[實(shí)用新型]一種智能功率模塊及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020161709.7
• 申請(qǐng)日: 2010-04-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201629663U
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪之涵
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 汪之涵
• 主分類(lèi)號(hào): H02M1/088
• 分類(lèi)號(hào): H02M1/088
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及智能功率模塊，特別是涉及一種基于絕緣柵雙極晶體管(InsulatedGate?Bipolar?Transistor，縮略為IGBT)或金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(Metal?OxideSemiconductor?Field?Effect?Transistor，縮略為MOSFET)的智能功率模塊。

背景技術(shù)

絕緣柵器件IGBT自上世紀(jì)80年代問(wèn)世以來(lái)，由于其輸入阻抗高、開(kāi)關(guān)速度快、通態(tài)電壓低、阻斷電壓高、承受電流大的性能，在高電壓大功率領(lǐng)域中的得到了廣泛的應(yīng)用。然而由于半導(dǎo)體器件本身的材料和結(jié)構(gòu)原因，IGBT目前的電壓等級(jí)最高是6.5kV，達(dá)不到電力系統(tǒng)中很多場(chǎng)合下的電壓等級(jí)。這個(gè)缺陷限制了IGBT應(yīng)用的發(fā)展，而IGBT串聯(lián)技術(shù)則可以解決這個(gè)問(wèn)題。然而IGBT串聯(lián)技術(shù)難以克服均壓?jiǎn)栴}，目前并沒(méi)有可靠有效的解決辦法。

智能功率模塊(Intelligent?Power?Module，縮略為IPM)是先進(jìn)的混合集成功率器件，由高速、低功耗的IGBT和柵極驅(qū)動(dòng)電路以及保護(hù)電路構(gòu)成，可廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、新能源系統(tǒng)、高壓變頻器、工業(yè)自動(dòng)化、軌道交通、特種電源等領(lǐng)域。然而智能功率模塊的性能主要取決于內(nèi)部集成的IGBT的性能，由于IGBT的耐壓有限，智能功率模塊的耐壓、頻率等性能均無(wú)法得到提升，現(xiàn)有的IGBT的耐壓上限值為6.5kV，在需要高于6.5kV耐壓的場(chǎng)合下就無(wú)法使用IGBT。另一方面，由于IGBT串聯(lián)技術(shù)存在困難，當(dāng)需要工作耐壓為6.5kV的智能功率模塊時(shí)，只能選用耐壓為6.5kV的IGBT；當(dāng)需要工作耐壓為4.5kV的智能功率模塊時(shí)，只能選用耐壓為4.5kV的IGBT，由于前述串聯(lián)技術(shù)存在困難，所以也無(wú)法通過(guò)串聯(lián)幾只低耐壓IGBT來(lái)滿足電路的高耐壓要求。而現(xiàn)有的這些高耐壓(如3.3kV、4.5kV、6.5kV)的IGBT產(chǎn)品，又被幾大國(guó)際廠商壟斷，價(jià)格高昂，供貨周期也較長(zhǎng)，這些都在極大程度上限制了智能功率模塊的應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種智能功率模塊及裝置，通過(guò)絕緣柵器件的可靠串聯(lián)連接，滿足應(yīng)用電路對(duì)于高耐壓、高頻率的要求。

本實(shí)用新型的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下的技術(shù)方案予以解決：

一種智能功率模塊，包括控制電路、驅(qū)動(dòng)電路和絕緣柵器件，所述控制電路的控制信號(hào)輸入端為所述智能功率模塊的控制輸入端，所述控制電路的控制信號(hào)輸出端與所述驅(qū)動(dòng)電路的控制輸入端相連；所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與所述絕緣柵器件的輸入端相連；所述驅(qū)動(dòng)電路和所述絕緣柵器件的個(gè)數(shù)為N，N大于等于2，所述N個(gè)絕緣柵器件串聯(lián)連接，所述N個(gè)驅(qū)動(dòng)電路均是用于保證所述N個(gè)絕緣柵器件串聯(lián)均壓工作的驅(qū)動(dòng)電路。

優(yōu)選的技術(shù)方案中，

所述N個(gè)驅(qū)動(dòng)電路均包括參考信號(hào)發(fā)生器、比較放大電路和反饋電路，所述參考信號(hào)發(fā)生器的輸入端為所述驅(qū)動(dòng)電路的控制輸入端，所述參考信號(hào)發(fā)生器的輸出端與所述比較放大電路的參考電壓輸入端相連；所述反饋電路的輸入端與所述絕緣柵器件的集電極相連，輸出端與所述比較放大電路的比較信號(hào)輸入端相連；所述比較放大電路的輸出端與所述絕緣柵器件的柵極相連。

所述絕緣柵器件為IGBT模塊、IGBT芯片、MOSFET模塊、MOSFET芯片中的一種。

還包括電流檢測(cè)單元，所述電流檢測(cè)單元的輸入端與所述N個(gè)絕緣柵器件的串聯(lián)支路的一端相連，所述電流檢測(cè)單元的輸出端與所述控制電路的電流檢測(cè)輸入端相連。

還包括電壓檢測(cè)單元，所述電壓檢測(cè)單元的第一輸入端與所述N個(gè)絕緣柵器件的串聯(lián)支路的一端相連，第二輸入端與所述N個(gè)絕緣柵器件的串聯(lián)支路的另一端相連，所述電壓檢測(cè)單元的輸出端與所述控制電路的電壓檢測(cè)輸入端相連。

還包括溫度檢測(cè)單元，所述溫度檢測(cè)單元檢測(cè)所述智能功率模塊的內(nèi)部溫度，所述溫度檢測(cè)單元的輸出端與所述控制電路的溫度檢測(cè)輸入端相連。

本實(shí)用新型的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決：