CN203722218U - 静电保护装置、智能功率模块和变频家电 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种静电保护装置，包括：状态判断模块，连接至智能功率模块，用于判断智能功率模块的电源供电状况；连接控制模块，连接至状态判断模块，用于在状态判断模块判定电源供电状况为停止供电的情况下，断开智能功率模块中的任一IGBT管的栅极与智能功率模块中的驱动芯片上对应的输出端的连接，以及在状态判断模块判定电源供电状况为正常供电的情况下，恢复任一IGBT管的栅极与驱动芯片上对应的输出端的连接。本实用新型还提出了一种智能功率模块和一种变频家电。通过本实用新型的技术方案，能够在智能功率模块掉电的情况下，避免接地端的高压静电造成对IGBT管的破坏，确保智能功率模块的使用安全性，延长其使用寿命。

Description

静电保护装置、智能功率模块和变频家电

技术领域

本实用新型涉及静电保护技术领域，具体而言，涉及静电保护装置、智能功率模块和变频家电。

背景技术

智能功率模块，即IPM（Intelligent Power Module），是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动类产品。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，并内藏有过电压、过电流和过热等故障检测电路。智能功率模块一方面接收MCU的控制信号，驱动后续电路工作，另一方面将系统的状态检测信号送回MCU。与传统的分立方案相比，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，是应用于变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动、变频家电的一种理想电力电子器件。

在相关技术中，智能功率模块100的电路结构如图1所示：

控制电路1000的供电电源正端VCC与PMOS管1010的源极和衬底、PMOS管1013的源极和衬底、PMOS管1016的源极和衬底相连，并作为所述智能功率模块100的低压区供电电源正端VDD，VDD一般为15V。

所述控制电路1000的HIN1端作为所述智能功率模块100的U相上桥臂输入端UHIN；所述控制电路1000的HIN2端作为所述智能功率模块100的V相上桥臂输入端VHIN；所述控制电路1000的HIN3端作为所述智能功率模块100的W相上桥臂输入端WHIN；所述控制电路1000的LIN1端作为所述智能功率模块100的U相下桥臂输入端ULIN；所述控制电路1000的LIN2端作为所述智能功率模块100的V相下桥臂输入端VLIN；所述控制电路1000的LIN3端作为所述智能功率模块100的W相下桥臂输入端WLIN。在此，所述智能功率模块100的U、V、W三相的六路输入接收0～5V的输入信号。

所述控制电路1000的GND端作为所述智能功率模块100的低压区供电电源负端COM。

所述控制电路1000的VB1端与PMOS管1001的源极和衬底相连，并作为所述智能功率模块100的U相高压区供电电源正端UVB；所述控制电路1000的OUT1端与所述PMOS管1001的栅极、NMOS管1002的栅极相连；所述PMOS管1001的漏极与所述NMOS管1002的漏极相连并记为HO1端，HO1端与U相上桥臂IGBT管121的栅极相连；所述控制电路1000的VS1端与所述NMOS管1002的源极和衬底、所述IGBT管121的射极、FRD管111的阳极、U相下桥臂IGBT管124的集电极、FRD管114的阴极相连，并作为所述智能功率模块100的U相高压区供电电源负端U。

所述控制电路1000的VB2端与PMOS管1004的源极和衬底相连，并作为所述智能功率模块100的V相高压区供电电源正端VVB；所述控制电路1000的OUT2端与所述PMOS管1004的栅极、NMOS管1005的栅极相连；所述PMOS管1004的漏极与所述NMOS管1005的漏极相连并记为HO2端，HO2端与V相上桥臂IGBT管122的栅极相连；所述控制电路1000的VS2端与所述NMOS管1005的源极和衬底、所述IGBT管122的射极、FRD管112的阳极、U相下桥臂IGBT管125的集电极、FRD管115的阴极相连，并作为所述智能功率模块100的V相高压区供电电源负端V。

所述控制电路1000的VB3端与PMOS管1007的源极和衬底相连，并作为所述智能功率模块100的W相高压区供电电源正端WVB；所述控制电路1000的OUT3端与所述PMOS管1007的栅极、NMOS管1008的栅极相连；所述PMOS管1007的漏极与所述NMOS管1008的漏极相连并记为HO3端，HO3端与W相上桥臂IGBT管123的栅极相连；所述控制电路1000的VS3端与所述NMOS管1008的源极和衬底、所述IGBT管123的射极、FRD管113的阳极、W相下桥臂IGBT管126的集电极、FRD管116的阴极相连，并作为所述智能功率模块100的W相高压区供电电源负端W。

所述IGBT管121的集电极、所述IGBT管122的集电极、所述IGBT管123的集电极、所述FRD管111的阴极、所述FRD管112的阴极、所述FRD管113的阴极相连，并作为所述智能功率模块100的高电压输入端P，P一般接300V。

所述控制电路1000的OUT4端与所述PMOS管1010的栅极、NMOS管1011的栅极相连；所述PMOS管1010的漏极与所述NMOS管1011的漏极相连并记为LO1端，LO1端与所述U相下桥臂IGBT管124的栅极相连。

所述控制电路1000的OUT5端与所述PMOS管1013的栅极、NMOS管1014的栅极相连；所述PMOS管1013的漏极与所述NMOS管1014的漏极相连并记为LO2端，LO2端与所述V相下桥臂IGBT管125的栅极相连。所述控制电路1000的OUT6端与所述PMOS管1016的栅极、NMOS管1017的栅极相连；所述PMOS管1016的漏极与所述NMOS管1017的漏极相连并记为LO3端，LO3端与所述W相下桥臂IGBT管126的栅极相连。所述NMOS管1011的衬底与源极、所述NMOS管1014的衬底与源极、所述NMOS管1017的衬底与源极相连，并接所述智能功率模块100的低压区供电电源负端COM。

所述IGBT管124的射极、所述IGBT管125的射极、所述IGBT管126的射极、所述FRD管114的阳极、所述FRD管115的阳极、所述FRD管116的阳极相连，并接采样电阻130的一端，并作为所述智能功率模块100的电流检测端ISO。

所述电阻130的另一端接所述智能功率模块100的低压区供电电源负端COM。在实际应用中，所述智能功率模块100的U、V、W端与电机200的三相相连。

基于上述连接结构，则控制电路1000的功能包括：

将输入端HIN1、HIN2、HIN3和LIN1、LIN2、LIN3的0～5V的逻辑信号分别传到输出端OUT1、OUT2、OUT3和OUT4、OUT5、OUT6，其中HO1是VS1～VS1+15V、HO2是VS2～VS2+15V、HO3是VS3～VS3+15V的逻辑信号，LO1、LO2、LO3是0～15V的逻辑信号。

其中，连接OUT1～OUT6的电路部分采用COMS结构，六路输出的结构完全相同，以OUT6为例进行说明：当OUT6输出高电平时，LO3输出低电平；当OUT6输入低电平时，LO3输出高电平。

然而，MOS管上一般都接有寄生二极管，如图1所示，所述NMOS管1017的衬底与漏极间有寄生二极管1018，即在COM与LO3间有寄生二极管1018。

由于智能功率模块100的应用环境非常恶略，一般会长期工作在高温而干燥的环境中，当所述智能功率模块100工作时，需要高的开关速度以保证自身的发热量尽量小，不工作时，所述智能功率模块100需要承受2000V～3000V的静电。

尤其对于下桥臂的三个IGBT管，即IGBT管124、IGBT管125和IGBT管126，虽然其集电极连接电机，但是射极却与ISO端相连，ISO端是连接MCU（图中未示出）的小信号，很容易受到静电的冲击，一旦COM与ISO间存在正向静电，就会形成对三个IGBT管栅极的通路，分别是：

COM→寄生二极管1012→IGBT管124栅极→IGBT管124射极→ISO；

COM→寄生二极管1015→IGBT管125栅极→IGBT管125射极→ISO；

COM→寄生二极管1018→IGBT管126栅极→IGBT管126射极→ISO。

因此，在智能功率模块100的实际应用中，下桥臂的IGBT管因静电受损的几率很大；而下桥臂的IGBT管受到破坏后，很容易引起上下桥臂同时导通，造成智能功率模块电流失控而造成爆炸。

在相关技术中，提高IGBT管本身的栅极抗静电能力，主要靠增加栅氧厚度，为了增强下桥臂IGBT管的抗静电能力，有时会在下桥臂采用栅氧厚度较厚的IGBT管。但这样一来，智能功率模块100的开关速度会严重下降，特别是在上下桥臂的IGBT管开关切换的过程中，因为上下桥臂IGBT管的开关速度不匹配，造成智能功率模块100的开关损耗极高，对于开关频率在千赫兹以上的使用场合，会造成很大的发热量，即使使用尽可能大的散热片，智能功率模块100的工作温度会比环境温度高60℃以上，智能功率模块100长期工作在高温环境下，会造成其性能衰减严重，并缩短其使用寿命。

而如果上下桥臂都是用栅氧厚度较厚的IGBT管，虽然上下桥臂的IGBT管的开关速度匹配，但是整体的开关特性还是低于栅氧厚度较薄的IGBT管，所以工作性能非常不理想。

因此，如何既能够确保IGBT管具有较高开关速度，又能够具有较高的安全性，避免遭受静电破坏，成为目前亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出了一种静电保护装置。

本实用新型的另一个目的在于提出了另一种静电保护装置。

本实用新型的又一个目的在于提出了一种智能功率模块。

本实用新型的又一个目的在于提出了一种变频家电。

为实现上述目的，根据本实用新型的第一方面的实施例，提出了一种静电保护装置，包括：状态判断模块，连接至智能功率模块，用于判断所述智能功率模块的电源供电状况；连接控制模块，连接至所述状态判断模块，用于在所述状态判断模块判定所述电源供电状况为停止供电的情况下，断开所述智能功率模块中的任一IGBT管的栅极与所述智能功率模块中的驱动芯片上对应的输出端的连接，以及在所述状态判断模块判定所述电源供电状况为正常供电的情况下，恢复所述任一IGBT管的栅极与所述驱动芯片上对应的输出端的连接。

在该技术方案中，由于当智能功率模块处于工作状态时，电路上的电荷处于动态的流通状态，因而不会产生静电冲击；而当智能功率模块处于非工作状态时，由于电荷无法流通，则大量的静电电荷可能导致对IGBT管的破坏。

因此，通过对智能功率模块的电源供电状况的判断，就能够了解电路中的电荷流通情况，从而在智能功率模块的电源停止供电时，通过对IGBT管的及时保护，以避免受到静电冲击的破坏和影响。

同时，通过在智能功率模块的电源停止供电时，及时断开IGBT管的栅极与驱动芯片上对应端口的连接，使得该IGBT管的栅极相当于处于悬空状态，则静电电荷无法通过IGBT管的栅极和发射极，也就无法造成对IGBT管的破坏，从而有效避免了高压静电对IGBT管的击穿风险。

另外，根据本实用新型上述实施例的静电保护装置，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本实用新型的一个实施例，优选地，所述状态判断模块包括：第一端，连接至所述任一IGBT管对应的供电端，检测对应于所述任一IGBT管的供电电压；第二端，连接至所述任一IGBT管对应的接地端，检测对应于所述任一IGBT管的接地电压；电压比较电路，连接至所述第一端和所述第二端，在所述供电电压与所述接地电压的电压差值大于或等于预设电压值时，判定所述电源供电状况为正常供电，在所述电压差值小于所述预设电压值时，判定所述电源供电状况为停止供电。

在该技术方案中，通过对任一IGBT管对应的供电端和接地端进行电压比较，能够快速判断出当前的电源供电情况。其中，每个IGBT管对应的供电端和接地端可能是不同的，比如：对于上桥的IGBT管，由于处于高压区，使得其接地端并不是0V（而可能是相对于低压区的“高压”），而供电端则是相对于该“低压”侧接地端的“高压”侧；对于下桥的IGBT管，由于处于低压区，使得其接地端理论上为0V，而供电端则是相对于该“低压”侧接地端的“高压”侧，尽管该“高压”侧可能低于上桥IGBT管的接地端电压。

具体地，比如当所述任一IGBT管为任一相的上桥臂时，所述任一IGBT管对应的供电端为所述任一相的高压区域的供电电源正端，所述任一IGBT管对应的接地端为所述任一相的高压区域的供电电源负端。

而当所述任一IGBT管为所述任一相的下桥臂时，所述任一IGBT管对应的供电端为所述智能功率模块的低压区域的供电电源正端（比如驱动芯片的电源输入端），所述任一IGBT管对应的接地端为所述智能功率模块的低压区域的供电电源负端（比如驱动芯片的接地端）。

当然，对于电源供电状态的检测，显然也可以采用其他更多的方式，比如检测驱动芯片的工作状态、检测驱动芯片的供电电源的电压大小等，都可以实现上述的电源供电状态的准确获取。

作为一种较为具体的实施方式，所述连接控制模块包括：开关器件，所述开关器件的控制端连接至所述状态判断模块、受控端连接在所述任一IGBT管的栅极和所述驱动芯片上对应的输出端之间；其中，所述控制端在所述电源供电状况为正常供电时，控制所述受控端导通，以及所述控制端在所述电源供电状况为停止供电时，控制所述受控端断开。

在该技术方案中，控制端根据智能功率模块的电源供电状况，实现对受控端的连接状况的控制，使得在智能功率模块的电源正常供电时，保持受控端导通，以确保IGBT管的正常工作；而在智能功率模块的电源停止供电时，控制受控端断开，以确保IGBT管不会受到静电冲击而被破坏，提升智能功率模块的工作安全性。

根据本实用新型的第二方面的实施例，提出了一种静电保护装置，包括：状态判断模块，连接至智能功率模块，用于判断所述智能功率模块的电源供电状况；电平采样模块，连接至任一IGBT管在所述智能功率模块中的驱动芯片上对应的输出端或所述驱动芯片上对应于所述输出端的输入端，用于采样对应于所述任一IGBT管的驱动信号的逻辑电平状态；连接控制模块，连接至所述状态判断模块和所述电平采样模块，用于在所述逻辑电平状态为低电平或所述电源供电状况为停止供电的情况下，断开所述智能功率模块中的任一IGBT管的栅极与所述智能功率模块中的驱动芯片上对应的输出端的连接，以及在所述逻辑电平状态为高电平且所述电源供电状况为正常供电的情况下，恢复所述任一IGBT管的栅极与所述驱动芯片上对应的输出端的连接。

在该技术方案中，在智能功率模块正常供电的情况下，进一步对所述任一IGBT管对应的驱动控制信号的逻辑电平状态进行采样，使得仅在该电平状态为高电平时，即智能功率模块真正进入工作状态之后，才允许接通所述任一IGBT管的栅极，避免电路中残留的静电电荷对IGBT管造成影响，从而有助于进一步提高智能功率模块的使用安全性。

根据本实用新型的一个实施例，优选地，所述状态判断模块包括：第一端，连接至所述任一IGBT管对应的供电端，检测对应于所述任一IGBT管的供电电压；第二端，连接至所述任一IGBT管对应的接地端，检测对应于所述任一IGBT管的接地电压；电压比较电路，连接至所述第一端和所述第二端，在所述供电电压与所述接地电压的电压差值大于或等于预设电压值时，判定所述电源供电状况为正常供电，在所述电压差值小于所述预设电压值时，判定所述电源供电状况为停止供电。

在该技术方案中，通过对任一IGBT管对应的供电端和接地端进行电压比较，能够快速判断出当前的电源供电情况。其中，每个IGBT管对应的供电端和接地端可能是不同的，比如：对于上桥的IGBT管，由于处于高压区，使得其接地端并不是0V（而可能是相对于低压区的“高压”），而供电端则是相对于该“低压”侧接地端的“高压”侧；对于下桥的IGBT管，由于处于低压区，使得其接地端理论上为0V，而供电端则是相对于该“低压”侧接地端的“高压”侧，尽管该“高压”侧可能低于上桥IGBT管的接地端电压。

具体地，比如当所述任一IGBT管为任一相的上桥臂时，所述任一IGBT管对应的供电端为所述任一相的高压区域的供电电源正端，所述任一IGBT管对应的接地端为所述任一相的高压区域的供电电源负端。

而当所述任一IGBT管为所述任一相的下桥臂时，所述任一IGBT管对应的供电端为所述智能功率模块的低压区域的供电电源正端（比如驱动芯片的电源输入端），所述任一IGBT管对应的接地端为所述智能功率模块的低压区域的供电电源负端（比如驱动芯片的接地端）。

当然，对于电源供电状态的检测，显然也可以采用其他更多的方式，比如检测驱动芯片的工作状态、检测驱动芯片的供电电源的电压大小等，都可以实现上述的电源供电状态的准确获取。

作为一种较为优选的实施例，所述连接控制模块包括：触发器，所述触发器包括：复位端，连接至所述状态判断模块，用于获取所述电源供电状况；置位端，连接至所述电平采样模块，用于获取对应于所述任一IGBT管的驱动信号的逻辑电平状态；输出端，在所述逻辑电平状态为高电平且所述电源供电状况为正常供电的情况下，输出恢复信号，否则输出断开信号；开关器件，所述开关器件分别连接至所述触发器的输出端、所述任一IGBT管的栅极和所述驱动芯片上对应的输出端，在接收到所述恢复信号的情况下，导通所述任一IGBT管的栅极和所述驱动芯片上对应的输出端，以及在接收到所述断开信号的情况下，断开所述任一IGBT管的栅极和所述驱动芯片上对应的输出端。

在该技术方案中，通过对触发器的使用，能够确保兼顾智能功率模块的电源供电状况与所述任一IGBT管的驱动信号的逻辑电平状态，从而确保对所述任一IGBT管的栅极连接状态进行准确控制。

同时，开关器件也可以根据触发器的输出端的信号输出情况，使得在智能功率模块的电源正常供电且处于工作状态时，保持受控端导通，以确保IGBT管的正常工作；而在智能功率模块的电源停止供电，或电源正常供电但未处于工作状态时，控制连接断开，以确保IGBT管不会受到静电冲击而被破坏，提升智能功率模块的工作安全性。

作为一种较为优选的实施方式，所述开关器件包括：开关管，所述开关管的驱动端连接至所述触发器的输出端、输出端连接至所述任一IGBT管的栅极、输入端连接至所述驱动芯片上对应的输出端；其中，所述开关管在所述恢复信号为高电平信号的情况下，根据所述恢复信号饱和导通，以及在所述断开信号为低电平信号的情况下，根据所述断开信号为截止。

当然，对于开关器件的选择方式有很多，即本领域技术人员能够根据自身的实际需求，实现对开关器件的选择。比如作为另一种较为具体的实施方式，所述开关器件还可以包括：

光耦合器，所述光耦合器的发光件连接至所述触发器的输出端、受光件连接在所述任一IGBT管的栅极和所述驱动芯片上对应的输出端之间；其中，所述发光件在接收到所述恢复信号时发光，以控制所述受光件导通，以及在接收到所述断开信号时不发光，以控制所述受光件断开。

根据本实用新型第三方面的实施例，提出了一种智能功率模块，包括至少一个上述任一技术方案中所述的静电保护装置。

根据本实用新型第四方面的实施例，提出了一种变频家电，包括上述的智能功率模块，比如变频空调、变频冰箱、变频洗衣机等。

通过以上技术方案，可以在智能功率模块掉电的情况下，避免接地端的高压静电造成对IGBT管的破坏，确保智能功率模块的使用安全性，延长其使用寿命。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了相关技术中的智能功率模块的结构示意图；

图2A示出了根据本实用新型的一个实施例的用于上桥臂的IGBT管的静电保护装置的电路结构示意图；

图2B示出了根据本实用新型的一个实施例的用于下桥臂的IGBT管的静电保护装置的电路结构示意图；

图3示出了根据本实用新型的一个实施例的静电保护装置的器件连接结构示意图；

图4示出了根据本实用新型的另一个实施例的用于下桥臂的IGBT管的静电保护装置的电路结构示意图；

图5示出了根据本实用新型的另一个实施例的静电保护装置的器件连接结构示意图；

图6示出了根据本实用新型的一个实施例的静电保护装置的整体器件连接结构示意图；

图7示出了根据本实用新型的另一个实施例的静电保护装置的整体器件连接结构示意图；

图8示出了根据本实用新型的一个实施例的包含静电保护装置的智能功率模块的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。

基于本实用新型的目的，即对于智能功率模块中的IGBT管的静电保护，本实用新型提出了一种静电保护装置，能够对所述任一IGBT管进行静电保护。

基于图1所示的智能功率模块100的具体结构可知，对于每相线路而言，都包含对应于高压区的上桥臂IGBT管和对应于低压区的下桥臂IGBT管，比如对于U相线路，则IGBT管121为上桥臂、IGBT管124为下桥臂。为了便于说明，下面分别针对上桥臂和下桥臂的IGBT管，对静电保护装置的具体连接关系进行详细说明。

实施例一

图2A示出了根据本实用新型的一个实施例的用于上桥臂的IGBT管的静电保护装置的电路结构示意图。

如图2A所示，静电保护装置包括：状态判断模块202，连接至智能功率模块，用于判断所述智能功率模块的电源供电状况；连接控制模块204，连接至所述状态判断模块202，用于在所述状态判断模块202判定所述电源供电状况为停止供电的情况下，断开所述智能功率模块中的任一IGBT管的栅极与所述智能功率模块中的驱动芯片上对应的输出端的连接，以及在所述状态判断模块202判定所述电源供电状况为正常供电的情况下，恢复所述任一IGBT管的栅极与所述驱动芯片上对应的输出端的连接。

为了便于说明，在图2A所示的技术方案中，连接控制模块204所连接的是U相线路中的上桥臂IGBT管（即图1所示的IGBT121）。具体地，连接控制模块204连接至该上桥臂IGBT管的栅极。

在该技术方案中，由于当智能功率模块处于工作状态时，电路上的电荷处于动态的流通状态，因而不会产生静电冲击；而当智能功率模块处于非工作状态时，由于电荷无法流通，则大量的静电电荷可能导致对IGBT管的破坏。

因此，通过对智能功率模块的电源供电状况的判断，就能够了解电路中的电荷流通情况，从而在智能功率模块的电源停止供电时，通过对IGBT管的及时保护，以避免受到静电冲击的破坏和影响。

同时，通过在智能功率模块的电源停止供电时，及时断开IGBT管的栅极与驱动芯片上对应端口的连接，使得该IGBT管的栅极相当于处于悬空状态，则静电电荷无法通过IGBT管的栅极和发射极，也就无法造成对IGBT管的破坏，从而有效避免了高压静电对IGBT管的击穿风险。

图2B示出了根据本实用新型的一个实施例的用于下桥臂的IGBT管的静电保护装置的电路结构示意图。

如图2B所示，相类似地，对于智能功率模块中的下桥臂IGBT管而言，静电保护装置也可以包括：状态判断模块202，连接至智能功率模块，用于判断所述智能功率模块的电源供电状况；连接控制模块204，连接至所述状态判断模块202，用于在所述状态判断模块202判定所述电源供电状况为停止供电的情况下，断开所述智能功率模块中的任一IGBT管的栅极与所述智能功率模块中的驱动芯片上对应的输出端的连接，以及在所述状态判断模块202判定所述电源供电状况为正常供电的情况下，恢复所述任一IGBT管的栅极与所述驱动芯片上对应的输出端的连接。

为了便于说明，在图2B所示的技术方案中，连接控制模块204所连接的是U相线路中的下桥臂IGBT管（即图1所示的IGBT124）。具体地，连接控制模块204连接至该下桥臂IGBT管的栅极。

在图2A和图2B分别所示的上桥臂和下桥臂的电路连接结构中，作为一种具体的电路结构和连接方式，状态判断模块202具体可以包括：

第一端，连接至所述任一IGBT管对应的供电端，检测对应于所述任一IGBT管的供电电压；第二端，连接至所述任一IGBT管对应的接地端，检测对应于所述任一IGBT管的接地电压；电压比较电路，连接至所述第一端和所述第二端，在所述供电电压与所述接地电压的电压差值大于或等于预设电压值时，判定所述电源供电状态为正常供电，在所述电压差值小于所述预设电压值时，判定所述电源供电状态为停止供电。

其中，对应于图2A所示的情况下，由于上桥臂IGBT管位于高压区，则其接地端为相对的地，即并不为0V，甚至可能是相对于低压区的“高压”，而供电端也是相对于该“低压”侧接地端的“高压”侧。因此，第一端即端点A1，连接至UVB端，而第二端即端点B1，连接至UVS端。

对应于图2B所示的情况下，由于下桥臂IGBT管位于低压区，则其接地端理论上为0V，而供电端则是相对于该“低压”侧接地端的“高压”侧，尽管该“高压”侧可能低于上桥IGBT管的接地端电压。因此，第一端即端点A2，连接至驱动电路101的供电电源VDD，而第二端即端点B2，连接至UN端。

作为一种具体的电源供电状态的检测方式，图2A和图2B中示出的对于某个IGBT管的相对的供电端和接地端的检测，能够对线路上的电压变化进行快速反应，从而迅速判断出当前的电源供电情况，避免掉电瞬间造成IGBT管被高压静电破坏。

当然，对于图1所示的智能功率模块100而言，其上桥臂的三个IGBT管，即IGBT管121、IGBT管122和IGBT管123，其集电极连接电源、发射极连接电机200，所以受到静电的影响相对较小。

而对于下桥臂的三个IGBT管，即IGBT管124、IGBT管125和IGBT管126，虽然其集电极也连接电机200，但是发射极却与ISO端相连，ISO端是连接MCU的小信号，相对而言更容易受到静电的冲击。

因此，对于智能功率模块100而言，可以对任意一个或多个IGBT管进行静电保护，以尽可能地降低智能功率模块100受到静电破坏的概率；或者，出于对成本和结构复杂度的考虑，也可以仅对下桥臂的一个或多个IGBT管进行静电保护，同样能够在较大程度上避免智能功率模块100受到静电的破坏。

图3示出了根据本实用新型的一个实施例的静电保护装置的器件连接结构示意图。

如图3所示，在根据本实用新型的一个实施例的静电保护装置40中，以图2B所示的下桥臂IGBT管为例，对状态判断模块202和连接控制模块204的具体器件连接情况进行详细说明。

1、状态判断模块202

由于下桥臂的IGBT管处于低电压区，则在静电保护装置40中，端口VV可以连接至如图1所示的控制电路1000的供电端VCC，即相当于图2B所示的端口A2，以作为静电保护装置40的供电端；而端口GG可以连接至控制电路1000的接地端GND，即相当于图2B所示的端口B2，以作为静电保护装置40的接地端。

电阻401和电阻402依次串联在端口VV和端口GG之间，对电源电压进行分压后，输入比较器408的正输入端；同时，作为电压比较的基准电压，电压源407连接至比较器408的负输入端，以输入基准电压。

通过对电阻401、电阻402和电压源407的大小进行准确选择，可以在智能功率模块100的通电时，使得比较器408的正输入端的输入电压大于负输入端的输入电压，从而比较器408输出高电平；而在智能功率模块100的掉电时，使得比较器408的正输入端的输入电压小于负输入端的输入电压，从而比较器408输出低电平。

2、连接控制模块204

而作为一种较为具体的实施方式，连接控制模块204可以包括：开关器件，所述开关器件的控制端连接至所述状态判断模块202、受控端连接在所述任一IGBT管的栅极和所述驱动芯片（如图1所示的控制电路1000）上对应的输出端之间；其中，所述控制端在所述电源供电状况为正常供电时，控制所述受控端导通，以及所述控制端在所述电源供电状况为停止供电时，控制所述受控端断开。

具体地，在图3所示的电路结构中，连接控制模块204可以为光耦合器411，包括发光件和受光件。发光件即控制端，其连接至状态判断模块202，具体为比较器408的输出端；受光件即受控端，其一端通过端口G1连接至需要保护的IGBT管的栅极，另一端则通过端口D1连接至控制电路1000上对应于该需要保护的IGBT管的信号输出端，比如当端口G1连接至IGBT管124时，端口D1可以连接至控制电路1000的端口LO1。

基于上述连接结构，则当比较器408输出高电平时，光耦合器411的发光件被驱动而发光，使得受光件导通，从而端口G1和端口D1连接，即IGBT管124连接至控制电路1000上的端口LO1；而当比较器408输出低电平时，光耦合器411的发光件停止发光，使得受光件处于非导通状态，从而端口G1和端口D1断开，即IGBT管124与控制电路1000上的端口LO1断开，能够避免静电电荷对IGBT管124造成影响。

在上述的实施例一中，基于对智能功率模块100的电源供电状况的判断，从而IGBT管的栅极的连接情况；但由于智能功率模块100的电源接通后，若电路未进入工作状态，则电路中仍可能存在残留的静电电荷，可能对IGBT管造成一定程度的影响。

因此，下面将结合实施例二，对于如何避免电路中残留的静电电荷对IGBT管造成影响进行详细说明。

实施例二

仍以对应于图2B所示的实施例为例，即智能功率模块100（如图1所示）中U相的下桥臂IGBT管124，图4示出了根据本实用新型的另一个实施例的用于下桥臂的IGBT管的静电保护装置的电路结构示意图。

如图4所示，根据本实用新型的另一个实施例的用于下桥臂的IGBT管的静电保护装置，包括：

状态判断模块202，连接至智能功率模块，用于判断所述智能功率模块的电源供电状况；电平采样模块206，连接至所述任一IGBT管在所述驱动芯片上对应的输出端或所述驱动芯片上对应于所述输出端的输入端，用于采样对应于所述任一IGBT管的驱动信号的逻辑电平状态。其中，连接控制模块204连接至状态判断模块202和电平采样模块206，用于：

在所述逻辑电平状态为高电平且所述电源供电状况为正常供电的情况下，恢复所述任一IGBT管的栅极与所述驱动芯片上对应的输出端的连接；而在其他任意情况下，如逻辑电平状态为低电平或电源供电状况为停止供电，均断开所述智能功率模块中的任一IGBT管的栅极与所述智能功率模块中的驱动芯片上对应的输出端的连接。

在该技术方案中，在智能功率模块正常供电的情况下，进一步对所述任一IGBT管对应的驱动控制信号的逻辑电平状态进行采样，使得仅在该电平状态为高电平时，即智能功率模块真正进入工作状态之后，才允许接通所述任一IGBT管的栅极，避免电路中残留的静电电荷对IGBT管造成影响，从而有助于进一步提高智能功率模块的使用安全性。

对应于图4中提出了静电保护装置，图5示出了根据本实用新型的另一个实施例的静电保护装置的器件连接结构示意图。

如图5所示，在根据本实用新型的一个实施例的静电保护装置40中，以图4所示的下桥臂IGBT管为例，对状态判断模块202、连接控制模块204和电平采样模块206的具体器件连接情况进行详细说明。

1、状态判断模块202

由于下桥臂的IGBT管处于低电压区，则在静电保护装置40中，端口VV可以连接至如图1所示的控制电路1000的供电端VCC，即相当于图2B所示的端口A2，以作为静电保护装置40的供电端；而端口GG可以连接至控制电路1000的接地端GND，即相当于图2B所示的端口B2，以作为静电保护装置40的接地端。

电阻401和电阻402依次串联在端口VV和端口GG之间，对电源电压进行分压后，输入比较器408的正输入端；同时，作为电压比较的基准电压，电压源407连接至比较器408的负输入端，以输入基准电压。

通过对电阻401、电阻402和电压源407的大小进行准确选择，可以在智能功率模块100的通电时，使得比较器408的正输入端的输入电压大于负输入端的输入电压，从而比较器408输出高电平；而在智能功率模块100的掉电时，使得比较器408的正输入端的输入电压小于负输入端的输入电压，从而比较器408输出低电平。

2、电平采样模块206

电平采样模块206的一端连接至连接控制模块204，另一端（即端口E1）连接至当前需要保护的IGBT管（如上述的IGBT管124）在驱动芯片（如上述的控制电路1000）上对应的输出端或所述驱动芯片上对应于所述输出端的输入端。

比如以对图1所示的IGBT管124进行静电保护为例，则端口E1应当连接至控制电路1000上对应于IGBT管124的信号输出端口LO1，或者连接至对应于端口LO1的输入端口LIN1。其中，当选择连接至输入端口LIN1时，有助于提高静电保护装置40的反应速度。

进一步地，电平采样模块206中还可以包含串接的非门403和非门404，从而有助于对输入IGBT管的驱动信号进行整形，消除干扰。

3、连接控制模块204

作为一种较为具体的实施方式，连接控制模块204可以包括：

1）触发器410，所述触发器410包括：复位端，连接至所述状态判断模块202，用于获取所述电源供电状况；置位端，连接至所述电平采样模块206，用于获取对应于所述任一IGBT管的驱动信号的逻辑电平状态；输出端，在所述逻辑电平状态为高电平且所述电源供电状况为正常供电的情况下，输出恢复信号，否则输出断开信号。

作为一种具体的实施方式，图5中所示的触发器410为RS触发器，则其复位端为R端、置位端为S端、输出端为Q端。其中，Q端在初始状态下输出低电平，即断开信号；R端在输入高电平时复位，则在比较器408的输出端与R端之间添加了非门409，以使得在比较器408的正输入端电压低于负输入端电压（即智能功率模块掉电）时，向R端输入高电平，以对RS触发器进行置位。

基于RS触发器的触发规则，使得在R端输入高电平时，无论S端电平为何，Q端总是输出低电平，即断开信号；而在R端输入低电平时，则若S端输入高电平，将使得Q端输出高电平，即恢复信号。

2）开关器件，所述开关器件的控制端连接至所述触发器410的输出端、受控端连接在所述任一IGBT管的栅极和所述驱动芯片上对应的输出端之间；其中，所述控制端根据所述恢复信号控制所述受控端导通，或根据所述断开信号控制所述受控端断开。

具体地，在图5所示的电路结构中，开关器件可以为光耦合器411，包括发光件和受光件。发光件即控制端，其连接至触发器410的输出端；受光件即受控端，其一端通过端口G1连接至需要保护的IGBT管的栅极，另一端则通过端口D1连接至控制电路1000上对应于该需要保护的IGBT管的信号输出端，比如当端口G1连接至IGBT管124时，端口D1可以连接至控制电路1000的端口LO1。

基于上述连接结构，则当触发器410输出高电平时，光耦合器411的发光件被驱动而发光，使得受光件导通，从而端口G1和端口D1连接，即IGBT管124连接至控制电路1000上的端口LO1；而当触发器410输出低电平时，光耦合器411的发光件停止发光，使得受光件处于非导通状态，从而端口G1和端口D1断开，即IGBT管124与控制电路1000上的端口LO1断开，能够避免静电电荷对IGBT管124造成影响。

在上述的实施例一的图3和实施例二的图5中，均以单个IGBT管对应的静电保护的元器件进行了描述；下面以图5所示的实施例二为例，结合图6对智能功率模块的整个下桥臂对应的静电保护装置40进行详细描述，其中，图6示出了根据本实用新型的一个实施例的静电保护装置的整体器件连接结构示意图。

一、电路结构

如图6所示，根据本实用新型的一个实施例的静电保护装置40的结构包括：

D1端连接非门403的输入端，所述非门403的输出端连接非门404的输入端，所述非门404的输出端连接光耦411的第一接触点；E1端连接非门405的输入端，所述非门405的输出端连接非门406的输入端，所述非门406的输出端连接RS触发器410的S输入端；VV端连接电阻401的一端，所述电阻401的另一端连接电阻402的一端和电压比较器408的正端，所述电阻402的另一端接GG端。

电压源407的正端接所述电压比较器408的负端，所述电压源407的负端接GG端；所述电压比较器408的输出端接非门409的输入端，所述非门409的输出端接所述RS触发器410的R输入端；所述RS触发器的Q输出端接所述光耦411的正输入端，所述光耦411的负输入端接GG端；所述光耦411的第二接触点接G1端。

D2端连接非门503的输入端，所述非门503的输出端连接非门504的输入端，所述非门504的输出端连接光耦511的第一接触点；E2端连接非门505的输入端，所述非门505的输出端连接非门506的输入端，所述非门506的输出端连接RS触发器510的S输入端；VV端连接电阻501的一端，所述电阻501的另一端连接电阻502的一端和电压比较器508的正端，所述电阻502的另一端接GG端。

电压源507的正端接所述电压比较器508的负端，所述电压源507的负端接GG端；所述电压比较器508的输出端接非门509的输入端，所述非门509的输出端接所述RS触发器510的R输入端；所述RS触发器的Q输出端接所述光耦511的正输入端，所述光耦511的负输入端接GG端；所述光耦511的第二接触点接G2端。

D3端连接非门603的输入端，所述非门603的输出端连接非门604的输入端，所述非门604的输出端连接光耦611的第一接触点；E3端连接非门605的输入端，所述非门605的输出端连接非门606的输入端，所述非门606的输出端连接RS触发器610的S输入端；VV端连接电阻601的一端，所述电阻601的另一端连接电阻602的一端和电压比较器608的正端，所述电阻602的另一端接GG端。

电压源607的正端接所述电压比较器608的负端，所述电压源607的负端接GG端；所述电压比较器608的输出端接非门609的输入端，所述非门609的输出端接所述RS触发器610的R输入端；所述RS触发器的Q输出端接所述光耦611的正输入端，所述光耦611的负输入端接GG端；所述光耦611的第二接触点接G3端。

二、工作原理

下面说明基于图6所示的实施例结构的工作原理。其中，由于从D1、E1到G1，从D2、E2到G2，从D3、E3到G3，三组电路结构完全一致，因而以从D1、E1到G1为例进行说明：

1、未上电

当VV端尚未上电时，所述静电增强电路40（相当于上述的静电保护装置）不工作，所述光耦（即光耦合器）411的第一接触点和第二接触点断开，因此D1与G1处于断开状态；这保证了在电源未上电时，IGBT管的栅极悬空，不与电路的其他触点接触，避免遭受静电冲击。

2、开始上电

当VV端电压开始上升，所述静电增强电路40开始运作，初始状态下，所述RS触发器411的Q输出端输出低电平，因此所述光耦411未开通，D1和G1保持断开状态；VV端的电压经过所述电阻401和所述电阻402的分压，所述电压比较器408的正端获得电压V+。

3、上电阶段一

当VV端电压上升低于某一特定值V_TH时，V+的电压小于所述电压源的电压V-，即所述电压比较器408的正端电压小于负端电压时，所述电压比较器408的输出端电压为低电平，经过所述非门409后变为高电平，即所述RS触发器411被复位，所述RS触发器411的Q输出端保持低电平不变。

4、上电阶段二

当V+的电压大于所述电压源的电压V-时，即所述电压比较器408的正端电压大于负端电压时，所述电压比较器408的输出端电压从低电平变为高电平，经过所述非门409后变为低电平，即所述RS触发器411的复位端R端为低电平，这时如果E1未有高电平信号，即所述RS触发器411的置位端S端未获得高电平信号，所述RS触发器411的Q输出端仍会保持低电平不变，而当E1的第一个高电平来临时，即所述智能功率模块10正式开始工作时，E1的高电平经过所述非门505和所述非门506后在所述RS触发器410的置位端S端产生高电平，从而使所述RS触发器410的Q输出端从低电平变为高电平，使所述光耦411开通，所述光耦411的第一接触点和第二接触点产生电接触，使D1的信号可以直接传输到G1；在E1的第一次高电平来临后，E1的电压重新变成低电平，但由于所述RS触发器410的保持作用，所述RS触发器410的Q输出端的高电平得到保持，使所述光耦411保持在导通状态，D1的信号可以持续传送到G1，使所述智能功率模块10保持得以保持正常工作。

5、掉电

当所述智能功率模块10停止工作时，VV电压由高变低，当降低到低于V_TH时，V+电压小于V-电压，从而使所述电压比较器408输出低电平，经过所述非门509后变成高电平，即所述RS触发器410的R端为高电平，所述RS触发器410被复位，所述RS触发器410的Q端输出低电平，从而使所述光耦411关断，G2重新处于悬空状态而不与其余各点产生电连接；这时，因为所述智能功率模块10已经准备停止工作，电源已处于下降状态，E1端一般不会再出现高电平，但即使E1因为噪声等原因出现高电平并经过所述非门505和所述非门506的两次滤波后仍传输至所述RS触发器510的S端，由于所述RS触发器510的保持作用，R端和S端同时为高电平时，所述RS触发器510的Q端仍能保持低电平，使G1可靠悬空。

三、取值选择

所述电压源407可取值为3V，即V-=3V，所述电阻401和所述电阻402的阻值比例可取值为1:1。

当VV<6V时：从而V+<V-，所述电压比较器408输出低电平；

当VV>6V时：从而V+>V-，所述电压比较器408输出高电平，即这时的VTH=6V。

在所述智能功率模块10正常工作时，VV一般为15V，远大于6V，所以能使所述电压比较器408可靠输出高电平；在所述智能功率模块10停止工作时，VV从15V开始下降，由于稳压电容等的作用，开始时会下降得很快，一般会很快达到4～5V以下的电压，而要完全到达0V会有一个比较长的拖尾，因为V_TH设置成6V，所以所述电压比较器408能在VV开始掉电的瞬间就做出反应，让G1迅速进入悬空状态。

当然，对于开关器件而言，选择方式有很多，即本领域技术人员能够根据自身的实际需求，实现对开关器件的选择。比如作为另一种较为具体的实施方式，图7示出了根据本实用新型的另一个实施例的静电保护装置的整体器件连接结构示意图。

如图7所示，将光耦411等替换成MOSFET管412等，其具体结构包括：

所述非门404的输出端与MOSFET管412的漏极相连，所述RS触发器410的Q输出端与所述MOSFET管412的栅极相连，所述MOSFET管412的衬底与源极相连并接G1。

所述非门504的输出端与MOSFET管512的漏极相连，所述RS触发器510的Q输出端与所述MOSFET管512的栅极相连，所述MOSFET管512的衬底与源极相连并接G2。

所述非门604的输出端与MOSFET管612的漏极相连，所述RS触发器610的Q输出端与所述MOSFET管612的栅极相连，所述MOSFET管612的衬底与源极相连并接G3。

MOSFET管（即MOSFET管412、MOSFET管512或MOSFET管612）在此处作为模拟开关，作用光耦（即光耦411、光耦511或光耦611）类似：

当MOSFET管的栅极为高电平时，MOSFET管的漏极与源极导通；当MOSFET管的栅极为低电平时，MOSFET管的漏极与源极截止。

当然，基于不同的需求和应用场合，用户可以选择实际使用光耦或MOSFET管等不同的开关器件；如光耦的导通和隔离效果相对更好，而MOSFET管的成本则相对更高。

以上述的实施例二为例，图8示出了根据本实用新型的一个实施例的包含静电保护装置的智能功率模块的结构示意图。

一、电路结构

如图8所示，根据本实用新型的一个实施例的包含静电保护装置40的智能功率模块10的结构包括：

所述智能功率模块10的VDD端作为控制电路11的低压区电源正极VCC、静电增强电路（相当于上述的静电保护装置）40的电源正极VV，并与PMOS管50的VDD是所述智能功率模块10的低压区供电电源，VDD一般为15V。

所述控制电路11的HIN1端作为所述智能功率模块10的U相上桥臂输入端UHIN；所述控制电路11的HIN2端作为所述智能功率模块10的V相上桥臂输入端VHIN；所述控制电路11的HIN3端作为所述智能功率模块10的W相上桥臂输入端WHIN；所述控制电路11的LIN1端与所述静电增强电路40的E1端相连，并作为所述智能功率模块10的U相下桥臂输入端ULIN；所述控制电路11的LIN2端与所述静电增强电路40的E2端相连，并作为所述智能功率模块10的V相下桥臂输入端VLIN；所述控制电路11的LIN3端与所述静电增强电路40的E3端相连，并作为所述智能功率模块10的W相下桥臂输入端WLIN；在此，所述智能功率模块10的U、V、W三相的六路输入接收0～5V的输入信号。

所述控制电路11的GND端与所述静电增强电路40的电源负极GG相连，并作为所述智能功率模块10的低压区供电电源负端COM。

所述控制电路11的VB1端与PMOS管41的源极和衬底相连，并作为所述智能功率模块10的U相高压区供电电源正端UVB；所述控制电路11的OUT1端与所述PMOS管41的栅极、NMOS管42的栅极相连；所述PMOS管41的漏极与所述NMOS管42的漏极相连并记为HO1端，HO1端与U相上桥臂IGBT管21的栅极相连；所述控制电路11的VS1端与所述NMOS管42的源极和衬底、所述IGBT管21的射极、FRD管41的阳极、U相下桥臂IGBT管24的集电极、FRD管14的阴极相连，并作为所述智能功率模块10的U相高压区供电电源负端U。

所述控制电路11的VB2端与PMOS管44的源极和衬底相连，并作为所述智能功率模块10的V相高压区供电电源正端VVB；所述控制电路11的OUT2端与所述PMOS管44的栅极、NMOS管45的栅极相连；所述PMOS管44的漏极与所述NMOS管45的漏极相连并记为HO2端，HO2端与V相上桥臂IGBT管22的栅极相连；所述控制电路11的VS2端与所述NMOS管45的源极和衬底、所述IGBT管22的射极、FRD管12的阳极、U相下桥臂IGBT管25的集电极、FRD管15的阴极相连，并作为所述智能功率模块10的V相高压区供电电源负端V。

所述控制电路11的VB3端与PMOS管44的源极和衬底相连，并作为所述智能功率模块100的V相高压区供电电源正端VVB；所述控制电路11的OUT3端与所述PMOS管47的栅极、NMOS管48的栅极相连；所述PMOS管47的漏极与所述NMOS管48的漏极相连并记为HO3端，HO3端与W相上桥臂IGBT管23的栅极相连；所述控制电路11的VS3端与所述NMOS管48的源极和衬底、所述IGBT管23的射极、FRD管13的阳极、W相下桥臂IGBT管26的集电极、FRD管16的阴极相连，并作为所述智能功率模块10的W相高压区供电电源负端W。

所述IGBT管21的集电极、所述IGBT管22的集电极、所述IGBT管23的集电极、所述FRD管11的阴极、所述FRD管12的阴极、所述FRD管13的阴极相连，并作为所述智能功率模块10的高电压输入端P，P一般接300V。

所述控制电路11的OUT4端与所述PMOS管50的栅极、NMOS管51的栅极相连；所述PMOS管50的漏极与所述NMOS管51的漏极相连并记为LO1端，LO1端与所述静电增强电路40的D1端相连。

所述控制电路11的OUT5端与所述PMOS管53的栅极、NMOS管54的栅极相连；所述PMOS管53的漏极与所述NMOS管54的漏极相连并记为LO2端，LO2端与所述静电增强电路40的D2端相连。

所述控制电路11的OUT6端与所述PMOS管56的栅极、NMOS管57的栅极相连；所述PMOS管56的漏极与所述NMOS管57的漏极相连并记为LO3端，LO3端与所述静电增强电路40的D3端相连。

所述静电增强电路40的G1端与所述U相下桥臂IGBT管24的栅极相连；所述静电增强电路40的G2端与所述V相下桥臂IGBT管25的栅极相连；所述静电增强电路40的G3端与所述W相下桥臂IGBT管26的栅极相连。

所述NMOS管51的衬底与源极、所述NMOS管54的衬底与源极、所述NMOS管57的衬底与源极相连，并接所述智能功率模块10的低压区供电电源负端COM。

所述IGBT管24的射极、所述IGBT管25的射极、所述IGBT管26的射极、所述FRD管14的阳极、所述FRD管15的阳极、所述FRD管16的阳极相连，并接采样电阻33的一端，并作为所述智能功率模块10的电流检测端ISO。所述电阻33的另一端接所述智能功率模块10的低压区供电电源负端COM。

二、工作原理

1、所述控制电路11的作用是：

接收UHIN、VHIN、WHIN、ULIN、VLIN、WLIN六个输入端的0～5V信号，分别传到输出端HO1、HO2、HO3和LO1、LO2、LO3，其中HO1、HO2、HO3是VS～VS+15V的逻辑信号，LO1、LO2、LO3是0～15V的逻辑信号。它与现有技术的所述控制电路1000的作用完全相同。

2、所述静电增强电路40的作用是：

1）在所述智能功率模块10不通电时，G1、G2、G3被隔离而不与其他引脚发生电连接。

2）当所述智能功率模块10通电后，如果未获取到D1、D2、D3的高电平信号，G1、G2、G3继续被隔离而不与其他引脚发生电连接；当D1、D2、D3分别出现第一个高电平，G1、G2、G3分别与所述静电增强电路40内部电路产生电连接，并且分别输出与D1、D2、D3相同的电信号；以及

当所述智能功率模块10的低压区供电电源VDD的电压低于某一值时，G1、G2、G3重新被隔离。

以上结合附图详细说明了本实用新型的技术方案，本实用新型提出了一种静电保护装置、一种智能功率模块和一种变频家电，可以实现下述技术效果：

当智能功率模块的供电电源电压比较低或者没有电压，说明智能功率模块处于或将进入停止工作状态，因为静电增强电路的作用，下桥臂的三个IGBT管的栅极悬空而不与智能功率模块的任何裸露在外的引脚产生电连接，所以外部的静电不能对下桥臂的三个IGBT管的栅氧构成电压冲击，有效杜绝了静电将智能功率模块下桥臂的三个IGBT管损坏的风险。

当智能功率模块的供电电源电压比较高，说明智能功率模块处于正常工作状态，因为静电增强电路的作用，与下桥臂的三个IGBT管栅极相连的G1、G2、G3产生与LO1、LO2、LO3一样的信号，正常驱动下桥臂的三个IGBT管工作。

因为智能功率模块处于非工作状态时的IGBT管的静电耐量不再与IGBT管栅氧的厚度有关，所以，用于此种结构的智能功率模块的IGBT管的栅氧的厚度可以设计得很薄，使IGBT管的栅电容非常小，开关速度非常快，从而使IGBT管实际工作时的发热量很小，提高了智能功率模块的性能和长期可靠性，延长了智能功率模块的寿命。

此种结构的智能功率模块的电路板在设计时再无需考虑到对智能功率模块的静电保护，大幅降低了电路板设计的难度和制作成本，并且能够确保使用了此种结构的智能功率模块的系统工作在静电条件更恶劣的环境中而不受到损坏。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种静电保护装置，其特征在于，包括：

状态判断模块，连接至智能功率模块，用于判断所述智能功率模块的电源供电状况；

连接控制模块，连接至所述状态判断模块，用于在所述状态判断模块判定所述电源供电状况为停止供电的情况下，断开所述智能功率模块中的任一IGBT管的栅极与所述智能功率模块中的驱动芯片上对应的输出端的连接，以及在所述状态判断模块判定所述电源供电状况为正常供电的情况下，恢复所述任一IGBT管的栅极与所述驱动芯片上对应的输出端的连接。

2.根据权利要求1所述的静电保护装置，其特征在于，所述状态判断模块包括：

第一端，连接至所述任一IGBT管对应的供电端，检测对应于所述任一IGBT管的供电电压；

第二端，连接至所述任一IGBT管对应的接地端，检测对应于所述任一IGBT管的接地电压；

电压比较电路，连接至所述第一端和所述第二端，在所述供电电压与所述接地电压的电压差值大于或等于预设电压值时，判定所述电源供电状况为正常供电，在所述电压差值小于所述预设电压值时，判定所述电源供电状况为停止供电。

3.根据权利要求2所述的静电保护装置，其特征在于，当所述任一IGBT管为任一相的下桥臂时，所述任一IGBT管对应的供电端为所述驱动芯片的电源输入端，所述任一IGBT管对应的接地端为所述驱动芯片的接地端。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的静电保护装置，其特征在于，所述连接控制模块包括开关器件；

其中，所述开关器件包括：

控制端，连接至所述状态判断模块，在所述电源供电状况为正常供电时，向受控端发送导通指令，以及在所述电源供电状况为停止供电时，向受控端发送断开指令；

所述受控端，连接在所述任一IGBT管的栅极和所述驱动芯片上对应的输出端之间，用于根据所述导通指令或所述断开指令，导通或断开所述任一IGBT管的栅极和所述驱动芯片上对应的输出端。

5.一种静电保护装置，其特征在于，包括：

状态判断模块，连接至智能功率模块，用于判断所述智能功率模块的电源供电状况；

电平采样模块，连接至任一IGBT管在所述智能功率模块中的驱动芯片上对应的输出端或所述驱动芯片上对应于所述输出端的输入端，用于采样对应于所述任一IGBT管的驱动信号的逻辑电平状态；

连接控制模块，连接至所述状态判断模块和所述电平采样模块，用于在所述逻辑电平状态为低电平或所述电源供电状况为停止供电的情况下，断开所述智能功率模块中的任一IGBT管的栅极与所述智能功率模块中的驱动芯片上对应的输出端的连接，以及在所述逻辑电平状态为高电平且所述电源供电状况为正常供电的情况下，恢复所述任一IGBT管的栅极与所述驱动芯片上对应的输出端的连接。

6.根据权利要求5所述的静电保护装置，其特征在于，所述连接控制模块包括：

触发器，所述触发器包括：

复位端，连接至所述状态判断模块，用于获取所述电源供电状况；

置位端，连接至所述电平采样模块，用于获取对应于所述任一IGBT管的驱动信号的逻辑电平状态；

输出端，在所述逻辑电平状态为高电平且所述电源供电状况为正常供电的情况下，输出恢复信号，否则输出断开信号；

开关器件，所述开关器件分别连接至所述触发器的输出端、所述任一IGBT管的栅极和所述驱动芯片上对应的输出端，在接收到所述恢复信号的情况下，导通所述任一IGBT管的栅极和所述驱动芯片上对应的输出端，以及在接收到所述断开信号的情况下，断开所述任一IGBT管的栅极和所述驱动芯片上对应的输出端。

7.根据权利要求6所述的静电保护装置，其特征在于，所述开关器件包括：

开关管，所述开关管的驱动端连接至所述触发器的输出端、输出端连接至所述任一IGBT管的栅极、输入端连接至所述驱动芯片上对应的输出端，其中，所述开关管在所述恢复信号为高电平信号的情况下，根据所述恢复信号饱和导通，以及在所述断开信号为低电平信号的情况下，根据所述断开信号为截止。

8.根据权利要求6所述的静电保护装置，其特征在于，所述开关器件包括：

光耦合器，所述光耦合器的发光件连接至所述触发器的输出端、受光件连接在所述任一IGBT管的栅极和所述驱动芯片上对应的输出端之间，其中，所述发光件在接收到所述恢复信号时发光，以控制所述受光件导通，以及在接收到所述断开信号时不发光，以控制所述受光件断开。

9.一种智能功率模块，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-8中任一项所述的静电保护装置。

10.一种变频家电，其特征在于，包括如权利要求9所述的智能功率模块。