和圖2B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202具體可以包括:
[0087]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。
[0088]其中，對(duì)應(yīng)于圖2A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。
[0089]對(duì)應(yīng)于圖2B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。
[0090]作為一種具體的電源供電狀態(tài)的檢測(cè)方式，圖2A和圖2B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。
[0091]當(dāng)然，對(duì)于圖1所示的智能功率模塊100而言，其上橋臂的三個(gè)IGBT管，即IGBT管121、IGBT管122和IGBT管123，其集電極連接電源、發(fā)射極連接電機(jī)200，所以受到靜電的影響相對(duì)較小。
[0092]而對(duì)于下橋臂的三個(gè)IGBT管，即IGBT管124、IGBT管125和IGBT管126，雖然其集電極也連接電機(jī)200，但是發(fā)射極卻與ISO端相連，ISO端是連接MCU的小信號(hào)，相對(duì)而言更容易受到靜電的沖擊。
[0093]因此，對(duì)于智能功率模塊100而言，可以對(duì)任意一個(gè)或多個(gè)IGBT管進(jìn)行靜電保護(hù)，以盡可能地降低智能功率模塊100受到靜電破壞的概率；或者，出于對(duì)成本和結(jié)構(gòu)復(fù)雜度的考慮，也可以僅對(duì)下橋臂的一個(gè)或多個(gè)IGBT管進(jìn)行靜電保護(hù)，同樣能夠在較大程度上避免智能功率模塊100受到靜電的破壞。
[0094]圖3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)裝置的器件連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0095]如圖3所示，在根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的靜電保護(hù)裝置40中，以圖2B所示的下橋臂IGBT管為例，對(duì)狀態(tài)判斷模塊202和連接控制模塊204的具體器件連接情況進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0096]1、狀態(tài)判斷模塊202
[0097]由于下橋臂的IGBT管處于低電壓區(qū)，則在靜電保護(hù)裝置40中，端口 VV可以連接至如圖1所示的控制電路1000的供電端VCC，即相當(dāng)于圖2B所示的端口 A2，以作為靜電保護(hù)裝置40的供電端；而端口 GG可以連接至控制電路1000的接地端GND，即相當(dāng)于圖2B所示的端口 B2，以作為靜電保護(hù)裝置40的接地端。
[0098]電阻401和電阻402依次串聯(lián)在端口 VV和端口 GG之間，對(duì)電源電壓進(jìn)行分壓后，輸入比較器408的正輸入端；同時(shí)，作為電壓比較的基準(zhǔn)電壓，電壓源407連接至比較器408的負(fù)輸入端，以輸入基準(zhǔn)電壓。
[0099]通過(guò)對(duì)電阻401、電阻402和電壓源407的大小進(jìn)行準(zhǔn)確選擇，可以在智能功率模塊100的通電時(shí),使得比較器408的正輸入端的輸入電壓大于負(fù)輸入端的輸入電壓,從而比較器408輸出高電平；而在智能功率模塊100的掉電時(shí)，使得比較器408的正輸入端的輸入電壓小于負(fù)輸入端的輸入電壓，從而比較器408輸出低電平。
[0100]2、連接控制模塊204
[0101]而作為一種較為具體的實(shí)施方式，連接控制模塊204可以包括:開(kāi)關(guān)器件，所述開(kāi)關(guān)器件的控制端連接至所述狀態(tài)判斷模塊202、受控端連接在所述任一 IGBT管的柵極和所述驅(qū)動(dòng)芯片(如圖1所示的控制電路1000)上對(duì)應(yīng)的輸出端之間；其中，所述控制端在所述電源供電狀況為正常供電時(shí)，控制所述受控端導(dǎo)通，以及所述控制端在所述電源供電狀況為停止供電時(shí)，控制所述受控端斷開(kāi)。
[0102]具體地，在圖3所示的電路結(jié)構(gòu)中，連接控制模塊204可以為光耦合器411，包括發(fā)光件和受光件。發(fā)光件即控制端，其連接至狀態(tài)判斷模塊202，具體為比較器408的輸出端；受光件即受控端，其一端通過(guò)端口 Gl連接至需要保護(hù)的IGBT管的柵極，另一端則通過(guò)端口 Dl連接至控制電路1000上對(duì)應(yīng)于該需要保護(hù)的IGBT管的信號(hào)輸出端，比如當(dāng)端口 Gl連接至IGBT管124時(shí)，端口 Dl可以連接至控制電路1000的端口 LOl。
[0103]基于上述連接結(jié)構(gòu)，則當(dāng)比較器408輸出高電平時(shí)，光耦合器411的發(fā)光件被驅(qū)動(dòng)而發(fā)光，使得受光件導(dǎo)通，從而端口 Gl和端口 Dl連接，即IGBT管124連接至控制電路1000上的端口 LOl ;而當(dāng)比較器408輸出低電平時(shí)，光耦合器411的發(fā)光件停止發(fā)光，使得受光件處于非導(dǎo)通狀態(tài)，從而端口 Gl和端口 Dl斷開(kāi)，即IGBT管124與控制電路1000上的端口LOl斷開(kāi)，能夠避免靜電電荷對(duì)IGBT管124造成影響。
[0104]在上述的實(shí)施例一中，基于對(duì)智能功率模塊100的電源供電狀況的判斷，從而IGBT管的柵極的連接情況；但由于智能功率模塊100的電源接通后，若電路未進(jìn)入工作狀態(tài)，則電路中仍可能存在殘留的靜電電荷，可能對(duì)IGBT管造成一定程度的影響。
[0105]因此，下面將結(jié)合實(shí)施例二，對(duì)于如何避免電路中殘留的靜電電荷對(duì)IGBT管造成影響進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0106]實(shí)施例二
[0107]仍以對(duì)應(yīng)于圖2B所示的實(shí)施例為例，即智能功率模塊100 (如圖1所示)中U相的下橋臂IGBT管124，圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(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。
[0108]如圖4所示，根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的用于下橋臂的IGBT管的靜電保護(hù)裝置，包括:
[0109]狀態(tài)判斷模塊202，連接至智能功率模塊，用于判斷所述智能功率模塊的電源供電狀況；電平采樣模塊206，連接至所述任一 IGBT管在所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端或所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)于所述輸出端的輸入端，用于米樣對(duì)應(yīng)于所述任一 IGBT管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯電平狀態(tài)。其中，連接控制模塊204連接至狀態(tài)判斷模塊202和電平采樣模塊206，用于:
[0110]在所述邏輯電平狀態(tài)為高電平且所述電源供電狀況為正常供電的情況下，恢復(fù)所述任一 IGBT管的柵極與所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端的連接；而在其他任意情況下，如邏輯電平狀態(tài)為低電平或電源供電狀況為停止供電，均斷開(kāi)所述智能功率模塊中的任一 IGBT管的柵極與所述智能功率模塊中的驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端的連接。
[0111]在該技術(shù)方案中，在智能功率模塊正常供電的情況下，進(jìn)一步對(duì)所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)的邏輯電平狀態(tài)進(jìn)行采樣，使得僅在該電平狀態(tài)為高電平時(shí)，即智能功率模塊真正進(jìn)入工作狀態(tài)之后，才允許接通所述任一 IGBT管的柵極，避免電路中殘留的靜電電荷對(duì)IGBT管造成影響，從而有助于進(jìn)一步提高智能功率模塊的使用安全性。
[0112]對(duì)應(yīng)于圖4中提出了靜電保護(hù)裝置，圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例的靜電保護(hù)裝置的器件連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0113]如圖5所示，在根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的靜電保護(hù)裝置40中，以圖4所示的下橋臂IGBT管為例，對(duì)狀態(tài)判斷模塊202、連接控制模塊204和電平采樣模塊206的具體器件連接情況進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0114]1、狀態(tài)判斷模塊202
[0115]由于下橋臂的IGBT管處于低電壓區(qū)，則在靜電保護(hù)裝置40中，端口 VV可以連接至如圖1所示的控制電路1000的供電端VCC，即相當(dāng)于圖2B所示的端口 A2，以作為靜電保護(hù)裝置40的供電端；而端口 GG可以連接至控制電路1000的接地端GND，即相當(dāng)于圖2B所示的端口 B2，以作為靜電保護(hù)裝置40的接地端。
[0116]電阻401和電阻402依次串聯(lián)在端口 VV和端口 GG之間，對(duì)電源電壓進(jìn)行分壓后，輸入比較器408的正輸入端；同時(shí)，作為電壓比較的基準(zhǔn)電壓，電壓源407連接至比較器408的負(fù)輸入端，以輸入基準(zhǔn)電壓。
[0117]通過(guò)對(duì)電阻401、電阻402和電壓源407的大小進(jìn)行準(zhǔn)確選擇，可以在智能功率模塊100的通電時(shí),使得比較器408的正輸入端的輸入電壓大于負(fù)輸入端的輸入電壓,從而比較器408輸出高電平；而在智能功率模塊100的掉電時(shí)，使得比較器408的正輸入端的輸入電壓小于負(fù)輸入端的輸入電壓，從而比較器408輸出低電平。
[0118]2、電平采樣模塊206
[0119]電平采樣模塊206的一端連接至連接控制模塊204，另一端(即端口 El)連接至當(dāng)前需要保護(hù)的IGBT管(如上述的IGBT管124)在驅(qū)動(dòng)芯片(如上述的控制電路1000)上對(duì)應(yīng)的輸出端或所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)于所述輸出端的輸入端。
[0120]比如以對(duì)圖1所示的IGBT管124進(jìn)行靜電保護(hù)為例，則端口 El應(yīng)當(dāng)連接至控制電路1000上對(duì)應(yīng)于IGBT管124的信號(hào)輸出端口 LOl，或者連接至對(duì)應(yīng)于端口 LOl的輸入端口 LINl。其中，當(dāng)選擇連接至輸入端口 LINl時(shí)，有助于提高靜電保護(hù)裝置40的反應(yīng)速度。
[0121]進(jìn)一步地，電平采樣模塊206中還可以包含串接的非門(mén)403和非門(mén)404，從而有助于對(duì)輸入IGBT管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行整形，消除干擾。
[0122]3、連接控制模塊204
[0123]作為一種較為具體的實(shí)施方式，連接控制模塊204可以包括:
[0124]I)觸發(fā)器410，所述觸發(fā)器410包括:復(fù)位端，連接至所述狀態(tài)判斷模塊202，用于獲取所述電源供電狀況；置位端，連接至所述電平采樣模塊206，用于獲取對(duì)應(yīng)于所述任一IGBT管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯電平狀態(tài)；輸出端，在所述邏輯電平狀態(tài)為高電平且所述電源供電狀況為正常供電的情況下，輸出恢復(fù)信號(hào)，否則輸出斷開(kāi)信號(hào)。
[0125]作為一種具體的實(shí)施方式，圖5中所示的觸發(fā)器410為RS觸發(fā)器，則其復(fù)位端為R端、置位端為S端、輸出端為Q端。其中,Q端在初始狀態(tài)下輸出低電平，即斷開(kāi)信號(hào);R端在輸入高電平時(shí)復(fù)位，則在比較器408的輸出端與R端之間添加了非門(mén)409，以使得在比較器408的正輸入端電壓低于負(fù)輸入端電壓(即智能功率模塊掉電)時(shí)，向R端輸入高電平，以對(duì)RS觸發(fā)器進(jìn)行置位。
[0126]基于RS觸發(fā)器的觸發(fā)規(guī)則，使得在R端輸入高電平時(shí)，無(wú)論S端電平為何，Q端總是輸出低電平，即斷開(kāi)信號(hào)；而在R端輸入低電平時(shí)，則若S端輸入高電平，將使得Q端輸出聞電平，即恢復(fù)/[目號(hào)。
[0127]2)開(kāi)關(guān)器件，所述開(kāi)關(guān)器件的控制端連接至所述觸發(fā)器410的輸出端、受控端連接在所述任一 IGBT管的柵極和所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端之間；其中，所述控制端根據(jù)所述恢復(fù)信號(hào)控制所述受控端導(dǎo)通，或根據(jù)所述斷開(kāi)信號(hào)控制所述受控端斷開(kāi)。
[0128]具體地，在圖5所示的電路結(jié)構(gòu)中，開(kāi)關(guān)器件可以為光耦合器411，包括發(fā)光件和受光件。發(fā)光件即控制端，其連接至觸發(fā)器410的輸出端；受光件即受控端，其一端通過(guò)端口 Gl連接至需要保護(hù)的IGBT管的柵極，另一端則通過(guò)端口 Dl連接至控制電路1000上對(duì)應(yīng)于該需要保護(hù)的IGBT管的信號(hào)輸出端，比如當(dāng)端口 Gl連接至IGBT管124時(shí)，端口 Dl可以連接至控制電路1000的端口 LOl。[0129]基于上述連接結(jié)構(gòu)，則當(dāng)觸發(fā)器410輸出高電平時(shí)，光耦合器411的發(fā)光件被驅(qū)動(dòng)而發(fā)光，使得受光件導(dǎo)通，從而端口 Gl和端口 Dl連接，即IGBT管124連接至控制電路1000上的端口 LOl ;而當(dāng)觸發(fā)器410輸出低電平時(shí)，光耦合器411的發(fā)光件停止發(fā)光，使得受光件處于非導(dǎo)通狀態(tài)，從而端口 Gl和端口 Dl斷開(kāi)，即IGBT管124與控制電路1000上的端口LOl斷開(kāi)，能夠避免靜電電荷對(duì)IGBT管124造成影響。
[0130]在上述的實(shí)施例一的圖3和實(shí)施例二的圖5中，均以單個(gè)IGBT管對(duì)應(yīng)的靜電保護(hù)的元器件進(jìn)行了描述；下面以圖5所示的實(shí)施例二為例，結(jié)合圖6對(duì)智能功率模塊的整個(gè)下橋臂對(duì)應(yīng)的靜電保護(hù)裝置40進(jìn)行詳細(xì)描述，其中，圖6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)裝置的整體器件連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0131]一、電路結(jié)構(gòu)
[0132]如圖6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40的結(jié)構(gòu)包括:[0133]Dl端連接非門(mén)403的輸入端，所述非門(mén)403的輸出端連接非門(mén)404的輸入端，所述非門(mén)404的輸出端連接光耦411的第一接觸點(diǎn)；E1端連接非門(mén)405的輸入端，所述非門(mén)405的輸出端連接非門(mén)406的輸入端，所述非門(mén)406的輸出端連接RS觸發(fā)器410的S輸入端；VV端連接電阻401的一端，所述電阻401的另一端連接電阻402的一端和電壓比較器408的正端，所述電阻402的另一端接GG端。
[0134]電壓源407的正端接所述電壓比較器408的負(fù)端，所述電壓源407的負(fù)端接GG端；所述電壓比較器408的輸出端接非門(mén)409的輸入端，所述非門(mén)409的輸出端接所述RS觸發(fā)器410的R輸入端；所述RS觸發(fā)器的Q輸出端接所述光耦411的正輸入端，所述光耦411的負(fù)輸入端接GG端；所述光稱411的弟二接觸點(diǎn)接Gl端。
[0135]D2端連接非門(mén)503的輸入端，所述非門(mén)503的輸出端連接非門(mén)504的輸入端，所述非門(mén)504的輸出端連接光耦511的第一接觸點(diǎn)；E2端連接非門(mén)505的輸入端，所述非門(mén)505的輸出端連接非門(mén)506的輸入端，所述非門(mén)506的輸出端連接RS觸發(fā)器510的S輸入端；VV端連接電阻501的一端，所述電阻501的另一端連接電阻502的一端和電壓比較器508的正端，所述電阻502的另一端接GG端。
[0136]電壓源507的正端接所述電壓比較器508的負(fù)端，所述電壓源507的負(fù)端接GG端；所述電壓比較器508的輸出端接非門(mén)509的輸入端，所述非門(mén)509的輸出端接所述RS觸發(fā)器510的R輸入端；所述RS觸發(fā)器的Q輸出端接所述光稱511的正輸入端,所述光稱511的負(fù)輸入端接GG端；所述光稱511的弟二接觸點(diǎn)接G2端。
[0137]D3端連接非門(mén)603的輸入端，所述非門(mén)603的輸出端連接非門(mén)604的輸入端，所述非門(mén)604的輸出端連接光耦611的第一接觸點(diǎn)；E3端連接非門(mén)605的輸入端，所述非門(mén)605的輸出端連接非門(mén)606的輸入端，所述非門(mén)606的輸出端連接RS觸發(fā)器610的S輸入端；VV端連接電阻601的一端，所述電阻601的另一端連接電阻602的一端和電壓比較器608的正端，所述電阻602的另一端接GG端。
[0138]電壓源607的正端接所述電壓比較器608的負(fù)端，所述電壓源607的負(fù)端接GG端；所述電壓比較器608的輸出端接非門(mén)609的輸入端，所述非門(mén)609的輸出端接所述RS觸發(fā)器610的R輸入端；所述RS觸發(fā)器的Q輸出端接所述光稱611的正輸入端,所述光稱611的負(fù)輸入端接GG端；所述光稱611的弟二接觸點(diǎn)接G3端。
[0139]二、工作原理[0140]下面說(shuō)明基于圖6所示的實(shí)施例結(jié)構(gòu)的工作原理。其中，由于從Dl、El到G1，從D2、E2到G2，從D3、E3到G3，三組電路結(jié)構(gòu)完全一致，因而以從D1、E1到Gl為例進(jìn)行說(shuō)明:
[0141]1、未上電
[0142]當(dāng)VV端尚未上電時(shí)，所述靜電增強(qiáng)電路40 (相當(dāng)于上述的靜電保護(hù)裝置)不工作，所述光耦(即光耦合器)411的第一接觸點(diǎn)和第二接觸點(diǎn)斷開(kāi)，因此Dl與Gl處于斷開(kāi)狀態(tài)；這保證了在電源未上電時(shí)，IGBT管的柵極懸空，不與電路的其他觸點(diǎn)接觸，避免遭受靜電沖擊。
[0143]2、開(kāi)始上電
[0144]當(dāng)VV端電壓開(kāi)始上升，所述靜電增強(qiáng)電路40開(kāi)始運(yùn)作，初始狀態(tài)下，所述RS觸發(fā)器411的Q輸出端輸出低電平，因此所述光耦411未開(kāi)通，Dl和Gl保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)；VV端的電壓經(jīng)過(guò)所述電阻401和所述電阻402的分壓，所述電壓比較器408的正端獲得電壓V+。
[0145]3、上電階段一
[0146]當(dāng)VV端電壓上升低于某一特定值Vth時(shí)，V+的電壓小于所述電壓源的電壓V-，即所述電壓比較器408的正端電壓小于負(fù)端電壓時(shí)，所述電壓比較器408的輸出端電壓為低電平，經(jīng)過(guò)所述非門(mén)409后變?yōu)楦唠娖?，即所述RS觸發(fā)器411被復(fù)位，所述RS觸發(fā)器411的Q輸出端保持低電平不變。
[0147]4、上電階段二
[0148]當(dāng)V+的電壓大于所述電壓源的電壓V-時(shí)，即所述電壓比較器408的正端電壓大于負(fù)端電壓時(shí)，所述電壓比較器408的輸出端電壓從低電平變?yōu)楦唠娖?，?jīng)過(guò)所述非門(mén)409后變?yōu)榈碗娖剑此鯮S觸發(fā)器411的復(fù)位端R端為低電平，這時(shí)如果El未有高電平信號(hào)，即所述RS觸發(fā)器411的置位端S端未獲得高電平信號(hào)，所述RS觸發(fā)器411的Q輸出端仍會(huì)保持低電平不變，而當(dāng)El的第一個(gè)高電平來(lái)臨時(shí)，即所述智能功率模塊10正式開(kāi)始工作時(shí)，El的高電平經(jīng)過(guò)所述非門(mén)505和所述非門(mén)506后在所述RS觸發(fā)器410的置位端S端產(chǎn)生高電平，從而使所述RS觸發(fā)器410的Q輸出端從低電平變?yōu)楦唠娖?，使所述光?11開(kāi)通，所述光耦411的第一接觸點(diǎn)和第二接觸點(diǎn)產(chǎn)生電接觸，使Dl的信號(hào)可以直接傳輸?shù)紾l ;在E1的第一次高電平來(lái)臨后，El的電壓重新變成低電平，但由于所述RS觸發(fā)器410的保持作用，所述RS觸發(fā)器410的Q輸出端的高電平得到保持，使所述光耦411保持在導(dǎo)通狀態(tài)，Dl的信號(hào)可以持續(xù)傳送到Gl，使所述智能功率模塊10保持得以保持正常工作。
[0149]5、掉電
[0150]當(dāng)所述智能功率模塊10停止工作時(shí)，VV電壓由高變低，當(dāng)降低到低于Vth時(shí)，V+電壓小于V-電壓，從而使所述電壓比較器408輸出低電平，經(jīng)過(guò)所述非門(mén)509后變成高電平，即所述RS觸發(fā)器410的R端為高電平，所述RS觸發(fā)器410被復(fù)位，所述RS觸發(fā)器410的Q端輸出低電平，從而使所述光耦411關(guān)斷，G2重新處于懸空狀態(tài)而不與其余各點(diǎn)產(chǎn)生電連接；這時(shí)，因?yàn)樗鲋悄芄β誓K10已經(jīng)準(zhǔn)備停止工作，電源已處于下降狀態(tài)，El端一般不會(huì)再出現(xiàn)高電平，但即使El因?yàn)樵肼暤仍虺霈F(xiàn)高電平并經(jīng)過(guò)所述非門(mén)505和所述非門(mén)506的兩次濾波后仍傳輸至所述RS觸發(fā)器510的S端，由于所述RS觸發(fā)器510的保持作用，R端和S端同時(shí)為高電平時(shí)，所述RS觸發(fā)器510的Q端仍能保持低電平，使Gl可靠懸空。
[0151]三、取值選擇[0152]所述電壓源407可取值為3V，即V_=3V，所述電阻401和所述電阻402的阻值比例可取值為1:1。
[0153]當(dāng)W〈6V時(shí):
【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，用于判斷所述智能功率模塊的電源供電狀況；連接控制模塊，連接至所述狀態(tài)判斷模塊，用于在所述狀態(tài)判斷模塊判定所述電源供電狀況為停止供電的情況下，斷開(kāi)所述智能功率模塊中的任一 IGBT管的柵極與所述智能功率模塊中的驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端的連接，以及在所述狀態(tài)判斷模塊判定所述電源供電狀況為正常供電的情況下，恢復(fù)所述任一 IGBT管的柵極與所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端的連接。
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，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況為正常供電，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況為停止供電。
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管為任一相的下橋臂時(shí)，所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的供電端為所述驅(qū)動(dòng)芯片的電源輸入端，所述任一 IGBT管對(duì)應(yīng)的接地端為所述驅(qū)動(dòng)芯片的接地端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的靜電保護(hù)裝置，其特征在于，所述連接控制模塊包括開(kāi)關(guān)器件； 其中，所述開(kāi)關(guān)器件包括: 控制端，連接至所述狀態(tài)判斷模塊，在所述電源供電狀況為正常供電時(shí)，向受控端發(fā)送導(dǎo)通指令，以及在所述電源供電狀況為停止供電時(shí)，向受控端發(fā)送斷開(kāi)指令； 所述受控端，連接在所述任一 IGBT管的柵極和所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端之間，用于根據(jù)所述導(dǎo)通指令或所述斷開(kāi)指令，導(dǎo)通或斷開(kāi)所述任一 IGBT管的柵極和所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端。
5.一種靜電保護(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，用于判斷所述智能功率模塊的電源供電狀況；電平采樣模塊，連接至任一 IGBT管在所述智能功率模塊中的驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端或所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)于所述輸出端的輸入端，用于采樣對(duì)應(yīng)于所述任一 IGBT管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯電平狀態(tài)； 連接控制模塊，連接至所述狀態(tài)判斷模塊和所述電平采樣模塊，用于在所述邏輯電平狀態(tài)為低電平或所述電源供電狀況為停止供電的情況下，斷開(kāi)所述智能功率模塊中的任一IGBT管的柵極與所述智能功率模塊中的驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端的連接，以及在所述邏輯電平狀態(tài)為高電平且所述電源供電狀況為正常供電的情況下，恢復(fù)所述任一 IGBT管的柵極與所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端的連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的靜電保護(hù)裝置，其特征在于，所述連接控制模塊包括: 觸發(fā)器，所述觸發(fā)器包括: 復(fù)位端，連接至所述狀態(tài)判斷模塊，用于獲取所述電源供電狀況；置位端， 連接至所述電平采樣模塊，用于獲取對(duì)應(yīng)于所述任一 IGBT管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯電平狀態(tài)； 輸出端，在所述邏輯電平狀態(tài)為高電平且所述電源供電狀況為正常供電的情況下，輸出恢復(fù)信號(hào)，否則輸出斷開(kāi)信號(hào)； 開(kāi)關(guān)器件，所述開(kāi)關(guān)器件分別連接至所述觸發(fā)器的輸出端、所述任一 IGBT管的柵極和所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端，在接收到所述恢復(fù)信號(hào)的情況下，導(dǎo)通所述任一 IGBT管的柵極和所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端，以及在接收到所述斷開(kāi)信號(hào)的情況下，斷開(kāi)所述任一 IGBT管的柵極和所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6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)管的驅(qū)動(dòng)端連接至所述觸發(fā)器的輸出端、輸出端連接至所述任一IGBT管的柵極、輸入端連接至所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端，其中，所述開(kāi)關(guān)管在所述恢復(fù)信號(hào)為高電平信號(hào)的情況下，根據(jù)所述恢復(fù)信號(hào)飽和導(dǎo)通，以及在所述斷開(kāi)信號(hào)為低電平信號(hào)的情況下，根據(jù)所述斷開(kāi)信號(hào)為截止。
8.根據(jù)權(quán)利要求6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: 光耦合器，所述光耦合器的發(fā)光件連接至所述觸發(fā)器的輸出端、受光件連接在所述任一 IGBT管的柵極和所述驅(qū)動(dòng)芯片上對(duì)應(yīng)的輸出端之間，其中，所述發(fā)光件在接收到所述恢復(fù)信號(hào)時(shí)發(fā)光，以控制所述受光件導(dǎo)通，以及在接收到所述斷開(kāi)信號(hào)時(shí)不發(fā)光，以控制所述受光件斷開(kāi)。
9.一種智能功率模塊,其特征在于,包括至少一個(gè)如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的靜電保護(hù)裝置。
10.一種變頻家電，其特征在于，包括如權(quán)利要求9所述的智能功率模塊。
【文檔編號(hào)】H02H7/10GK203722218SQ201420006935
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
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