本發(fā)明涉及智能功率模塊技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種智能功率模塊的高壓驅(qū)動電路以及一種智能功率模塊。

背景技術(shù)：

ipm(intelligentpowermodule，智能功率模塊)是一種將電力電子和集成電路技術(shù)結(jié)合的功率驅(qū)動類產(chǎn)品。ipm把功率開關(guān)器件和高壓驅(qū)動電路集成在一起，并具有過電壓、過電流和過熱等故障檢測電路。如圖1所示，ipm一方面接收mcu(microcontrolunit，微控制單元)的控制信號，驅(qū)動后續(xù)電路工作，另一方面將檢測的系統(tǒng)的狀態(tài)信號發(fā)送給mcu。與傳統(tǒng)分立方案相比，ipm以其高集成度、高可靠性等優(yōu)勢贏得越來越大的市場，尤其適合于驅(qū)動電機(jī)的變頻器和各種逆變電源，是變頻調(diào)速、冶金機(jī)械、電力牽引、伺服驅(qū)動、變頻家電的一種理想電力電子器件。

相關(guān)技術(shù)中，ipm采用圖2所示的電路結(jié)構(gòu)，其中每個功率開關(guān)器件(igbt管)由相應(yīng)的驅(qū)動電路進(jìn)行驅(qū)動控制，并且每個驅(qū)動電路均由ipm的低壓區(qū)供電電源vcc供電，以使驅(qū)動電路正常工作。但在實(shí)際應(yīng)用中，ipm的工作環(huán)境比較惡劣，供電電源存在不穩(wěn)定等情況，如果vcc因電壓波動等原因引起忽然掉電，那么由于電機(jī)具有電感儲能，能量不能及時得到泄放，很可能引起人體觸電、電路損壞等情況。而且多數(shù)情況下由于vcc電壓不穩(wěn)定，而igbt管在vcc電壓較低時會造成飽和壓降過高而異常發(fā)熱，所以一般的ipm都會有欠壓保護(hù)機(jī)制，在vcc電壓波動嚴(yán)重到低于某一特定值(一般設(shè)置在10v～11v)時就切斷ipm一段時間，待vcc電壓恢復(fù)后，再讓ipm繼續(xù)工作，這種情況下，電機(jī)電感的電量一定沒有發(fā)完，當(dāng)ipm重新上電工作后，這些殘留電量就非常容易對ipm內(nèi)部的igbt管造成沖擊，使igbt管發(fā)生微損傷，長期會使ipm過早損壞，影響ipm的長期可靠性，阻礙了ipm在變頻領(lǐng)域的大面積推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的第一個目的在于提出一種智能功率模塊的高壓驅(qū)動電路，在供電電壓不穩(wěn)定時，通過對應(yīng)的充放電電路對負(fù)載側(cè)的剩余電荷進(jìn)行快速泄放，從而有效避免了殘留電荷對智能功率模塊以及其它電器帶來的沖擊，極大的提高了智能功率模塊的安全性和可靠性，對于智能功率模塊的推廣普及具有積極作用。

本發(fā)明的第二個目的在于提出一種智能功率模塊。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面實(shí)施例提出了一種智能功率模塊的高壓驅(qū)動電路，包括第一至第六驅(qū)動電路和第一至第六充放電電路，所述第一至第六充放電電路的電路結(jié)構(gòu)相同且每個充放電電路包括第一信號輸入端、第一信號輸出端、供電電源正端和供電電源負(fù)端，所述第一信號輸入端對應(yīng)與所述第一至第六驅(qū)動電路的信號輸出端相連，所述第一信號輸出端對應(yīng)與智能功率模塊的u、v、w相高壓功率開關(guān)管的控制端和u、v、w相低壓功率開關(guān)管的控制端相連，所述供電電源正端對應(yīng)與所述智能功率模塊的高壓區(qū)供電電源正端/低壓區(qū)供電電源正端相連，所述供電電源負(fù)端對應(yīng)與所述智能功率模塊的高壓區(qū)供電電源負(fù)端/低壓區(qū)供電電源負(fù)端相連，其中，當(dāng)所述低壓區(qū)供電電源/所述高壓區(qū)供電電源正常時，所述充放電電路將對應(yīng)的驅(qū)動電路輸出的驅(qū)動信號輸出至對應(yīng)的功率開關(guān)管的控制端，以控制所述功率開關(guān)管導(dǎo)通/關(guān)斷；當(dāng)所述低壓區(qū)供電電源/所述高壓區(qū)供電電源異常時，所述充放電電路停止將對應(yīng)的驅(qū)動電路輸出的驅(qū)動信號輸出至對應(yīng)的功率開關(guān)管的控制端，并控制所述第一信號輸出端處于低阻狀態(tài)，以對負(fù)載側(cè)的剩余電荷進(jìn)行泄放。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的智能功率模塊的高壓驅(qū)動電路，通過在每個驅(qū)動電路與相應(yīng)的功率開關(guān)管之間增設(shè)充放電電路，以在低壓區(qū)供電電源/高壓區(qū)供電電源異常，即智能功率模塊的供電電壓異常時，通過充放電電路停止將對應(yīng)的驅(qū)動電路輸出的驅(qū)動信號輸出至對應(yīng)的功率開關(guān)管的控制端，并控制充放電電路的第一信號輸出端處于低阻狀態(tài)，以對負(fù)載側(cè)的剩余電荷進(jìn)行泄放，從而有效避免了殘留電荷對智能功率模塊以及其它電器帶來的沖擊，極大的提高了智能功率模塊的安全性和可靠性，對于智能功率模塊的推廣普及具有積極作用。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，當(dāng)所述充放電電路的第一信號輸出端對應(yīng)與所述智能功率模塊的u、v、w相高壓功率開關(guān)管的控制端相連時，該充放電電路的供電電源正端與所述智能功率模塊的高壓區(qū)供電電源正端相連，該充放電電路的供電電源負(fù)端與所述智能功率模塊的高壓區(qū)供電電源負(fù)端相連；當(dāng)所述充放電電路的第一信號輸出端對應(yīng)與所述智能功率模塊的u、v、w相低壓功率開關(guān)管的控制端相連時，該充放電電路的供電電源正端與所述智能功率模塊的低壓區(qū)供電電源正端相連，該充放電電路的供電電源負(fù)端與所述智能功率模塊的低壓區(qū)供電電源負(fù)端相連。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述每個充放電電路包括：第一比較電路，所述第一比較電路的第一輸入端與所述充放電電路的供電電源正端相連，所述第一比較電路的第二輸入端與所述充放電電路的供電電源負(fù)端相連；第一可控開關(guān)，所述第一可控開關(guān)的第一端與所述充放電電路的供電電源正端相連，所述第一可控開關(guān)的控制端與所述第一比較電路的輸出端相連；第二比較電路，所述第二比較電路的第一輸入端與所述充放電電路的供電電源正端相連，所述第二比較電路的第二輸入端與所述充放電電路的供電電源負(fù)端相連，其中，所述第二比較電路的電壓比較閾值大于所述第一比較電路的電壓比較閾值；第二可控開關(guān)，所述第二可控開關(guān)的第一端與所述充放電電路的供電電源正端相連，所述第二可控開關(guān)的控制端與所述第二比較電路的輸出端相連；儲能單元，所述儲能單元的一端與所述第二可控開關(guān)的第二端相連，所述儲能單元的另一端與所述充放電電路的供電電源負(fù)端相連；第三可控開關(guān)，所述第三可控開關(guān)的第一端與所述充放電電路的第一信號輸入端相連，所述第三可控開關(guān)的第二端與所述儲能單元的一端相連，所述第三可控開關(guān)的控制端與所述第一比較電路的輸出端相連；第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，所述第一開關(guān)管的源極與所述第一可控開關(guān)的第二端相連，所述第一開關(guān)管的柵極與所述第三可控開關(guān)的第一端相連，所述第二開關(guān)管的源極與所述充放電電路的供電電源負(fù)端相連，所述第二開關(guān)管的柵極與所述第三可控開關(guān)的第三端相連，所述第一開關(guān)管的漏極和所述第二開關(guān)管的漏極分別與所述充放電電路的第一信號輸出端相連。

進(jìn)一步地，當(dāng)所述低壓區(qū)供電電源/所述高壓區(qū)供電電源正常時，所述第一比較電路輸出第一比較信號至所述第一可控開關(guān)和所述第三可控開關(guān)，以使所述第一可控開關(guān)的第一端與第二端相連通和使所述第三可控開關(guān)的第一端與第三端相連通，所述第一信號輸入端的驅(qū)動信號通過所述第一開關(guān)管和所述第二開關(guān)管輸出至所述第一信號輸出端，并且所述第二比較電路輸出第二比較信號至所述第二可控開關(guān)，以使所述第二可控開關(guān)的第一端與第二端相連通，以給所述儲能單元充電；當(dāng)所述低壓區(qū)供電電源/所述高壓區(qū)供電電源異常時，所述第二比較電路輸出第三比較信號至所述第二可控開關(guān)，以使所述第二可控開關(guān)的第一端與第二端斷開，以停止給所述儲能單元充電，并且所述第一比較電路輸出第四比較信號至所述第一可控開關(guān)和所述第三可控開關(guān)，以使所述第一可控開關(guān)的第一端與第二端斷開和使所述第三可控開關(guān)的第二端與第三端相連通，所述第一信號輸入端的驅(qū)動信號停止輸出至所述第一信號輸出端，同時所述第一信號輸出端的剩余電荷通過所述第二開關(guān)管進(jìn)行泄放。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第一比較電路包括：第一比較器，所述第一比較器的正輸入端與所述第一比較電路的第一輸入端相連，所述第一比較器的輸出端與所述第一比較電路的輸出端相連；第一電壓源，所述第一電壓源的正極與所述第一比較器的負(fù)輸入端相連，所述第一電壓源的負(fù)極與所述第一比較電路的第二輸入端相連。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第二比較電路包括：第二比較器，所述第二比較器的正輸入端與所述第二比較電路的第一輸入端相連，所述第二比較器的輸出端與所述第二比較電路的輸出端相連；第二電壓源，所述第二電壓源的正極與所述第二比較器的負(fù)輸入端相連，所述第二電壓源的負(fù)極與所述第二比較電路的第二輸入端相連，其中，所述第二電壓源提供的電壓比較閾值大于所述第一電壓源提供的電壓比較閾值。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述儲能單元包括：電容，所述電容的一端與所述儲能單元的一端相連，所述電容的另一端與所述儲能單元的另一端相連。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述每個充放電電路還包括：放大電路，所述放大電路的第一端與所述充放電電路的第一信號輸入端相連，所述放大電路的第二端與所述第三可控開關(guān)的第一端相連，所述放大電路用于對所述第一信號輸入端的驅(qū)動信號進(jìn)行放大。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述放大電路包括：第一非門，所述第一非門的輸入端與所述放大電路的第一端相連；第二非門，所述第二非門的輸入端與所述第一非門的輸出端相連，所述第二非門的輸出端與所述放大電路的第二端相連。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第二方面實(shí)施例提出了一種智能功率模塊，其包括上述的高壓驅(qū)動電路。

本發(fā)明實(shí)施例的智能功率模塊，通過上述的高壓驅(qū)動電路，在供電電壓不穩(wěn)定時，通過對應(yīng)的充放電電路對負(fù)載側(cè)的剩余電荷進(jìn)行快速泄放，從而有效避免了殘留電荷對智能功率模塊以及其它電器帶來的沖擊，極大的提高了智能功率模塊的安全性和可靠性，對于智能功率模塊的推廣普及具有積極作用。

附圖說明

圖1是相關(guān)技術(shù)中通過智能功率模塊對電機(jī)進(jìn)行控制的方框示意圖；

圖2是相關(guān)技術(shù)中智能功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的智能功率模塊的高壓驅(qū)動電路的方框示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的智能功率模塊的高壓驅(qū)動電路的電路圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例的智能功率模塊的高壓驅(qū)動電路的電路圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

下面參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的智能功率模塊的高壓驅(qū)動電路以及具有該高壓驅(qū)動電路的智能功率模塊。

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的智能功率模塊的高壓驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，該智能功率模塊的高壓驅(qū)動電路100包括：第一至第六驅(qū)動電路(分別為第一驅(qū)動電路11、第二驅(qū)動電路12、…、第六驅(qū)動電路16)和第一至第六充放電電路(分別為第一充放電電路21、第二充放電電路22、…、第六充放電電路26)。第一至第六充放電電路的電路結(jié)構(gòu)相同且每個充放電電路包括第一信號輸入端、第一信號輸出端、供電電源正端和供電電源負(fù)端，第一信號輸入端對應(yīng)與第一至第六驅(qū)動電路的信號輸出端相連，第一信號輸出端對應(yīng)與智能功率模塊的u、v、w相高壓功率開關(guān)管(分別為第一功率開關(guān)管q1、第二功率開關(guān)管q2和第三功率開關(guān)管q3)的控制端和u、v、w相低壓功率開關(guān)管(分別為第四功率開關(guān)管q4、第五功率開關(guān)管q5和第六功率開關(guān)管q6)的控制端相連，供電電源正端對應(yīng)與智能功率模塊的高壓區(qū)供電電源正端/低壓區(qū)供電電源正端相連，供電電源負(fù)端對應(yīng)與智能功率模塊的高壓區(qū)供電電源負(fù)端/低壓區(qū)供電電源負(fù)端相連。

當(dāng)?shù)蛪簠^(qū)供電電源/高壓區(qū)供電電源正常時，充放電電路將對應(yīng)的驅(qū)動電路輸出的驅(qū)動信號輸出至對應(yīng)的功率開關(guān)管的控制端，以控制功率開關(guān)管導(dǎo)通/關(guān)斷；當(dāng)?shù)蛪簠^(qū)供電電源/高壓區(qū)供電電源異常時，充放電電路停止將對應(yīng)的驅(qū)動電路輸出的驅(qū)動信號輸出至對應(yīng)的功率開關(guān)管的控制端，并控制第一信號輸出端處于低阻狀態(tài)，以對負(fù)載側(cè)的剩余電荷進(jìn)行泄放。

其中，當(dāng)充放電電路的第一信號輸出端對應(yīng)與智能功率模塊的u、v、w相高壓功率開關(guān)管的控制端相連時，該充放電電路的供電電源正端與智能功率模塊的高壓區(qū)供電電源正端相連，該充放電電路的供電電源負(fù)端與智能功率模塊的高壓區(qū)供電電源負(fù)端相連；當(dāng)充放電電路的第一信號輸出端對應(yīng)與智能功率模塊的u、v、w相低壓功率開關(guān)管的控制端相連時，該充放電電路的供電電源正端與智能功率模塊的低壓區(qū)供電電源正端vdd相連，該充放電電路的供電電源負(fù)端與智能功率模塊的低壓區(qū)供電電源負(fù)端com相連。

具體地，如圖3所示，高壓驅(qū)動電路100的電源正端vcc作為ipm的低壓區(qū)供電電源正端vdd(vdd一般為15v)，電源負(fù)端gnd作為ipm的低壓區(qū)供電電源負(fù)端com。高壓驅(qū)動電路100的第一輸入端hin1作為ipm的u相上橋臂輸入端uhin，第二輸入端hin2作為ipm的v相上橋臂輸入端vhin，第三輸入端hin3作為ipm的w相上橋臂輸入端whin，第四輸入端lin1作為ipm的u相下橋臂輸入端ulin，第五輸入端lin2作為ipm的v相下橋臂輸入端vlin，第六輸入端lin3作為ipm的w相下橋臂輸入端wlin。

高壓驅(qū)動電路100的u相高壓區(qū)供電電源正端vb1與第一電容c1的一端相連，并作為ipm的u相高壓區(qū)供電電源正端uvb；u相高壓區(qū)供電電源負(fù)端vs1與第一電容c1的另一端相連，并作為ipm的u相高壓區(qū)供電電源負(fù)端uvs；v相高壓區(qū)供電電源正端vb2與第二電容c2的一端相連，并作為ipm的v相高壓區(qū)供電電源正端vvb；v相高壓區(qū)供電電源負(fù)端vs2與第二電容c2的另一端相連，并作為ipm的v相高壓區(qū)供電電源負(fù)端vvs；w相高壓區(qū)供電電源正端vb3與第三電容c3的一端相連，并作為ipm的w相高壓區(qū)供電電源正端wvb；w相高壓區(qū)供電電源負(fù)端vs3與第三電容c3的另一端相連，并作為ipm的w相高壓區(qū)供電電源負(fù)端wvs。

高壓驅(qū)動電路100的ho1端與第一功率開關(guān)管q1的柵極相連，第一功率開關(guān)管q1的集電極接ipm的最高電壓點(diǎn)p端(一般接300v)，第一功率開關(guān)管q1的發(fā)射極接ipm的uvs端；ho2端與第二功率開關(guān)管q2的柵極相連，第二功率開關(guān)管q2的集電極接ipm的最高電壓點(diǎn)p端，第二功率開關(guān)管q2的發(fā)射極接ipm的vvs端；ho3端與第三功率開關(guān)管q3的柵極相連，第三功率開關(guān)管q3的集電極接ipm的最高電壓點(diǎn)p端，第三功率開關(guān)管q3的發(fā)射極接ipm的wvs端；lo1端與第四功率開關(guān)管q4的柵極相連，第四功率開關(guān)管q4的集電極接ipm的uvs端，第四功率開關(guān)管q4的發(fā)射極接ipm的u相低電壓參考端un端；lo2端與第五功率開關(guān)管q5的柵極相連，第五功率開關(guān)管q5的集電極接ipm的vvs端，第五功率開關(guān)管q5的發(fā)射極接ipm的v相低電壓參考端vn端；lo3端與第六功率開關(guān)管q6的柵極相連，第六功率開關(guān)管q6的集電極接ipm的wvs端，第六功率開關(guān)管q6的發(fā)射極接ipm的w相低電壓參考端wn端。

對于高壓驅(qū)動電路100，vcc與第一驅(qū)動電路11(uh驅(qū)動電路)的低壓區(qū)供電電源正端、第二驅(qū)動電路12(vh驅(qū)動電路)的低壓區(qū)供電電源正端、第三驅(qū)動電路13(wh驅(qū)動電路)的低壓區(qū)供電電源正端、第四驅(qū)動電路14(ul驅(qū)動電路)的低壓區(qū)供電電源正端、第五驅(qū)動電路15(vl驅(qū)動電路)的低壓區(qū)供電電源正端、第六驅(qū)動電路16(wl驅(qū)動電路)的低壓區(qū)供電電源正端、第四充放電電路24(ul充放電電路)的供電電源正端、第五充放電電路25(vl充放電電路)的供電電源正端和第六充放電電路26(wl充放電電路)的供電電源正端相連。

gnd與第一驅(qū)動電路11的低壓區(qū)供電電源負(fù)端、第二驅(qū)動電路12的低壓區(qū)供電電源負(fù)端、第三驅(qū)動電路13的低壓區(qū)供電電源負(fù)端、第四驅(qū)動電路14的低壓區(qū)供電電源負(fù)端、第五驅(qū)動電路15的低壓區(qū)供電電源負(fù)端、第六驅(qū)動電路16的低壓區(qū)供電電源負(fù)端、第四充放電電路24的供電電源負(fù)端、第五充放電電路25的供電電源負(fù)端和第六充放電電路26的供電電源負(fù)端相連。

vb1與第一驅(qū)動電路11的高壓區(qū)供電電源正端、第一充放電電路21(uh充放電電路)的供電電源正端相連；vb2與第二驅(qū)動電路12的高壓區(qū)供電電源正端、第二充放電電路22(vh充放電電路)的供電電源正端相連；vb3與第三驅(qū)動電路13的高壓區(qū)供電電源正端、第三充放電電路23(wh充放電電路)的供電電源正端相連。vs1與第一驅(qū)動電路11的高壓區(qū)供電電源負(fù)端、第一充放電電路21的供電電源負(fù)端相連；vs2與第二驅(qū)動電路12的高壓區(qū)供電電源負(fù)端、第二充放電電路22的供電電源負(fù)端相連；vs3與第三驅(qū)動電路13的高壓區(qū)供電電源負(fù)端、第三充放電電路23的供電電源負(fù)端相連。

hin1與第一驅(qū)動電路11的信號輸入端相連，第一驅(qū)動電路11的信號輸出端與第一充放電電路21的第一信號輸入端相連，第一充放電電路21的第一信號輸出端與ho1相連；hin2與第二驅(qū)動電路12的信號輸入端相連，第二驅(qū)動電路12的信號輸出端與第二充放電電路22的第一信號輸入端相連，第二充放電電路22的第一信號輸出端與ho2相連；hin3與第三驅(qū)動電路13的信號輸入端相連，第三驅(qū)動電路13的信號輸出端與第三充放電電路23的第一信號輸入端相連，第三充放電電路23的第一信號輸出端與ho3相連；lin1與第四驅(qū)動電路14的信號輸入端相連，第四驅(qū)動電路14的信號輸出端與第四充放電電路24的第一信號輸入端相連，第四充放電電路24的第一信號輸出端與lo1相連；lin2與第五驅(qū)動電路15的信號輸入端相連，第五驅(qū)動電路15的信號輸出端與第五充放電電路25的第一信號輸入端相連，第五充放電電路25的第一信號輸出端與lo2相連；lin3與第六驅(qū)動電路16的信號輸入端相連，第六驅(qū)動電路16的信號輸出端與第六充放電電路26的第一信號輸入端相連，第六充放電電路26的第一信號輸出端與lo3相連。

當(dāng)vcc電壓為一個高于某一特定值vccth的電壓時，即低壓區(qū)供電電源正常，在低壓區(qū)供電電壓正常的情況下，對于第一至第三充放電電路對應(yīng)的高壓區(qū)供電電源也處于正常狀態(tài)，此時充放電電路將對應(yīng)的驅(qū)動電路輸出的驅(qū)動信號輸出至對應(yīng)的功率開關(guān)管的控制端，以控制功率開關(guān)管導(dǎo)通/關(guān)斷，具體如下：

當(dāng)uhin為高電平時，ulin必須為低電平，第一驅(qū)動電路11輸出高電平，并使第一充放電電路21的第一信號輸出端輸出相對于vs1的高電平至ho1，以驅(qū)動第一功率開關(guān)管q1導(dǎo)通，第四驅(qū)動電路14輸出相對于com的低電平，第四功率開關(guān)管q4關(guān)斷；當(dāng)uhin為低電平時，第一驅(qū)動電路11輸出低電平，并使第一充放電電路21的第一信號輸出端輸出相對于vs1的低電平至ho1，第一功率開關(guān)管q1關(guān)斷。當(dāng)vhin為高電平時，vlin必須為低電平，第二驅(qū)動電路12輸出高電平，并使第二充放電電路22的第一信號輸出端輸出相對于vs2的高電平至ho2，以驅(qū)動第二功率開關(guān)管q2導(dǎo)通，第五驅(qū)動電路15輸出相對于com的低電平，第五功率開關(guān)管q5關(guān)斷；當(dāng)vhin為低電平時，第二驅(qū)動電路12輸出低電平，并使第二充放電電路22的第一信號輸出端輸出相對于vs2的低電平至ho2，第二功率開關(guān)管q2關(guān)斷。當(dāng)whin為高電平時，wlin必須為低電平，第三驅(qū)動電路13輸出高電平，并使第三充放電電路23的第一信號輸出端輸出相對于vs3的高電平至ho3，以驅(qū)動第三功率開關(guān)管q3導(dǎo)通，第六驅(qū)動電路16輸出相對于com的低電平，第六功率開關(guān)管q6關(guān)斷；當(dāng)whin為低電平時，第三驅(qū)動電路13輸出低電平，并使第三充放電電路23的第一信號輸出端輸出相對于vs3的低電平至ho3，第三功率開關(guān)管q3關(guān)斷。

當(dāng)ulin為高電平時，uhin必須為低電平，第四驅(qū)動電路14輸出高電平，并使第四充放電電路24的第一信號輸出端輸出相對于com的高電平至lo1，以驅(qū)動第四功率開關(guān)管q4導(dǎo)通，第一驅(qū)動電路11輸出相對于vs1的低電平，第一功率開關(guān)管q1關(guān)斷；當(dāng)ulin為低電平時，第四驅(qū)動電路14輸出低電平，并使第四充放電電路24的第一信號輸出端輸出相對于com的低電平至lo1，第四功率開關(guān)管q4關(guān)斷。當(dāng)vlin為高電平時，vhin必須為低電平，第五驅(qū)動電路15輸出高電平，并使第五充放電電路25的第一信號輸出端輸出相對于com的高電平至lo2，以驅(qū)動第五功率開關(guān)管q5導(dǎo)通，第二驅(qū)動電路12輸出相對于vs2的低電平，第二功率開關(guān)管q2關(guān)斷；當(dāng)vlin為低電平時，第五驅(qū)動電路15輸出低電平，并使第五充放電電路25的第一信號輸出端輸出相對于com的低電平至lo2，第五功率開關(guān)管q5關(guān)斷。當(dāng)wlin為高電平時，whin必須為低電平，第六驅(qū)動電路16輸出高電平，并使第六充放電電路26的第一信號輸出端輸出相對于com的高電平至lo3，以驅(qū)動第六功率開關(guān)管q6導(dǎo)通，第三驅(qū)動電路13輸出相對于vs3的低電平，第三功率開關(guān)管q3關(guān)斷；當(dāng)wlin為低電平時，第六驅(qū)動電路16輸出低電平，并使第六充放電電路26的第一信號輸出端輸出相對于com的低電平至lo3，第六功率開關(guān)管q6關(guān)斷。

當(dāng)vcc電壓為一個低于某一特定值vccth的電壓，即低壓區(qū)供電電源/高壓區(qū)供電電源異常時，充放電電路停止將對應(yīng)的驅(qū)動電路輸出的驅(qū)動信號輸出至對應(yīng)的功率開關(guān)管的控制端，此時無論uhin、vhin、whin、ulin、vlin、wlin是高電平還是低電平，ho1、ho2、ho3、lo1、lo2、lo3都保持在低電平，同時充放電電路控制第一信號輸出端處于低阻狀態(tài)(這里可以理解為低電平狀態(tài))，即ho1、ho2、ho3、lo1、lo2、lo3處于低阻狀態(tài)，以在vcc斷電初期的一段時間內(nèi)，對負(fù)載側(cè)的剩余電荷進(jìn)行泄放。

因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的智能功率模塊的高壓驅(qū)動電路，在vcc斷電瞬間，通過充放電電路來使其輸出端產(chǎn)生一個低阻狀態(tài)，與傳統(tǒng)的斷電后高阻狀態(tài)相比，能夠迅速將負(fù)載側(cè)的殘留電荷進(jìn)行泄放，從而有效避免殘留電荷存在對智能功率模塊及其他用電器帶來的沖擊，極大的提高了智能功率模塊的可靠性，保證了電路系統(tǒng)的安全，對于智能功率模塊的推廣普及有積極作用。

下面結(jié)合具體示例來對高壓驅(qū)動電路中的充放電電路進(jìn)行詳細(xì)描述。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，如圖4所示，每個充放電電路包括：第一比較電路u1、第一可控開關(guān)k1、第二比較電路u2、第二可控開關(guān)k2、儲能單元c、第三可控開關(guān)k3、第一開關(guān)管m1和第二開關(guān)管m2。其中，第一比較電路u1的第一輸入端與充放電電路的供電電源正端vb相連，第一比較電路u1的第二輸入端與充放電電路的供電電源負(fù)端vs相連；第一可控開關(guān)k1的第一端與充放電電路的供電電源正端vb相連，第一可控開關(guān)k1的控制端與第一比較電路u1的輸出端相連；第二比較電路u2的第一輸入端與充放電電路的供電電源正端vb相連，第二比較電路u2的第二輸入端與充放電電路的供電電源負(fù)端vs相連；第二可控開關(guān)k2的第一端與充放電電路的供電電源正端vb相連，第二可控開關(guān)k2的控制端與第二比較電路u2的輸出端相連；儲能單元c的一端與第二可控開關(guān)k2的第二端相連，儲能單元c的另一端與充放電電路的供電電源負(fù)端vs相連；第三可控開關(guān)k3的第一端與充放電電路的第一信號輸入端in相連，第三可控開關(guān)k3的第二端與儲能單元c的一端相連，第三可控開關(guān)k3的控制端與第一比較電路u1的輸出端相連；第一開關(guān)管m1的源極與第一可控開關(guān)k1的第二端相連，第一開關(guān)管m1的柵極與第三可控開關(guān)k3的第一端相連，第二開關(guān)管m2的源極與充放電電路的供電電源負(fù)端vs相連，第二開關(guān)管m2的柵極與第三可控開關(guān)k3的第三端相連，第一開關(guān)管m1的漏極和第二開關(guān)管m2的漏極分別與充放電電路的第一信號輸出端out相連。

其中，當(dāng)?shù)蛪簠^(qū)供電電源/高壓區(qū)供電電源正常時，第一比較電路u1輸出第一比較信號至第一可控開關(guān)k1和第三可控開關(guān)k3，以使第一可控開關(guān)k1的第一端與第二端相連通和使第三可控開關(guān)k3的第一端與第三端相連通，第一信號輸入端in的驅(qū)動信號通過第一開關(guān)管m1和第二開關(guān)管m2輸出至第一信號輸出端out，并且第二比較電路u2輸出第二比較信號至第二可控開關(guān)k2，以使第二可控開關(guān)k2的第一端與第二端相連通，以給儲能單元c充電；當(dāng)?shù)蛪簠^(qū)供電電源/高壓區(qū)供電電源異常時，第二比較電路u2輸出第三比較信號至第二可控開關(guān)k2，以使第二可控開關(guān)k2的第一端與第二端斷開，以停止給儲能單元c充電，并且第一比較電路u1輸出第四比較信號至第一可控開關(guān)k1和第三可控開關(guān)k3，以使第一可控開關(guān)k1的第一端與第二端斷開和使第三可控開關(guān)k3的第二端與第三端相連通，第一信號輸入端in的驅(qū)動信號停止輸出至第一信號輸出端out，同時第一信號輸出端out的剩余電荷通過第二開關(guān)管m2進(jìn)行泄放。

需要說明的是，第二比較電路u2的電壓比較閾值大于第一比較電路u1的電壓比較閾值，例如，第二比較電路u2的電壓比較閾值可以為6v或比智能功率模塊的欠壓保護(hù)電壓值低1～2v的值；第一比較電路u1的電壓比較閾值可以為13v或比智能功率模塊的供電電壓低1～2v的值。

進(jìn)一步地，如圖4所示，第一比較電路u1可包括：第一比較器p1和第一電壓源v1，第一比較器p1的正輸入端與第一比較電路u1的第一輸入端相連，第一比較器p1的輸出端與第一比較電路u1的輸出端相連；第一電壓源v1的正極與第一比較器u1的負(fù)輸入端相連，第一電壓源v1的負(fù)極與第一比較電路u1的第二輸入端相連。第二比較電路u2可包括：第二比較器p2和第二電壓源v2，其中，第二比較器p2的正輸入端與第二比較電路u2的第一輸入端相連，第二比較器p2的輸出端與第二比較電路u2的輸出端相連；第二電壓源v2的正極與第二比較器u2的負(fù)輸入端相連，第二電壓源v2的負(fù)極與第二比較電路u2的第二輸入端相連。其中，第二電壓源v2提供的電壓比較閾值大于第一電壓源v1提供的電壓比較閾值。

具體而言，由于第一至第六充放電路的電路結(jié)構(gòu)完全相同，所以這里以其中一個充放電電路結(jié)構(gòu)為例來進(jìn)行說明。

當(dāng)vb與vs間的電壓正常(對于第一至第三充放電電路，vb與vs之間的電壓是智能功率模塊的高壓區(qū)供電電源正端與負(fù)端之間的電壓，而該電壓隨著vcc與gnd之間的電壓變化而變化；對于第四至第六充放電電路，vb與vs之間的電壓是智能功率模塊的低壓區(qū)供電電源正端與負(fù)端之間的電壓，即vcc與gnd之間的電壓)時，第一比較器p1的正輸入端的電壓高于負(fù)輸入端的電壓、第二比較器p2的正輸入端的電壓高于負(fù)輸入端的電壓，此時第一比較器p1輸出第一比較信號(如高電平信號)至第一可控開關(guān)k1和第三可控開關(guān)k3，第一可控開關(guān)k1閉合，第三可控開關(guān)k3的第一端與第三端相連通，使得第一信號輸入端in的驅(qū)動信號通過第一開關(guān)管m1和第二開關(guān)管m2輸出，同時第二比較器p2輸出第二比較信號(如高電平信號)至第二可控開關(guān)k2，第二可控開關(guān)k2閉合，vb開始對儲能單元c進(jìn)行充電，使儲能單元c的兩端獲得vb與vs間的壓降。

當(dāng)vb與vs間的電壓驟降時，首先是第二比較器p2的正輸入端的電壓低于負(fù)輸入端的電壓，第二比較器p2輸出第三比較信號(如低電平信號)至第二可控開關(guān)k2，第二可控開關(guān)k2斷開，從而使儲能單元c的兩端的電壓為一個比正常vb1與vs1間電壓低1～2v的值，且不隨vb的下降而下降。然后觸發(fā)智能功率模塊中原有的欠壓保護(hù)，使智能功率模塊停止工作。當(dāng)vb電壓下降至第一電壓源v1提供的電壓比較閾值以下時，第一比較器p1的正輸入端的電壓低于負(fù)輸入端的電壓，第一比較器p1輸出第四比較信號(如低電平信號)，此時第一可控開關(guān)k1斷開，同時第三可控開關(guān)k3的第二端與第三端相連通，儲能單元c與第二開關(guān)管m2的柵極相連，儲能單元c的電荷對第二開關(guān)管m2的柵極充電，使其獲得對第二開關(guān)管m2的源極的高電平，第二開關(guān)管m2在vb電壓降到0時仍能獲得一個短時間的開通狀態(tài)，從而使得第一信號輸出端out連接的負(fù)載的殘留電荷可以通過第二開關(guān)管m2進(jìn)行泄放，有效避免了殘留電荷存在對智能功率模塊等帶來的沖擊，提高了安全性和可靠性。

根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，儲能單元c可包括電容，電容的一端與儲能單元c的一端相連，電容的另一端與儲能單元c的另一端相連。當(dāng)儲能單元c為電容時，其容值可通過以下方式進(jìn)行選擇：對于一個驅(qū)動能力為+500ma/-500ma的高壓驅(qū)動電路100，電容的容值一般可設(shè)置為1nf左右，即足夠驅(qū)動第二開關(guān)管m2獲得短時間的開通狀態(tài)；根據(jù)工藝的不同，第一開關(guān)管m1和第二開關(guān)管m2的寬長比有不同。

進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，如圖5所示，每個充放電電路還包括：放大電路u3，放大電路u3的第一端與充放電電路的第一信號輸入端in相連，放大電路u3的第二端與第三可控開關(guān)k3的第一端相連，放大電路u3用于對第一信號輸入端in的驅(qū)動信號進(jìn)行放大。

進(jìn)一步地，如圖5所示，放大電路u3可包括：第一非門not1和第二非門not2，第一非門not1的輸入端與放大電路u3的第一端相連；第二非門not2的輸入端與第一非門not1的輸出端相連，第二非門not2的輸出端與放大電路的第二端相連，通過第一非門not1和第二非門not2實(shí)現(xiàn)對第一信號輸入端的驅(qū)動信號進(jìn)行兩級放大。其中，第二非門not2的mos管的尺寸為第一開關(guān)管m1和第二開關(guān)管m2的1/2，第一非門not1的mos管的尺寸為第二非門not2尺寸的1/2。

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的智能功率模塊的高壓驅(qū)動電路，通過在每個驅(qū)動電路與相應(yīng)的功率開關(guān)管之間增設(shè)充放電電路，以在低壓區(qū)供電電源/高壓區(qū)供電電源異常，即智能功率模塊的供電電壓異常時，通過充放電電路停止將對應(yīng)的驅(qū)動電路輸出的驅(qū)動信號輸出至對應(yīng)的功率開關(guān)管的控制端，并控制充放電電路的第一信號輸出端處于低阻狀態(tài)，以對負(fù)載側(cè)的剩余電荷進(jìn)行泄放，從而有效避免了殘留電荷對智能功率模塊以及其它電器帶來的沖擊，極大的提高了智能功率模塊的安全性和可靠性，對于智能功率模塊的推廣普及具有積極作用。

另外，本發(fā)明的實(shí)施例還提出了一種智能功率模塊，其包括上述的高壓驅(qū)動電路。

本發(fā)明實(shí)施例的智能功率模塊，通過上述的高壓驅(qū)動電路，在供電電壓不穩(wěn)定時，通過對應(yīng)的充放電電路對負(fù)載側(cè)的剩余電荷進(jìn)行快速泄放，從而有效避免了殘留電荷對智能功率模塊以及其它電器帶來的沖擊，極大的提高了智能功率模塊的安全性和可靠性，對于智能功率模塊的推廣普及具有積極作用。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個或多個實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。