一種功率管驅(qū)動(dòng)集成電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種功率管的驅(qū)動(dòng)電路，尤其涉及一種可獲得平滑的驅(qū)動(dòng)功率管導(dǎo)通曲線的功率管驅(qū)動(dòng)集成電路。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)今市場(chǎng)上的功率管(如IGBT、功率NMOS管等)的驅(qū)動(dòng)多采用兩種驅(qū)動(dòng)方式，一種是采用分立器件驅(qū)動(dòng)，另一種則是采用IC集成電路驅(qū)動(dòng)。對(duì)于采用前種分立器件驅(qū)動(dòng)的方案，其至少需采用3個(gè)三極管及若干電阻實(shí)現(xiàn)對(duì)功率管的驅(qū)動(dòng)，然后由于比較分散，集成度不夠高，所以導(dǎo)致其所占PCB面積較大，而且器件焊接點(diǎn)較多，焊點(diǎn)加工不良率也較高，因此很大影響了其在市場(chǎng)上的使用；對(duì)于采用集成電路驅(qū)動(dòng)的方案，其存在驅(qū)動(dòng)速度慢，驅(qū)動(dòng)功率管柵極曲線不平滑，對(duì)功率管的工作存在安全隱患，容易導(dǎo)致功率管燒毀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有功率管驅(qū)動(dòng)電路的上述缺陷的目的是提供一種新型的功率管集成驅(qū)動(dòng)電路，其相較于采用分立元件的方案來(lái)說(shuō)集成度高，且具有驅(qū)動(dòng)速度快的優(yōu)勢(shì)；而相較于現(xiàn)在的集成電路驅(qū)動(dòng)方案而言，由于將作為輸入和輸出的地線進(jìn)隔離設(shè)計(jì)，使得驅(qū)動(dòng)功率管柵極曲線平滑度提高，因此消除了功率管工作存在的安全隱患。
[0004]本發(fā)明的目的是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種功率管驅(qū)動(dòng)集成電路，所述集成電路的信號(hào)輸入端連接控制單元，以接收來(lái)自所述控制單元的驅(qū)動(dòng)功率管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述集成電路的信號(hào)輸出端連接所述功率管，以在所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的作用對(duì)所述功率管進(jìn)行通斷，其中，所述集成電路在信號(hào)輸入側(cè)設(shè)置有與所述控制單元的地線電連接的控制接地端，在信號(hào)輸出側(cè)設(shè)置有與所述功率管發(fā)射極或源極電連接的功率接地端。
[0006]優(yōu)選的是，所述集成電路包括:開(kāi)關(guān)單元、第一驅(qū)動(dòng)單元和第二驅(qū)動(dòng)單元；其中
[0007]所述開(kāi)關(guān)單元連接在電源端和控制接地端之間，且控制端為所述集成電路的信號(hào)輸入端，以接收所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)；所述第一驅(qū)動(dòng)單元和第二驅(qū)動(dòng)單元分別采用復(fù)合NPN型管和復(fù)合PNP型管構(gòu)成，并在電源端和功率端接地端之間形成串聯(lián)，所述第一驅(qū)動(dòng)單元和第二驅(qū)動(dòng)單元的控制端與所述開(kāi)關(guān)單元的信號(hào)輸出端電連接，所述第一驅(qū)動(dòng)單元和第二驅(qū)動(dòng)單元的串聯(lián)處構(gòu)成所述集成電路的信號(hào)輸出端；其中，所述開(kāi)關(guān)單元接收所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，輸出相應(yīng)電平信號(hào)使得所述第一驅(qū)動(dòng)單元和第二驅(qū)動(dòng)單元之間僅有一個(gè)對(duì)該電平信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)放大，并在所述集成電路的信號(hào)輸出端輸出。
[0008]優(yōu)選的是，所述開(kāi)關(guān)單元采用NPN型第一三極管構(gòu)成，其中
[0009]所述第一三極管的基極通過(guò)第一電阻向外構(gòu)成所述集成電路的信號(hào)輸入端，發(fā)射極與控制接地端電連接，集電極與第一二極管的陰極相連，所述第一二極管的陽(yáng)極通過(guò)第二電阻連接至電源端。
[0010]優(yōu)選的是，所述第一驅(qū)動(dòng)單元采用NPN型第二三極管、NPN型第三三極管復(fù)合而成，且
[0011]復(fù)合后的集電極連接至電源端，基極連接至第一二極管與第二電阻的串接點(diǎn)，發(fā)射極通過(guò)第三電阻向外構(gòu)成所述集成電路的信號(hào)輸出端。
[0012]優(yōu)選的是，所述第二驅(qū)動(dòng)單元采用PNP型第四三極管、NPN型第五三極管復(fù)合而成，且
[0013]復(fù)合后的集電極與所述第一驅(qū)動(dòng)單元中復(fù)合后的發(fā)射極電連接，基極與所述開(kāi)關(guān)單元的第一三極管集電極、所述第一驅(qū)動(dòng)單元中的第二三極管的發(fā)射極電連接，發(fā)射極連接至功率接地端，所述第五三極管的基極還通過(guò)第四電阻與控制接地端電連接。
[0014]優(yōu)選的是，所述第二驅(qū)動(dòng)單元中，復(fù)合后的基極與第二二極管的陰極相連，并經(jīng)所述第二二極管的陽(yáng)極與所述第一驅(qū)動(dòng)單元中的第二三極管的發(fā)射極電連接。
[0015]優(yōu)選的是，所述第二驅(qū)動(dòng)單元中，復(fù)合后的集電極與發(fā)射極之間還連接有第五電阻。
[0016]優(yōu)選的是，所述集成電路還包括:
[0017]抗靜電保護(hù)單元，其包括:采用ESD 二極管的第三二極管、第四二極管和第五二極管，其中
[0018]所述第三二極管陽(yáng)極與所述第一驅(qū)動(dòng)單元中復(fù)合后的集電極電連接，陰極與所述第一驅(qū)動(dòng)單元中復(fù)合后的發(fā)射極電連接；
[0019]所述第四二極管與第五二極管的陽(yáng)極相連后，陰極分別與所述集成電路的信號(hào)輸入端和電源端電連接。
[0020]優(yōu)選的是，所述集成電路在其信號(hào)輸入端還連接有第六電阻作為上拉電阻。
[0021]優(yōu)選的是，所述集成電路通過(guò)管殼封裝，且向外提供電源端引腳、信號(hào)輸入端引腳、信號(hào)輸出端引腳、控制接地端引腳和功率接地端引腳。
[0022]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0023]本發(fā)明所述的功率管驅(qū)動(dòng)集成電路具有以下特點(diǎn):低靜態(tài)工作電流、寬電源電壓范圍、開(kāi)關(guān)速度快、輸入信號(hào)直接接開(kāi)漏輸出等特點(diǎn)。具體來(lái)說(shuō):
[0024]1、本發(fā)明為驅(qū)動(dòng)功率管設(shè)計(jì)的高速驅(qū)動(dòng)，將分立器件集成在單片IC之中，使外圍器件成本降低，整機(jī)可靠性提高；2、該電路由于采用了復(fù)合管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因此具備較大的電流驅(qū)動(dòng)能力，驅(qū)動(dòng)功率管開(kāi)關(guān)速度小于Ius ;3、通過(guò)將控制端地線與功率端地線進(jìn)行隔離設(shè)計(jì)獲得平滑的驅(qū)動(dòng)功率管導(dǎo)通曲線；4、該集成電路輸入端可直接接開(kāi)漏輸出信號(hào)。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明所述功率管驅(qū)動(dòng)集成電路的應(yīng)用線路圖；
[0026]圖2為本發(fā)明所述功率管驅(qū)動(dòng)集成電路的內(nèi)部原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與作用更加清楚及易于了解，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述:
[0028]如圖1-2所示，本發(fā)明提供一種功率管驅(qū)動(dòng)集成電路，所述集成電路200的信號(hào)輸入端Vin連接控制單元100，以接收來(lái)自所述控制單元的驅(qū)動(dòng)功率管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述集成電路200的信號(hào)輸出端Vout連接所述功率管POWER，以在所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的作用對(duì)所述功率管進(jìn)行通斷，其中，所述集成電路200在信號(hào)輸入側(cè)設(shè)置有與所述控制單元的地線電連接的控制接地端GNDA，在信號(hào)輸出側(cè)設(shè)置有與所述功率管發(fā)射極或源極電連接的功率接地端GNDP0
[0029]上述方案中，所述功率管可采用絕緣柵雙極型晶體管(IGBT管)，也可以采用N型金屬氧化物半導(dǎo)體管(NM0S管)。當(dāng)采用IGBT管時(shí)，將其發(fā)射極與所述集成電路的功率接地端GNDP電連接；當(dāng)采用NMOS管時(shí)，將其源極與所述集成電路的功率接地端GNDP電連接。其中IGBT管的發(fā)射極也可以稱之為源極。而所述功率管并不局限于上述兩種，可根據(jù)實(shí)際情況選擇。
[0030]由此可見(jiàn)，本發(fā)明所述的集成電路將與前端控制單元連接的地線和與后端功率管連接的地線進(jìn)行了隔離設(shè)計(jì)，而不采用同一個(gè)地線，使得輸入和輸出之間不會(huì)相互影響，進(jìn)而保證了輸出的功率管驅(qū)動(dòng)曲線比較平滑，不至于出現(xiàn)干擾，更具體的內(nèi)容結(jié)合下面的內(nèi)部原理圖進(jìn)行分析。
[0031]參見(jiàn)圖2，本發(fā)明更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述集成電路200包括:開(kāi)關(guān)單元210、第一驅(qū)動(dòng)單元220和第二驅(qū)動(dòng)單元230 ;其中
[0032]所述開(kāi)關(guān)單元210連接在電源端VCC和控制接地端GNDA之間，且控制端(即控制該開(kāi)關(guān)單元的信號(hào)端)為所述集成電路200的信號(hào)輸入端Vin，以接收所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0033]所述第一驅(qū)動(dòng)單元220和第二驅(qū)動(dòng)單元230分別采用復(fù)合NPN型管和復(fù)合PNP型管構(gòu)成，并在電源端VCC和功率端接地端GNDP之間形成串聯(lián)，所述第一驅(qū)動(dòng)單元220和第二驅(qū)動(dòng)單元230的控制端與所述開(kāi)關(guān)單元210的信號(hào)輸出端電連接，所述第一驅(qū)動(dòng)單元220和第二驅(qū)動(dòng)單元230的串聯(lián)處構(gòu)成所述集成電路200的信號(hào)輸出端Vout ;其中，所述開(kāi)關(guān)單元210接收所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，輸出相應(yīng)電平信號(hào)使得所述第一驅(qū)動(dòng)單元220和第二驅(qū)動(dòng)單元230之間僅有一個(gè)對(duì)該電平信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)放大，并在所述集成電路200的信號(hào)輸出端Vout輸出。這里，本發(fā)明集成電路采用復(fù)合管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因此具備較大的電流驅(qū)動(dòng)能力，驅(qū)動(dòng)功率管的開(kāi)關(guān)速度小于lus。
[0034]上述技術(shù)方案中，所述開(kāi)關(guān)單元210根據(jù)接收到的來(lái)自控制單元100的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，來(lái)進(jìn)行通斷切換，而當(dāng)其斷開(kāi)或?qū)ㄖg進(jìn)行切換時(shí)，會(huì)使得第一驅(qū)動(dòng)單元220和第二驅(qū)動(dòng)單元230之間的工作進(jìn)行切換(即來(lái)自控制單元的驅(qū)動(dòng)信號(hào)僅會(huì)使得其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元工作)，進(jìn)而在信號(hào)輸出端Vout輸出相對(duì)應(yīng)的高電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)或是低電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)，再進(jìn)而控制功率管POWER是否被驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通。同時(shí)，從上述方案也可以看到，并結(jié)合圖2可知，本發(fā)明所述集成電路連接輸入(控制單元100)的開(kāi)關(guān)單元210連接的是控制接地端GNDA，而連接輸出(功率管POWER)的第一驅(qū)動(dòng)單元220和第二驅(qū)動(dòng)單元230連接的是功率接地端GNDP，輸入與輸出完全隔離，這便構(gòu)成了控制單元100和功率管POWER的地線隔離。
[0035]具體來(lái)說(shuō)，所述開(kāi)關(guān)單元210采用NPN型第一三極管NI構(gòu)成，其中所述第一三極管NI的基極bl通過(guò)第一電阻Rl向外構(gòu)成所述集成電路200的信號(hào)輸入端Vin，發(fā)射極el與控制接地端GNDA電連接，集電極Cl與第一二極管Dl的陰極相連，所述第一二極管Dl的陽(yáng)極通過(guò)第二電阻R2連接至電源端VCC。當(dāng)所述集成電路200的信號(hào)輸入端Vin輸入高電平或是懸空時(shí)，第一三極管NI導(dǎo)通，并在其集電極端Cl輸出低電平；當(dāng)所述集成電路200的信號(hào)輸入端Vin輸入低電平時(shí)，第一三極管NI斷開(kāi)，并在其集電極端cl輸出高電平。這里，該第一三極管NI主要起到對(duì)第一驅(qū)動(dòng)單元220和第二驅(qū)動(dòng)單元230進(jìn)行工作選擇的作用，是由于它的通與斷決定了兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中哪個(gè)驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行工作，因此將其構(gòu)成的單元稱之為開(kāi)關(guān)單元。
[0036]其