[實用新型]緊湊型單相集成驅動電路的封裝裝置及單相集成驅動電路

有效

• 申請號: 201220595068.5
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN202871791U
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 吳美飛
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L25/16
• 分類號: H01L25/16;H01L23/31;H01L23/495;H02P7/28
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本實用新型屬于集成半導體技術領域，尤其涉及一種緊湊型單相集成驅動電路的封裝裝置及單相集成驅動電路。

背景技術

相比于交流電機，無刷直流電機可以有效提升工作效率，并可以通過控制程序的調整，靈活地設置電機啟動和關閉的參數，更加滿足用戶的使用需求，日益成為家用及工控電機的首選。

無刷直流電機中的三相無刷直流電機和單相無刷直流電機等多種。由于三相無刷直流電機目前的集成驅動電路，其體積較大，難以裝到許多電機(例如電機外徑80mm，軸徑34mm及以下的電機)內部的環形PCB(印制電路板)上，而且這種集成驅動電路的高壓引腳與低壓引腳的間距較近，容易產生引腳之間由于中心距不足而產生相互損傷的問題。單相無刷直流電機是無刷直流電機的一種，由于其繞線方法簡單，對電機的磁性材料要求不高，且在很多的功率應用上同樣能達到三相無刷直流電機的效果，所以成為一種具有極高性價比的電機。單相無刷直流電機可以用于各種節能型風扇、水泵的應用。

單相無刷直流電機由電機和驅動電路組成，驅動電路由功率驅動器和控制器構成，驅動電路將程序發出的控制信號經過控制器處理，以驅動功率驅動器的導通或關閉，進而控制電機的啟動或停止，以及各種模式的運轉。目前，一般單相無刷直流電機的驅動方式有以下幾種方式：

方式一：如圖1所示，用雙極結型晶體管(如NPN和PNP)、二極管、電阻和電容等分立器件搭成的圖騰柱(Totem?Pole)形式的高電壓柵極驅動器S1去驅動由功率器件(如MOSFET管)構成的功率驅動器G1，但是此種電路結構的高電壓柵極驅動器需要多達幾十個分立器件，設計復雜、生產難度高、可靠性差，返修率高，且由于其所占體積大，難以集成到電機內部。

方式二：如圖2所示，在圖1的基礎上進行改進，采用集成工藝制造高電壓柵極驅動器(HVIC)S1’，通過采用兩個柵極驅動器S2替代由分立器件搭成的圖騰柱形式的高電壓柵極驅動器S1，去驅動由四個功率器件(如MOSFET管)所組成的具有單相上橋臂和單相下橋臂的功率驅動器G1’。雖然，所述高電壓柵極驅動器S1’還可以集成欠壓等異常保護，因此，所述高電壓柵極驅動器S1’的集成度相對較高，可靠性也比雙極結型晶體管所組成的具有圖騰柱形式的高電壓柵極驅動器S1有較大增強。但是，所述高電壓柵極驅動器S1’和功率驅動器G1’也還是分立器件，同樣存在較多的問題，比如現有技術很難通過集成工藝方法將高電壓柵極驅動器和功率驅動器集成到單芯片上，而現有的用于封裝器件的引線框架上不會設置多基島，一般設置的是單芯片；比如存在控制電路設計復雜體積大、絕緣性差、寄生電容電感較大等劣勢，難以適用于要求緊湊性安裝、端蓋統一散熱的場合，且由于難以保證四個功率器件的參數一致性，系統可靠性也較差。還有，所述高電壓柵極驅動器S1’和功率驅動器G1’之間的連線長，連線電感和連線電阻較大，所以需要增加防止密勒效應的柵極濾波電容Cgate。

圖3是圖2中的一個所述柵極驅動器S2對應的兩個功率器件進行說明。一般常規做法是采用兩個相同的柵極驅動器S2，每個所述柵極驅動器S2來調節功率器件柵極上的驅動電阻R，進而來調整功率器件輸出信號的上升及下降沿時間。因此，四個所述驅動電阻R的存在，勢必需要占據集成電路更多的空間，并且如果所述驅動電阻設置過小會使得輸出信號有較大的振鈴，同時EMI(電磁干擾)也較大；如果所述驅動電阻設置過大，不但功率器件開關時間緩慢，還可能產生單相上橋臂和單相下橋臂對通，導致不可恢復性損壞，所以可供客戶調整的余地較小。

由此可見，傳統的單相無刷直流電機驅動電路中的控制電路和功率驅動電路仍是分立式器件，在PCB上的位置分散，難以統一貼到散熱片上，而且即使能貼散熱片，散熱片面積也比較大，成本較高，而且無法在保證體積小的同時有較高的絕緣性，也就難以長期可靠地使用。

同時，在一些振動很厲害的電機上應用時，散熱片和構成驅動電路中的各模塊容易脫開，可能會導致功率模塊溫度急劇上升，或是在另一些電機應用中，需要根據功率模塊的溫度，動態地調整電機的輸入和輸出功率時，需要在功率模塊中設置感應溫度的輸出引腳，輸出與溫度對應的模擬電壓給控制電路，來實時控制PWM占空比。另外還在其他一些電機應用中，需要根據故障主動地輸出報警信號給控制電路，或是根據電流的大小主動地增加過流保護信號給控制電路。這些分立器件的增加也無疑加大了集成難度，成本也隨之增加。