CN104113190A - 一种智能功率模块 - Google Patents
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Abstract
本发明属于功率驱动控制领域，提供了一种智能功率模块。本发明通过在智能功率模块中的每个单相驱动电路中加入上桥臂检测模块和下桥臂检测模块分别对上桥臂铝线和下桥臂铝线进行前后分段检测，并由异常处理电路根据检测电平向输入控制电路相应地输出反馈信号，最后由输入控制电路根据反馈信号控制三个单相驱动电路的上下桥臂输入信号的输出状态，这样就能在铝线断线时由输入控制电路阻断上下桥臂输入信号输出至单相驱动电路以实现自我保护，同时，检测电平还能输出至智能功率模块外部的微处理器以便用户定位铝线断线位置，并相应地采取寿终保护处理以保护智能功率模块，且进一步达到保护智能功率模块周边电路的目的。
Description
技术领域
本发明属于功率驱动控制领域，尤其涉及一种智能功率模块。
背景技术
智能功率模块（IPM，Intelligent Power Module），是一种结合电力电子技术和集成电路技术的功率驱动类产品。智能功率模块把功率开关器件和高压驱动电路集成在一起，并内置有过电压、过电流和过热等故障检测电路。智能功率模块一方面通过接收MCU的控制信号并驱动后续电路工作，另一方面又将系统的状态检测信号反馈回MCU。与传统分立方案相比，智能功率模块以其高集成度、高可靠性等优势赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器及各种逆变电源，是用于变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动及变频家电的理想电力电子器件。
现有的智能功率模块的结构如图1所示，智能功率模块由三个单相驱动电路构成，这三个单相驱动电路分别用于输出U相电、V相电及W相电。每一个的单相驱动电路都含有一个低压区供电正端，一个低压区供电负端，一个高压区供电正端，一个上桥臂输入端，一个下桥臂输入端，一个输出端并作为高压区供电负端。
三个单相驱动电路的低压区供电正端共用，记为VDD，接入电压一般为15V；三个单相驱动电路的低压区供电负端共用，记为VSS；U相电对应的单相驱动电路101的上桥臂输入端记为HIN1，下桥臂输入端记为LIN1，输出端亦即高压区供电负端记为U；V相电对应的单相驱动电路102的上桥臂输入端记为HIN2，下桥臂输入端记为LIN2，输出端亦即高压区供电负端记为V；W相电对应的单相驱动电路103的上桥臂输入端记为HIN3，下桥臂输入端记为LIN3，输出端亦即高压区供电负端记为W；U相电对应的单相驱动电路101的高压区供电正端记为VB1，V相电对应的单相驱动电路102的高压区供电正端记为VB2，W相电对应的单相驱动电路103的高压区供电正端记为VB3；P端为三个单相驱动电路的高电压接入端，一般为300V以上，最高可达到600V。
由于上述三个单相驱动电路的内部结构完全相同，所以图1只示出了W相电对应的单相驱动电路的结构。在单相驱动电路103中，HVIC（High VoltageIntegrated Circuit，高压集成电路）芯片U1作为控制部分，IGBT管Q1和IGBT管Q2作为驱动部分，HVIC芯片U1将其上桥臂信号输入端HIN和下桥臂信号输入端LIN所输入的逻辑信号分别传送至其上桥臂信号输出端HO和下桥臂信号输出端LO以输出。
当上桥臂输入端LIN3为高电平时，下桥臂输入端HIN3为低电平，这时下桥臂信号输出端LO为高电平，而上桥臂信号输出端HO为低电平，IGBT管Q2导通，而IGBT管Q1截止，输出端W接近0电压，HVIC芯片U1的电源端VCC通过自举二极管D1向电容C1充电。
当上桥臂输入端LIN3为低电平时，下桥臂输入端HIN3为高电平，这时下桥臂信号输出端LO为低电平，而上桥臂信号输出端HO为高电平，IGBT管Q2截止，而IGBT管Q1导通，输出端W的电压接近P端的电压，这时电容C1的电量为HVIC芯片U1的高压区提供能量。
线A1-A2-A3连接HVIC芯片U1与IGBT管Q1，,线B1-B2-B3连接HVIC芯片U1与IGBT管Q2，为了降低驱动部分（即IGBT管Q1和IGBT管Q2）对控制部分（HVIC芯片U1）产生的干扰，线A1-A2和线A2-A3的线长度会很长，线B1-B2和线B2-B3的线长度也会很长，出于对成本和加工难度等因素的考虑，在现有的智能功率模块中，线A1-A2-A3和线B1-B2-B3一般会使用铝线，线A1-A2和线B1-B2会使用比线A2-A3和线B2-B3直径更小的铝线，即线A1-A2和线B1-B2为细铝线，线A2-A3和线B2-B3为粗铝线。整个智能功率模块100会被塑封料完全密封，这会对线A1-A2-A3和线B1-B2-B3产生较大的应力，而从前述内容可知，线A1-A2-A3和线B1-B2-B3的电平会频繁变换，电流反复流动，长期工作时会产生热量，由于热膨胀系数不同等原因，线A1-A2-A3和线B1-B2-B3存在断线的风险。事实上，断线是智能功率模块的主要失效原因之一，且连接HVIC芯片U1的输出端（HO和LO）与IGBT管（Q1和Q2）的栅极的铝线最容易发生断线。
无论断线是发生在细铝线A1-A2、细铝线B1-B2、粗铝线A2-A3及粗铝线B2-B3中的哪一个，其表现都是IGBT管Q1和/或IGBT管Q2不能正常通断，只有清除智能功率模块100表面的塑封料，才有可能知道是细线断线抑或粗线断线，但在清除塑封料的时候，也有可能对铝线造成断线破坏。对于现有的智能功率模块100而言，HVIC芯片U1失效、IGBT管失效或者铝线断线失效均会使IGBT管（Q1和Q2）不能正常通断，所以，当HVIC芯片U1的输出端（HO和LO）和IGBT管（Q1和Q2）的栅极的铝线出现断线时，往往无法快速准确地判断究竟是哪部分失效，即使是在清除塑封料后进行定位且判定为铝线断线失效，也往往无法判定是哪部分的铝线发生断线失效，这对于智能功率模块的失效分析和工艺改善是极其不利的。再者，如果发生断线，现有的智能功率模块100没有报错机制，这会导致用户无法对失效的智能功率模块及时作出寿终保护处理，那么就有可能对智能功率模块产生二次破坏，并且会对智能功率模块的周边电路和后续的负载产生破坏，进而造成爆炸或火灾等情况的发生。
综上所述，现有的智能功率模块在其内部的铝线发生断线时，无法进行断线检测并实现失效提示和自我保护以实现寿终保护处理和避免内部其他电路发生损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能功率模块，旨在解决现有的智能功率模块在其内部的铝线发生断线时存在无法进行断线检测并输出失效提示信号和作出自我保护以实现寿终保护处理和避免周边电路发生损坏的问题。
本发明是这样实现的，一种智能功率模块，包括三个单相驱动电路，所述三个单相驱动电路分别输出三相交流电中的U相电、V相电和W相电，所述三个单相驱动电路的低压区供电正端共接且接入供电电压，所述三个单相驱动电路的低压区供电负端共接于地，所述三个单相驱动电路中的每一个单相驱动电路包括HVIC芯片U1、电容C1、自举二极管D1、IGBT管Q1、快恢复二极管D2、IGBT管Q2及快恢复二极管D3，所述HVIC芯片U1的上桥臂信号输入端和下桥臂信号输入端分别从所述单相驱动电路的上桥臂输入端和下桥臂输入端接收上桥臂输入信号和下桥臂输入信号，所述HVIC芯片U1根据所述上桥臂输入信号和所述下桥臂输入信号从其上桥臂信号输出端和下桥臂信号输出端分别输出相应的逻辑电平至IGBT管Q1的栅极和IGBT管Q2的栅极以控制IGBT管Q1和IGBT管Q2的通断；所述HVIC芯片U1的上桥臂信号输出端和下桥臂信号输出端分别通过铝线与所述IGBT管Q1的栅极和所述IGBT管Q2的栅极连接；
所述单相驱动电路还包括上桥臂检测模块和下桥臂检测模块；
所述上桥臂检测模块的第一输入端同时与所述HVIC芯片U1的上桥臂信号输出端及所述IGBT管Q1的栅极连接，且所述上桥臂检测模块的第一输入端将所述HVIC芯片U1的上桥臂信号输出端与所述IGBT管Q1的栅极之间的铝线分割为上桥臂前段铝线和上桥臂后段铝线，所述上桥臂检测模块的第二输入端连接所述HVIC芯片U1的上桥臂信号输出端，所述上桥臂检测模块的接地端连接所述IGBT管Q2的漏极；
当所述HVIC芯片U1的上桥臂信号输出端输出第一逻辑电平时，所述上桥臂检测模块检测所述上桥臂前段铝线是否断开，是，则所述上桥臂检测模块的第一输出端输出第一检测电平，否，则所述上桥臂检测模块的第一输出端输出第二检测电平；
当所述HVIC芯片U1的上桥臂信号输出端输出第二逻辑电平时，所述上桥臂检测模块检测所述上桥臂后段铝线是否断开，是，则所述上桥臂检测模块的第一输出端输出所述第一检测电平，否，则所述上桥臂检测模块的第一输出端输出所述第二检测电平；
所述下桥臂检测模块的第一输入端同时与所述HVIC芯片U1的下桥臂信号输出端及所述IGBT管Q2的栅极连接，且所述下桥臂检测模块的第一输入端将所述HVIC芯片U1的下桥臂信号输出端与所述IGBT管Q2的栅极之间的铝线分割为下桥臂前段铝线和下桥臂后段铝线，所述下桥臂检测模块的第二输入端连接所述HVIC芯片U1的下桥臂信号输出端，所述下桥臂检测模块的接地端连接所述IGBT管Q2的源极；
当所述HVIC芯片U1的下桥臂信号输出端输出第一逻辑电平时，所述下桥臂检测模块检测所述下桥臂前段铝线是否断开，是，则所述下桥臂检测模块的第一输出端输出所述第一检测电平，否，则所述下桥臂检测模块的第一输出端输出所述第二检测电平；
当所述HVIC芯片U1的下桥臂信号输出端输出第二逻辑电平时，所述下桥臂检测模块检测所述下桥臂后段铝线是否断开，是，则所述下桥臂检测模块的第一输出端输出所述第一检测电平，否，则所述下桥臂检测模块的第一输出端输出所述第二检测电平；
与U相电对应的单相驱动电路中的上桥臂检测模块和下桥臂检测模块、与V相电对应的单相驱动电路中的上桥臂检测模块和下桥臂检测模块以及与W相电对应的单相驱动电路中的上桥臂检测模块和下桥臂检测模块所输出的所述第一检测电平或所述第二检测电平还输出至所述智能功率模块外部的微处理器，所述微处理器根据所述第一检测电平或所述第二检测电平对铝线断线位置进行定位；
所述智能功率模块还包括异常处理电路和输入控制电路；
所述异常处理电路的第一U相上桥臂检测反馈端和第二U相上桥臂检测反馈端分别连接与U相电对应的单相驱动电路中的上桥臂检测模块的第一输出端和第二输出端，所述异常处理电路的第一U相下桥臂检测反馈端和第二U相下桥臂检测反馈端分别连接与U相电对应的单相驱动电路中的下桥臂检测模块的第一输出端和第二输出端；
所述异常处理电路的第一V相上桥臂检测反馈端和第二V相上桥臂检测反馈端分别连接与V相电对应的单相驱动电路中的上桥臂检测模块的第一输出端和第二输出端，所述异常处理电路的第一V相下桥臂检测反馈端和第二V相下桥臂检测反馈端分别连接与V相电对应的单相驱动电路中的下桥臂检测模块的第一输出端和第二输出端；
所述异常处理电路的第一W相上桥臂检测反馈端和第二W相上桥臂检测反馈端分别连接与W相电对应的单相驱动电路中的上桥臂检测模块的第一输出端和第二输出端，所述异常处理电路的第一W相下桥臂检测反馈端和第二W相下桥臂检测反馈端分别连接与W相电对应的单相驱动电路中的下桥臂检测模块的第一输出端和第二输出端；
所述异常处理电路根据所述三个单相驱动电路中的上桥臂检测模块和下桥臂检测模块所输出的所述第一检测电平或所述第二检测电平向所述输入控制电路输出反馈信号；
所述输入控制电路的电源端接入所述供电电压，所述输入控制电路的第一输入端、第二输入端和第三输入端分别连接所述异常处理电路的第一输出端、第二输出端和第三输出端；所述输入控制电路的U相上桥臂输入端、U相下桥臂输入端、V相上桥臂输入端、V相下桥臂输入端、W相上桥臂输入端及W相下桥臂输入端分别接入U相上桥臂输入信号、U相下桥臂输入信号、V相上桥臂输入信号、V相下桥臂输入信号、W相上桥臂输入信号及W相下桥臂输入信号；所述输入控制电路的U相上桥臂输出端和U相下桥臂输出端分别连接与U相电对应的单相驱动电路的上桥臂输入端和下桥臂输入端，所述输入控制电路的V相上桥臂输出端和V相下桥臂输出端分别连接与V相电对应的单相驱动电路的上桥臂输入端和下桥臂输入端，所述输入控制电路的W相上桥臂输出端和W相下桥臂输出端分别连接与W相电对应的单相驱动电路的上桥臂输入端和下桥臂输入端；所述输入控制电路的接地端连接所述IGBT管Q2的源极；
所述输入控制电路根据所述反馈信号控制所述U相上桥臂输入信号、所述U相下桥臂输入信号、所述V相上桥臂输入信号、所述V相下桥臂输入信号、所述W相上桥臂输入信号及所述W相下桥臂输入信号向所述三个单相驱动电路的输出状态。
本发明通过在智能功率模块中的每个单相驱动电路中加入上桥臂检测模块和下桥臂检测模块分别对上桥臂铝线和下桥臂铝线进行前后分段检测，并由异常处理电路根据检测电平向输入控制电路相应地输出反馈信号，最后由输入控制电路根据反馈信号控制三个单相驱动电路的上下桥臂输入信号的输出状态，这样就能在铝线断线时由输入控制电路阻断上下桥臂输入信号输出至单相驱动电路以实现自我保护，同时，检测电平还能输出至智能功率模块外部的微处理器以便用户定位铝线断线位置，并相应地采取寿终保护处理以保护智能功率模块，且进一步达到保护智能功率模块周边电路的目的。
附图说明
图1是现有的智能功率模块的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的智能功率模块的模块结构图；
图3是本发明实施例提供的智能功率模块的示例电路结构图；
图4是本发明实施例提供的智能功率模块所涉及的信号波形图；
图5是本发明实施例提供的智能功率模块中的下桥臂检测模块内部所包含的电阻R2两端电压的信号波形图；
图6是本发明实施例提供的智能功率模块中的下桥臂检测模块内部所包含的电阻R2两端电压的另一信号波形图；
图7是本发明实施例提供的智能功率模块中的下桥臂检测模块内部所包含的电阻R2两端电压的又一信号波形图；
图8是本发明实施例提供的智能功率模块中的下桥臂检测模块所涉及的部分信号波形图；
图9是本发明实施例提供的智能功率模块中的下桥臂检测模块在下桥臂铝线完好时所涉及的部分信号波形图；
图10是本发明实施例提供的智能功率模块中的下桥臂检测模块在下桥臂前段铝线断线时所涉及的部分信号波形图；
图11是本发明实施例提供的智能功率模块中的下桥臂检测模块在下桥臂后段铝线断线时所涉及的部分信号波形图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例通过在智能功率模块中的每个单相驱动电路中加入上桥臂检测模块和下桥臂检测模块分别对上桥臂铝线和下桥臂铝线进行前后分段检测，并由异常处理电路根据检测电平向输入控制电路相应地输出反馈信号，最后由输入控制电路根据反馈信号控制三个单相驱动电路的上下桥臂输入信号的输出状态，这样就能在铝线断线时由输入控制电路阻断上下桥臂输入信号输出至单相驱动电路以实现自我保护，同时，检测电平还能输出至智能功率模块外部的微处理器以便用户定位铝线断线位置，并相应地采取寿终保护处理以保护智能功率模块，且进一步达到保护智能功率模块周边电路的目的。
图2示出了本发明实施例提供的智能功率模块的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：
本发明实施例所提供的智能功率模块包括三个单相驱动电路，该三个单相驱动电路分别输出三相交流电中的U相电、V相电和W相电，该三个单相驱动电路的低压区供电正端共接且接入供电电压VDD，该三个单相驱动电路的低压区供电负端共接于地VSS，该三个单相驱动电路中的每一个单相驱动电路包括HVIC芯片U1、电容C1、自举二极管D1、IGBT管Q1、快恢复二极管D2、IGBT管Q2及快恢复二极管D3。由于三个单相驱动电路的结构相同，所以仅在图2中示出了与W相电对应的单相驱动电路300，而与U相电对应的单相驱动电路100和与V相电对应的单相驱动电路200仅以框图形式示出。
以下以单相驱动电路300为例对本发明实施例进行说明：
单相驱动电路300包括HVIC芯片U1、电容C1、自举二极管D1、IGBT管Q1、快恢复二极管D2、IGBT管Q2及快恢复二极管D3，HVIC芯片U1的上桥臂信号输入端HIN和下桥臂信号输入端LIN分别从单相驱动电路的上桥臂输入端和下桥臂输入端接收上桥臂输入信号和下桥臂输入信号，HVIC芯片U1根据所述上桥臂输入信号和所述下桥臂输入信号从其上桥臂信号输出端HO和下桥臂信号输出端LO分别输出相应的逻辑电平至IGBT管Q1的栅极和IGBT管Q2的栅极以控制IGBT管Q1和IGBT管Q2的通断。
HVIC芯片U1的上桥臂信号输出端HO和下桥臂信号输出端LO分别通过铝线与IGBT管Q1的栅极和IGBT管Q2的栅极连接，HVIC芯片U1的电源端VCC与自举二极管D1的阳极所形成的共接点为单相驱动电路300的低压区供电正端，自举二极管D1的阴极为单相驱动电路300的高压区供电正端VB3，IGBT管Q1的源极与IGBT管Q2的漏极的共接点作为单相驱动电路300的高压区供电负端W，HVIC芯片U1的接地端GND与电阻R2的第二端及IGBT管Q2的源极所形成的共接点作为单相驱动电路300的低压区供电负端，电容C1的第一端与HVIC芯片U1的上桥臂信号输出端HO共接于自举二极管D1的阴极，电容C1的第二端与HVIC芯片U1的下桥臂信号输出端LO共接于IGBT管Q1的源极与IGBT管Q2的漏极的共接点。
单相驱动电路300还包括上桥臂检测模块301和下桥臂检测模块302。
上桥臂检测模块301的第一输入端同时与HVIC芯片U1的上桥臂信号输出端HO及IGBT管Q1的栅极连接，且上桥臂检测模块301的第一输入端将HVIC芯片U1的上桥臂信号输出端HO与IGBT管Q1的栅极之间的铝线分割为上桥臂前段铝线LA1-LA2和上桥臂后段铝线LA2-LA3，上桥臂检测模块301的第二输入端连接HVIC芯片U1的上桥臂信号输出端HO，上桥臂检测模块301的接地端连接IGBT管Q2的漏极。其中，上桥臂前段铝线LA1-LA2为细铝线，上桥臂后段铝线LA2-LA3为粗铝线。
当HVIC芯片U1的上桥臂信号输出端HO输出第一逻辑电平时，上桥臂检测模块301检测上桥臂前段铝线LA1-LA2是否断开，是，则上桥臂检测模块301的第一输出端输出第一检测电平，否，则上桥臂检测模块301的第一输出端输出第二检测电平。
当HVIC芯片U1的上桥臂信号输出端HO输出第二逻辑电平时，上桥臂检测模块301检测上桥臂后段铝线LA2-LA3是否断开，是，则上桥臂检测模块301的第一输出端输出第一检测电平，否，则上桥臂检测模块301的第一输出端输出第二检测电平。
下桥臂检测模块302的第一输入端同时与HVIC芯片U1的下桥臂信号输出端LO及IGBT管Q2的栅极连接，且下桥臂检测模块302的第一输入端将HVIC芯片U1的下桥臂信号输出端LO与IGBT管Q2的栅极之间的铝线分割为下桥臂前段铝线LB1-LB2和下桥臂后段铝线LB2-LB3，下桥臂检测模块302的第二输入端连接HVIC芯片U1的下桥臂信号输出端LO，下桥臂检测模块302的接地端连接IGBT管Q2的源极。
当HVIC芯片U1的下桥臂信号输出端LO输出第一逻辑电平时，下桥臂检测模块302检测下桥臂前段铝线LB1-LB2是否断开，是，则下桥臂检测模块302的第一输出端输出第一检测电平，否，则下桥臂检测模块302的第一输出端输出第二检测电平。
当HVIC芯片U1的下桥臂信号输出端LO输出第二逻辑电平时，下桥臂检测模块302检测下桥臂后段铝线LB2-LB3是否断开，是，则下桥臂检测模块302的第一输出端输出第一检测电平，否，则下桥臂检测模块302的第一输出端输出第二检测电平。
单相驱动电路100中的上桥臂检测模块和下桥臂检测模块、单相驱动电路200中的上桥臂检测模块和下桥臂检测模块以及单相驱动电路300中的上桥臂检测模块301和下桥臂检测模块302所输出的第一检测电平或第二检测电平还输出至智能功率模块外部的微处理器，该微处理器根据所述第一检测电平或所述第二检测电平对铝线断线位置进行定位。
智能功率模块还包括异常处理电路400和输入控制电路500。
异常处理电路400的第一U相上桥臂检测反馈端和第二U相上桥臂检测反馈端分别连接单相驱动电路100中的上桥臂检测模块的第一输出端和第二输出端，异常处理电路400的第一U相下桥臂检测反馈端和第二U相下桥臂检测反馈端分别连接单相驱动电路100中的下桥臂检测模块的第一输出端和第二输出端。
异常处理电路400的第一V相上桥臂检测反馈端和第二V相上桥臂检测反馈端分别连接单相驱动电路200中的上桥臂检测模块的第一输出端和第二输出端，异常处理电路400的第一V相下桥臂检测反馈端和第二V相下桥臂检测反馈端分别连接单相驱动电路200中的下桥臂检测模块的第一输出端和第二输出端。
异常处理电路400的第一W相上桥臂检测反馈端和第二W相上桥臂检测反馈端分别连接单相驱动电路300中的上桥臂检测模块301的第一输出端和第二输出端，异常处理电路400的第一W相下桥臂检测反馈端和第二W相下桥臂检测反馈端分别连接单相驱动电路300中的下桥臂检测模块302的第一输出端和第二输出端。
异常处理电路400根据上述三个单相驱动电路中的上桥臂检测模块和下桥臂检测模块所输出的第一检测电平或第二检测电平向输入控制电路500输出反馈信号。
输入控制电路500的电源端接入供电电压VDD，输入控制电路500的第一输入端、第二输入端和第三输入端分别连接异常处理电路400的第一输出端、第二输出端和第三输出端；输入控制电路500的U相上桥臂输入端、U相下桥臂输入端、V相上桥臂输入端、V相下桥臂输入端、W相上桥臂输入端及W相下桥臂输入端分别接入U相上桥臂输入信号SHIN1、U相下桥臂输入信号SLIN1、V相上桥臂输入信号SHIN2、V相下桥臂输入信号SLIN2、W相上桥臂输入信号SHIN3及W相下桥臂输入信号SLIN3；输入控制电路500的U相上桥臂输出端和U相下桥臂输出端分别连接单相驱动电路100的上桥臂输入端HIN1’和下桥臂输入端LIN1’，输入控制电路500的V相上桥臂输出端和V相下桥臂输出端分别连接单相驱动电路200的上桥臂输入端HIN2’和下桥臂输入端LIN2’，输入控制电路500的W相上桥臂输出端和W相下桥臂输出端分别连接单相驱动电路300的上桥臂输入端HIN3’和下桥臂输入端LIN3’；输入控制电路500的接地端连接IGBT管Q2的源极。
输入控制电路500根据异常处理电路400所输出的反馈信号控制U相上桥臂输入信号、U相下桥臂输入信号、V相上桥臂输入信号、V相下桥臂输入信号、W相上桥臂输入信号及W相下桥臂输入信号向上述三个单相驱动电路的输出状态。即：当反馈信号为常规反馈信号时，输入控制电路500将U相上桥臂输入信号和U相下桥臂输入信号、V相上桥臂输入信号和V相下桥臂输入信号、W相上桥臂输入信号和W相下桥臂输入信号分别输出至单相驱动电路100、单相驱动电路200、单相驱动电路300；当反馈信号为异常反馈信号（证明发生断线）时，输入控制电路500输出低电平至单相驱动电路100、单相驱动电路200及单相驱动电路300。
在上述的单相驱动电路300中，上桥臂检测模块301的第二输入端是通过铜箔与HVIC芯片U1的上桥臂信号输出端HO连接的，下桥臂检测模块302的第二输入端也是通过铜箔与HVIC芯片U1的下桥臂信号输出端LO连接的，且铜箔直接形成在智能功率模块的衬底，其强度比铝线大，一般情况下不会发生断线。
图3示出了本发明实施例提供的智能功率模块的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：
作为本发明一实施例，上桥臂检测模块301包括：
电阻R1、非门U2、电容C2、非门U3、电容C3、非门U4、非门U5、与门U6、比较器U7、电压源Us1、比较器U8、电压源Us2、异或门U9、或非门U10、或非门U11、非门U12、与门U13及与门U14；
电阻R1的第一端和非门U2的输入端分别为上桥臂检测模块301的第一输入端和第二输入端，非门U2的输出端与电容C2的第一端及非门U4的输入端共接于非门U3的输入端，非门U3的输出端与电容C3的第一端共接于非门U5的输入端，电容C2的第二端与电容C3的第二端共接于电阻R1的第二端，电阻R1的第二端为上桥臂检测模块301的接地端，非门U4的输出端和非门U5的输出端分别连接与门U6的第一输入端1和第二输入端2，与门U6的输出端3同时连接与门U13的第一输入端1和与门U14的第一输入端1，比较器U7的同相输入端与比较器U8的同相输入端共接于电阻R1的第一端，电压源Us1的正极和负极分别连接比较器U7的反相输入端和电阻R1的第二端，电压源Us2的正极和负极分别连接比较器U8的反相输入端和电阻R1的第二端，比较器U7的输出端同时连接异或门U9的第一输入端1和或非门U10的第一输入端1，比较器U8的输出端同时连接异或门U9的第二输入端2和非门U12的输入端，非门U12的输出端连接或非门U11的第二输入端2，或非门U10的第二输入端2和或非门U11的第一输入端1共接于异或门U9的输出端3，或非门U10的输出端3和或非门U11的输出端3分别连接与门U13的第二输出端2和与门U14的第二输入端2，与门U13的输出端3和与门U14的输出端3分别为上桥臂检测模块301的第一输出端和第二输出端。
作为本发明一实施例，下桥臂检测模块302包括：
电阻R2、非门U15、电容C4、非门U16、电容C5、非门U17、非门U18、与门U19、比较器U20、电压源Us3、比较器U21、电压源Us4、异或门U22、或非门U23、或非门U24、非门U25、与门U26及与门U27；
电阻R2的第一端和非门U15的输入端分别为下桥臂检测模块302的第一输入端和第二输入端，非门U15的输出端与电容C4的第一端及非门U17的输入端共接于非门U16的输入端，非门U16的输出端与电容C5的第一端共接于非门U18的输入端，电容C4的第二端与电容C5的第二端共接于电阻R2的第二端，电阻R2的第二端为下桥臂检测模块302的接地端，非门U17的输出端和非门U18的输出端分别连接与门U19的第一输入端1和第二输入端2，与门U19的输出端3同时连接与门U26的第一输入端1和与门U27的第一输入端1，比较器U20的同相输入端与比较器U21的同相输入端共接于电阻R2的第一端，电压源Us3的正极和负极分别连接比较器U20的反相输入端和电阻R2的第二端，电压源Us4的正极和负极分别连接比较器U21的反相输入端和电阻R2的第二端，比较器U20的输出端同时连接异或门U22的第一输入端1和或非门U23的第一输入端1，比较器U21的输出端同时连接异或门U22的第二输入端2和非门U25的输入端，非门U25的输出端连接或非门U24的第二输入端2，或非门U23的第二输入端2和或非门U24的第一输入端1共接于异或门U22的输出端3，或非门U23的输出端3和或非门U24的输出端3分别连接与门U26的第二输出端2和与门U27的第二输入端2，与门U26的输出端3和与门U27的输出端3分别为下桥臂检测模块302的第一输出端和第二输出端。
作为本发明一实施例，异常处理电路400包括：
或门U28、或门U29及或门U30；
或门U28的第一输入端1、第二输入端2、第三输入端3及第四输入端4分别为异常处理电路400的第一U相上桥臂检测反馈端、第二U相上桥臂检测反馈端、第一U相下桥臂检测反馈端及第二U相下桥臂检测反馈端，或门U28的输出端5为异常处理电路400的第一输出端，或门U29的第一输入端1、第二输入端2、第三输入端3及第四输入端4分别为异常处理电路400的第一V相上桥臂检测反馈端、第二V相上桥臂检测反馈端、第一V相下桥臂检测反馈端及第二V相下桥臂检测反馈端，或门U29的输出端5为异常处理电路400的第二输出端，或门U30的第一输入端1、第二输入端2、第三输入端3及第四输入端4分别为异常处理电路400的第一W相上桥臂检测反馈端、第二W相上桥臂检测反馈端、第一W相下桥臂检测反馈端及第二W相下桥臂检测反馈端，或门U30的输出端5为异常处理电路400的第三输出端。
作为本发明一实施例，输入控制电路500包括：
或门U31、电阻R3、电阻R4、电容C6、NMOS管Q3、RS触发器RS1、非门U32、与门U33、与门U34、与门U35、与门U36、与门U37及与门U38；
或门U31的第一输入端1、第二输入端2及第三输入端3分别为输入控制电路500的第一输入端、第二输入端及第三输入端，或门U31的输出端4连接RS触发器RS1的第一输入端S，电阻R3的第一端与电阻R4的第一端所形成的共接点为输入控制电路500的电源端，电阻R3的第二端和电阻R4的第二端分别连接NMOS管Q1的栅极和漏极，电容C6连接于NMOS管Q1的栅极与源极之间，NMOS管Q1的源极为输入控制电路500的接地端，RS触发器RS1的第二输入端R连接NMOS管Q1的漏极，RS触发器RS1的同相输出端Q连接非门U32的输入端，RS触发器RS1的反相输出端Q/空接，非门U32的输出端同时连接与门U33的第一输入端1、与门U34的第一输入端1、与门U35的第一输入端1、与门U36的第一输入端1、与门U37的第一输入端1以及与门U38的第一输入端1，与门U33的第二输入端2、与门U34的第二输入端2、与门U35的第二输入端2、与门U36的第二输入端2、与门U37的第二输入端2及与门U38的第二输入端2分别为输入控制电路500的U相上桥臂输入端、U相下桥臂输入端、V相上桥臂输入端、V相下桥臂输入端、W相上桥臂输入端及W相下桥臂输入端，与门U33的输出端3、与门U34的输出端3、与门U35的输出端3、与门U36的输出端3、与门U37的输出端3及与门U38的输出端3分别为输入控制电路500的U相上桥臂输出端、U相下桥臂输出端、V相上桥臂输出端、V相下桥臂输出端、W相上桥臂输出端及W相下桥臂输出端。
以下结合工作原理对上述的智能功率模块作进一步说明：
智能功率模块刚接入供电电压VDD并上电时，输入控制电路500的U相上桥臂输入端、U相下桥臂输入端、V相上桥臂输入端、V相下桥臂输入端、W相上桥臂输入端及W相下桥臂输入端均无信号输入，以W相为例，如图3所示，HVIC芯片U1的上桥臂信号输出端HO和下桥臂信号输出端LO均为低电平，由于上桥臂检测模块301与下桥臂检测模块302的功能相同，所以以下以下桥臂检测电路302为例进行说明即可，下桥臂信号输出端LO的低电平使与门U19的第一输入端1和第二输入端2分别为低电平和高电平，因此所述与门U19的输出端3为低电平，从而使与门U26和与门U27的同时输出低电平（即第二检测电平）；因为上桥臂检测模块301与下桥臂检测模块302的结构完全相同，所以上桥臂检测模块301在上电时，其第一输出端和第二输出端也输出低电平（即第二检测电平）。如果三个单相驱动电路中的上桥臂检测模块的第一输出端与第二输出端和下桥臂检测模块的第一输出端与第二输出端所输出的四路电平分别定义为UIN（对应单相驱动电路100）、VIN（对应单相驱动电路200）和WIN（对应单相驱动电路300），且由UIN、VIN和WIN组成报错信号定义为FAULT，该报错信号就是包含了三个单相驱动电路向外部微处理器输出的电平，或门U28、或门U29及或门U30所输出的电平构成反馈信号CTRL。于是，在上电时，WIN为0000，同理，UIN为0000，VIN为0000，从而，FAULT为000000000000，CTRL为000，则或门U31的输出为0。
RS触发器RS1的逻辑真值表如下：
而在刚上电时，供电电压VDD通过电阻R3对电容C6充电，NMOS管Q3的栅极GQ3和漏极DQ3的电压如图4所示，在VDD刚上电时，GQ3处的电压为0，DQ3处的电压为15V，GQ3处的电压呈指数上升，经过TQ3时间后，GQ3处的电压达到NMOS管Q3的阈值电压VthQ3，这时NMOS管Q3导通，DQ3处的电压从15V变为0，亦即RS触发器RS1的第一输入端S在上电时会首先出现一个持续时间为TQ3的高电平，然后变成低电平，根据上述逻辑真值表，RS触发器RS1的同相输出端Q在上电时会被复位并保持低电平不变。
RS触发器RS1的同相输出端Q所输出的低电平经过非门U32后变成高电平，即与门U33、与门U34、与门U35、与门U36、与门U37及与门U38的第一输入端1均为高电平，则它们的输出电平与第二输入端2的输入电平相同，即：HIN1’、LIN1’、HIN2’、LIN2’、HIN3’、LIN3’的电平分别与SHIN1、SLIN1、SHIN2、SLIN2、SHIN3、SLIN3的电平完全相同。于是，SHIN1、SLIN1、SHIN2、SLIN2、SHIN3、SLIN3可正常控制三个单相驱动电路中的IGBT管的通断。
当下桥臂铝线LB1-LB2-LB3完好时，HVIC芯片U1的下桥臂信号输出端LO产生高电平使IGBT管Q2导通，电阻R2的两端的压降VR2如图5所示，因为IGBT管Q2的栅极与源极之间存在寄生电容，所以压降VR2是经过时间TR2从最低电平上升到最高电平的。
当下桥臂前段铝线LB1-LB2发生断线时，HVIC芯片U1的下桥臂信号输出端LO产生高电平（即第一逻辑电平）时，电阻R2两端的压降VR2如图6所示，因为下桥臂前段铝线LB1-LB2已经断开，下桥臂信号输出端LO的信号不能传到电阻R2，所以其电压不会发生变化。
当下桥臂后段铝线LB2-LB3发生断线时，HVIC芯片U1的下桥臂信号输出端LO产生高电平（即第一逻辑电平）时，电阻R2两端的压降VR2如图7所示，因为下桥臂后段铝线LB2-LB3已经断开，不存在给IGBT管Q2的寄生电容进行充电的过程，所以压降VR2从最低电平迅速上升到最高电平。
通过控制内部MOS管的尺寸，非门U15的阈值可以设计得非常小，设计适当的电容C4、电容C5、非门U16、非门U18的取值，使信号从LO到达与门U19的第一输入端1产生TR2/4的延时，信号从LO到达与门U19的第二输入端2产生TR2/2的延时。
以上取值可以通过CADENCE等工具的简单仿真获得，根据当前用于智能功率模块中的集成电路的制造工艺，可考虑将非门U15、非门U16及非门U18中的MOS管的栅极长度和宽度都设计成0.5μm以下，电容C4和电容C5使用准确度更高的栅电容，而不采用井电容。
根据上述设计，下桥臂信号输出端LO的信号、与门U19的第一输入端1的输入信号M、与门U19的第二输入端2的输入信号N及与门U19的输出端3的输出信号ON_OUT的波形如图8所示。
假设电压源Us3的电压值为VDD/8，电压源Us4的电压值为(7-VDD)/8，则在ON_OUT为高电平期间，根据下桥臂铝线LB1-LB2-LB3的不同情况，比较器U20的输出电压X和比较器U21的输出电压Y的值发生如下变化：
当下桥臂铝线LB1-LB2-LB3完好时，ON_OUT与VR2的波形如图9所示，则在ON_OUT为高电平期间，X为高电平，而Y为低电平。
当下桥臂前段铝线LB1-LB2发生断线时，ON_OUT与VR2的波形如图10所示，则在ON_OUT为高电平期间，X为低电平，而Y为低电平。
当下桥臂后段铝线LB2-LB3发生断线时，ON_OUT与VR2的波形如图11所示，则在ON_OUT为高电平期间，X为高电平，Y为高电平。
在上述下桥臂铝线LB1-LB2-LB3完好时，X为高电平，Y为低电平，经过异或门U22输出高电平，则或非门U23和或非门U24均输出低电平，从而使与门U26的输出端3（即下桥臂检测模块302的第一输出端）和与门U27的输出端3（即下桥臂检测模块302的第二输出端）均输出低电平（即第二检测电平）。同理，在上桥臂铝线LA1-LA2-LA3完好时，上桥臂检测模块301的两路输出同时为低电平（即第二检测电平），则WIN为0000。同理，当单相驱动电路200的铝线完好时，VIN为0000；当单相驱动电路100的铝线完好时，UIN为0000；所以，FAULT为000000000000，CTRL为000，RS触发器RS1的同相输入端Q电平保持低电平不变，非门U32的输出端保持高电平不变，HIN1’、LIN1’、HIN2’、LIN2’、HIN3’、LIN3’的电平与HIN1、LIN1、HIN2、LIN2、HIN3、LIN3的电平完全相同，HIN1、LIN1、HIN2、LIN2、HIN3、LIN3可正常三个单相驱动电路中的IGBT管的通断。
当下桥臂前段铝线LB1-LB2断开时，X为低电平，Y为低电平，经过异或门U22输出低电平，则或非门U23输出高电平，或非门U24输出低电平，从而使与门U26的输出端3和与门U27的输出端3分别输出高电平和低电平。如果上桥臂铝线LA1-LA2-LA3完好，则WIN为0010，如果单相驱动电路100和单相驱动电路200中的铝线也是完好的，则UIN和VIN为0000。如果细铝线（即如下桥臂前段铝线LB1-LB2）断开，则下桥臂检测模块302的第一输出端会出现高电平，这时或门U30输出高电平，而或门U29和或门U28输出低电平，CTRL为001，或门U31输出高电平，RS触发器RS1会被置位，RS触发器RS1的同相输出端Q输出高电平，非门U32输出低电平，RS触发器RS1的同相输出端Q仍然会保持在高电平输出，从而使非门U32保持低电平输出，此时，无论SHIN1、SLIN1、SHIN2、SLIN2、SHIN3、SLIN3的电平如何，HIN1’、LIN1’、HIN2’、LIN2’、HIN3’、LIN3’都会保持在低电平，则三个单相驱动电路中的IGBT管均不再受到输入信号的控制。
当下桥臂后段铝线LB2-LB3发生断线时，X为高电平，Y为高电平，经过异或门U22输出低电平，则或非门U23输出低电平，或非门U24输出高电平，从而使与门U26的输出端3和与门U27的输出端3分别输出低电平和高电平；如果上桥臂铝线LA1-LA2-LA3完好，则WIN为0001，如果单相驱动电路100和单相驱动电路200中的铝线也是完好的，则UIN和VIN为0000。如果细铝线（即如下桥臂前段铝线LB1-LB2）断开，下桥臂检测模块302的第二输出端会出现高电平，这时或门U30输出高电平，而,或门U29和或门U28均输出低电平，CTRL信号为001，或门U31输出高电平，RS触发器RS1被置位，Q输出高电平而所述非门503输出低电平，这时即使WIN的0010信号消失，RS触发器RS1的同相输出端Q会输出高电平使非门U32保持低电平输出，此时，无论SHIN1、SLIN1、SHIN2、SLIN2、SHIN3、SLIN3的电平如何，HIN1’、LIN1’、HIN2’、LIN2’、HIN3’、LIN3’都保持在低电平，则三个单相驱动电路中的IGBT管均不再受到输入信号的控制。
FAULT由12路信号（即UIN、VIN及WIN）组成，其中，单相驱动电路100中的上桥臂检测模块的第一输出端与第二输出端所输出的电平HO11与HO12和下桥臂检测模块的第一输出端与第二输出端所输出的电平LO11和LO12构成UIN，单相驱动电路200中的上桥臂检测模块的第一输出端与第二输出端所输出的电平HO21与HO22和下桥臂检测模块的第一输出端与第二输出端所输出的电平LO21和LO22构成VIN，单相驱动电路300中的上桥臂检测模块301的第一输出端与第二输出端所输出的电平HO31与HO32和下桥臂检测模块302的第一输出端与第二输出端所输出的电平LO31和LO32构成WIN，反应各相的上下桥臂的粗细铝线情况如下表：
| 名称 | 对应部位 | 完好 | 断开 |
| HO11 | U相上桥臂细铝线 | 0 | 1 |
| HO12 | U相上桥臂粗铝线 | 0 | 1 |
| LO11 | U相下桥臂细铝线 | 0 | 1 |
| LO12 | U相下桥臂粗铝线 | 0 | 1 |
| HO21 | V相上桥臂细铝线 | 0 | 1 |
| HO22 | V相上桥臂粗铝线 | 0 | 1 |
| LO21 | V相下桥臂细铝线 | 0 | 1 |
| LO22 | V相下桥臂粗铝线 | 0 | 1 |
| HO31 | W相上桥臂细铝线 | 0 | 1 |
| HO32 | W相上桥臂粗铝线 | 0 | 1 |
| LO31 | W相下桥臂细铝线 | 0 | 1 |
| LO32 | W相下桥臂粗铝线 | 0 | 1 |
通过智能功率模块外部的微处理器实时检测FAULT的信号变化，就可以准确定位铝线失效的位置。
本发明实施例通过在智能功率模块中的每个单相驱动电路中加入上桥臂检测模块和下桥臂检测模块分别对上桥臂铝线和下桥臂铝线进行前后分段检测，并由异常处理电路根据检测电平向输入控制电路相应地输出反馈信号，最后由输入控制电路根据反馈信号控制三个单相驱动电路的上下桥臂输入信号的输出状态，这样就能在铝线断线时由输入控制电路阻断上下桥臂输入信号输出至单相驱动电路以实现自我保护，同时，检测电平还能输出至智能功率模块外部的微处理器以便用户定位铝线断线位置，并相应地采取寿终保护处理以保护智能功率模块，且进一步达到保护智能功率模块周边电路的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种智能功率模块，包括三个单相驱动电路，所述三个单相驱动电路分别输出三相交流电中的U相电、V相电和W相电，所述三个单相驱动电路的低压区供电正端共接且接入供电电压，所述三个单相驱动电路的低压区供电负端共接于地，所述三个单相驱动电路中的每一个单相驱动电路包括HVIC芯片U1、电容C1、自举二极管D1、IGBT管Q1、快恢复二极管D2、IGBT管Q2及快恢复二极管D3，所述HVIC芯片U1的上桥臂信号输入端和下桥臂信号输入端分别从所述单相驱动电路的上桥臂输入端和下桥臂输入端接收上桥臂输入信号和下桥臂输入信号，所述HVIC芯片U1根据所述上桥臂输入信号和所述下桥臂输入信号从其上桥臂信号输出端和下桥臂信号输出端分别输出相应的逻辑电平至IGBT管Q1的栅极和IGBT管Q2的栅极以控制IGBT管Q1和IGBT管Q2的通断；所述HVIC芯片U1的上桥臂信号输出端和下桥臂信号输出端分别通过铝线与所述IGBT管Q1的栅极和所述IGBT管Q2的栅极连接；
所述单相驱动电路还包括上桥臂检测模块和下桥臂检测模块；
所述上桥臂检测模块的第一输入端同时与所述HVIC芯片U1的上桥臂信号输出端及所述IGBT管Q1的栅极连接，且所述上桥臂检测模块的第一输入端将所述HVIC芯片U1的上桥臂信号输出端与所述IGBT管Q1的栅极之间的铝线分割为上桥臂前段铝线和上桥臂后段铝线，所述上桥臂检测模块的第二输入端连接所述HVIC芯片U1的上桥臂信号输出端，所述上桥臂检测模块的接地端连接所述IGBT管Q2的漏极；
当所述HVIC芯片U1的上桥臂信号输出端输出第一逻辑电平时，所述上桥臂检测模块检测所述上桥臂前段铝线是否断开，是，则所述上桥臂检测模块的第一输出端输出第一检测电平，否，则所述上桥臂检测模块的第一输出端输出第二检测电平；
当所述HVIC芯片U1的上桥臂信号输出端输出第二逻辑电平时，所述上桥臂检测模块检测所述上桥臂后段铝线是否断开，是，则所述上桥臂检测模块的第一输出端输出所述第一检测电平，否，则所述上桥臂检测模块的第一输出端输出所述第二检测电平；
所述下桥臂检测模块的第一输入端同时与所述HVIC芯片U1的下桥臂信号输出端及所述IGBT管Q2的栅极连接，且所述下桥臂检测模块的第一输入端将所述HVIC芯片U1的下桥臂信号输出端与所述IGBT管Q2的栅极之间的铝线分割为下桥臂前段铝线和下桥臂后段铝线，所述下桥臂检测模块的第二输入端连接所述HVIC芯片U1的下桥臂信号输出端，所述下桥臂检测模块的接地端连接所述IGBT管Q2的源极；
当所述HVIC芯片U1的下桥臂信号输出端输出第一逻辑电平时，所述下桥臂检测模块检测所述下桥臂前段铝线是否断开，是，则所述下桥臂检测模块的第一输出端输出所述第一检测电平，否，则所述下桥臂检测模块的第一输出端输出所述第二检测电平；
当所述HVIC芯片U1的下桥臂信号输出端输出第二逻辑电平时，所述下桥臂检测模块检测所述下桥臂后段铝线是否断开，是，则所述下桥臂检测模块的第一输出端输出所述第一检测电平，否，则所述下桥臂检测模块的第一输出端输出所述第二检测电平；
与U相电对应的单相驱动电路中的上桥臂检测模块和下桥臂检测模块、与V相电对应的单相驱动电路中的上桥臂检测模块和下桥臂检测模块以及与W相电对应的单相驱动电路中的上桥臂检测模块和下桥臂检测模块所输出的所述第一检测电平或所述第二检测电平还输出至所述智能功率模块外部的微处理器，所述微处理器根据所述第一检测电平或所述第二检测电平对铝线断线位置进行定位；
所述智能功率模块还包括异常处理电路和输入控制电路；
所述异常处理电路的第一U相上桥臂检测反馈端和第二U相上桥臂检测反馈端分别连接与U相电对应的单相驱动电路中的上桥臂检测模块的第一输出端和第二输出端，所述异常处理电路的第一U相下桥臂检测反馈端和第二U相下桥臂检测反馈端分别连接与U相电对应的单相驱动电路中的下桥臂检测模块的第一输出端和第二输出端；
所述异常处理电路的第一V相上桥臂检测反馈端和第二V相上桥臂检测反馈端分别连接与V相电对应的单相驱动电路中的上桥臂检测模块的第一输出端和第二输出端，所述异常处理电路的第一V相下桥臂检测反馈端和第二V相下桥臂检测反馈端分别连接与V相电对应的单相驱动电路中的下桥臂检测模块的第一输出端和第二输出端；
所述异常处理电路的第一W相上桥臂检测反馈端和第二W相上桥臂检测反馈端分别连接与W相电对应的单相驱动电路中的上桥臂检测模块的第一输出端和第二输出端，所述异常处理电路的第一W相下桥臂检测反馈端和第二W相下桥臂检测反馈端分别连接与W相电对应的单相驱动电路中的下桥臂检测模块的第一输出端和第二输出端；
所述异常处理电路根据所述三个单相驱动电路中的上桥臂检测模块和下桥臂检测模块所输出的所述第一检测电平或所述第二检测电平向所述输入控制电路输出反馈信号；
所述输入控制电路的电源端接入所述供电电压，所述输入控制电路的第一输入端、第二输入端和第三输入端分别连接所述异常处理电路的第一输出端、第二输出端和第三输出端；所述输入控制电路的U相上桥臂输入端、U相下桥臂输入端、V相上桥臂输入端、V相下桥臂输入端、W相上桥臂输入端及W相下桥臂输入端分别接入U相上桥臂输入信号、U相下桥臂输入信号、V相上桥臂输入信号、V相下桥臂输入信号、W相上桥臂输入信号及W相下桥臂输入信号；所述输入控制电路的U相上桥臂输出端和U相下桥臂输出端分别连接与U相电对应的单相驱动电路的上桥臂输入端和下桥臂输入端，所述输入控制电路的V相上桥臂输出端和V相下桥臂输出端分别连接与V相电对应的单相驱动电路的上桥臂输入端和下桥臂输入端，所述输入控制电路的W相上桥臂输出端和W相下桥臂输出端分别连接与W相电对应的单相驱动电路的上桥臂输入端和下桥臂输入端；所述输入控制电路的接地端连接所述IGBT管Q2的源极；
所述输入控制电路根据所述反馈信号控制所述U相上桥臂输入信号、所述U相下桥臂输入信号、所述V相上桥臂输入信号、所述V相下桥臂输入信号、所述W相上桥臂输入信号及所述W相下桥臂输入信号向所述三个单相驱动电路的输出状态。
2.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述上桥臂检测模块包括：
电阻R1、非门U2、电容C2、非门U3、电容C3、非门U4、非门U5、与门U6、比较器U7、电压源Us1、比较器U8、电压源Us2、异或门U9、或非门U10、或非门U11、非门U12、与门U13及与门U14；
所述电阻R1的第一端和所述非门U2的输入端分别为所述上桥臂检测模块的第一输入端和第二输入端，所述非门U2的输出端与所述电容C2的第一端及所述非门U4的输入端共接于所述非门U3的输入端，所述非门U3的输出端与所述电容C3的第一端共接于所述非门U5的输入端，所述电容C2的第二端与所述电容C3的第二端共接于所述电阻R1的第二端，所述电阻R1的第二端为所述上桥臂检测模块的接地端，所述非门U4的输出端和所述非门U5的输出端分别连接所述与门U6的第一输入端和第二输入端，所述与门U6的输出端同时连接所述与门U13的第一输入端和所述与门U14的第一输入端，所述比较器U7的同相输入端与所述比较器U8的同相输入端共接于所述电阻R1的第一端，所述电压源Us1的正极和负极分别连接所述比较器U7的反相输入端和所述电阻R1的第二端，所述电压源Us2的正极和负极分别连接所述比较器U8的反相输入端和所述电阻R1的第二端，所述比较器U7的输出端同时连接所述异或门U9的第一输入端和所述或非门U10的第一输入端，所述比较器U8的输出端同时连接所述异或门U9的第二输入端和所述非门U12的输入端，所述非门U12的输出端连接所述或非门U11的第二输入端，所述或非门U10的第二输入端和所述或非门U11的第一输入端共接于所述异或门U9的输出端，所述或非门U10的输出端和所述或非门U11的输出端分别连接所述与门U13的第二输出端和所述与门U14的第二输入端，所述与门U13的输出端3和所述与门U14的输出端分别为所述上桥臂检测模块的第一输出端和第二输出端。
3.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述下桥臂检测模块包括：
电阻R2、非门U15、电容C4、非门U16、电容C5、非门U17、非门U18、与门U19、比较器U20、电压源Us3、比较器U21、电压源Us4、异或门U22、或非门U23、或非门U24、非门U25、与门U26及与门U27；
所述电阻R2的第一端和所述非门U15的输入端分别为所述下桥臂检测模块的第一输入端和第二输入端，所述非门U15的输出端与所述电容C4的第一端及所述非门U17的输入端共接于所述非门U16的输入端，所述非门U16的输出端与所述电容C5的第一端共接于所述非门U18的输入端，所述电容C4的第二端与所述电容C5的第二端共接于所述电阻R2的第二端，所述电阻R2的第二端为所述下桥臂检测模块的接地端，所述非门U17的输出端和所述非门U18的输出端分别连接所述与门U19的第一输入端和第二输入端，所述与门U19的输出端同时连接所述与门U26的第一输入端和所述与门U27的第一输入端，所述比较器U20的同相输入端与所述比较器U21的同相输入端共接于所述电阻R2的第一端，所述电压源Us3的正极和负极分别连接所述比较器U20的反相输入端和所述电阻R2的第二端，所述电压源Us4的正极和负极分别连接所述比较器U21的反相输入端和所述电阻R2的第二端，所述比较器U20的输出端同时连接所述异或门U22的第一输入端和所述或非门U23的第一输入端，所述比较器U21的输出端同时连接所述异或门U22的第二输入端和所述非门U25的输入端，所述非门U25的输出端连接所述或非门U24的第二输入端，所述或非门U23的第二输入端和所述或非门U24的第一输入端共接于所述异或门U22的输出端，所述或非门U23的输出端和所述或非门U24的输出端分别连接所述与门U26的第二输出端和所述与门U27的第二输入端，所述与门U26的输出端和所述与门U27的输出端分别为所述下桥臂检测模块的第一输出端和第二输出端。
4.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述异常处理电路包括：
或门U28、或门U29及或门U30；
所述或门U28的第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端分别为所述异常处理电路的第一U相上桥臂检测反馈端、第二U相上桥臂检测反馈端、第一U相下桥臂检测反馈端及第二U相下桥臂检测反馈端，所述或门U28的输出端为所述异常处理电路的第一输出端，所述或门U29的第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端分别为所述异常处理电路的第一V相上桥臂检测反馈端、第二V相上桥臂检测反馈端、第一V相下桥臂检测反馈端及第二V相下桥臂检测反馈端，所述或门U29的输出端为所述异常处理电路的第二输出端，所述或门U30的第一输入端、第二输入端、第三输入端及第四输入端分别为所述异常处理电路的第一W相上桥臂检测反馈端、第二W相上桥臂检测反馈端、第一W相下桥臂检测反馈端及第二W相下桥臂检测反馈端，所述或门U30的输出端为所述异常处理电路的第三输出端。
5.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述输入控制电路包括：
或门U31、电阻R3、电阻R4、电容C6、NMOS管Q3、RS触发器RS1、非门U32、与门U33、与门U34、与门U35、与门U36、与门U37及与门U38；
所述或门U31的第一输入端、第二输入端及第三输入端分别为所述输入控制电路的第一输入端、第二输入端及第三输入端，所述或门U31的输出端连接所述RS触发器RS1的第一输入端，所述电阻R3的第一端与所述电阻R4的第一端所形成的共接点为所述输入控制电路的电源端，所述电阻R3的第二端和所述电阻R4的第二端分别连接所述NMOS管Q1的栅极和漏极，所述电容C6连接于所述NMOS管Q1的栅极与源极之间，所述NMOS管Q1的源极为所述输入控制电路的接地端，所述RS触发器RS1的第二输入端连接所述NMOS管Q1的漏极，所述RS触发器RS1的同相输出端连接所述非门U32的输入端，所述RS触发器RS1的反相输出端空接，所述非门U32的输出端同时连接所述与门U33的第一输入端、所述与门U34的第一输入端、所述与门U35的第一输入端、所述与门U36的第一输入端、所述与门U37的第一输入端以及所述与门U38的第一输入端，所述与门U33的第二输入端、所述与门U34的第二输入端、所述与门U35的第二输入端、所述与门U36的第二输入端、所述与门U37的第二输入端及所述与门U38的第二输入端分别为所述输入控制电路的U相上桥臂输入端、U相下桥臂输入端、V相上桥臂输入端、V相下桥臂输入端、W相上桥臂输入端及W相下桥臂输入端，所述与门U33的输出端、所述与门U34的输出端、所述与门U35的输出端、所述与门U36的输出端、所述与门U37的输出端及所述与门U38的输出端分别为所述输入控制电路的U相上桥臂输出端、U相下桥臂输出端、V相上桥臂输出端、V相下桥臂输出端、W相上桥臂输出端及W相下桥臂输出端。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| US20070189675A1 (en) * | 2005-03-16 | 2007-08-16 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion apparatus |
| CN102263399A (zh) * | 2011-06-28 | 2011-11-30 | 广东美的电器股份有限公司 | 用于智能功率模块的异常保护电路 |
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