CN213637484U - 保护电路、上桥驱动芯片、驱动芯片及智能功率模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种保护电路、上桥驱动芯片、包含上桥驱动功能的驱动芯片及智能功率模块；其中的一种保护电路，应用于上桥驱动电路中，所述上桥驱动电路包括自举模块与上桥驱动模块，所述自举模块与所述上桥驱动模块集成于同一芯片中；所述保护电路包括一二极管，所述二极管一端连接所述自举模块的输入端，所述二极管另一端连接所述上桥驱动模块的输出反馈端。本实用新型在自举模块的输入端与上桥驱动电路的输出反馈端之间增设耐压能力较强的二极管，在不影响上桥驱动功能模块正常工作的情况下构建新的静电释放回路，避免静电释放击穿自举二极管。

Description

保护电路、上桥驱动芯片、驱动芯片及智能功率模块

技术领域

本实用新型涉及集成电路领域，尤其涉及保护电路、上桥驱动芯片、驱动芯片及智能功率模块。

背景技术

对于现有由上桥和下桥驱动的IPM产品(智能功率模块)，在设计时将自举模块集成于上桥驱动芯片(芯片，是指一片晶圆切割后的一个独立的晶粒)内部，以优化产品内部结构，提高芯片性能。如图1、2所示，该自举电压输入端Vboot端通过自举二极管与电源端VCCH相连，共用接地端。当高电压门HVG (High Voltage Gate)的输入电压，即自举电压输入端Vboot与芯片电源端Vcc 经自举二极管的总电压高于U、V、W模块输出反馈端的电压，且高于阈值，则驱动信号经驱动信号输入端输入，由驱动输出端输出，从而实现控制。但由于自举二极管的耐压能力偏弱，在产品规格标准中工作电压范围为0V～610V的电压。而自举电压输入端Vboot端产生静电释放且峰值大于610V时，其路径为自举电压输入端Vboot端经自举二极管、电源端VCCH到接地端，自举二极管就有可能受静电击穿，产生不可恢复的损坏，从而导致上桥驱动芯片失效。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种保护电路，在自举模块的输入端与上桥驱动电路的输出反馈端之间增设耐压能力较强的二极管，构建新的静电释放回路，避免静电击穿自举二极管。

本实用新型的目的之二在于提供一种保护电路，在自举模块的输入端与上桥驱动电路的输出反馈端之间增设三个耐压能力较强的二极管，构建新的静电释放回路，避免静电击穿自举二极管。

本实用新型的目的之三在于提供一种上桥驱动芯片、包含上桥驱动功能的驱动芯片，在自举模块的输入端与上桥驱动模块的输出反馈端之间增设三个耐压能力较强的二极管，在不影响上桥驱动功能正常工作的情况下构建新的静电释放回路，避免静电释放击穿自举二极管。

本实用新型的目的之四在于提供一种智能功率模块，包括上述的上桥驱动芯片或者包含上桥驱动功能的驱动芯片，在自举模块的输入端与上桥驱动模块的输出反馈端之间增设三个耐压能力较强的二极管，在不影响上桥驱动功能正常工作的情况下构建新的静电释放回路，避免静电释放击穿自举二极管。

本实用新型的目的之一采用如下技术方案实现：

一种保护电路，应用于上桥驱动电路中，所述上桥驱动电路包括自举模块与上桥驱动模块，所述自举模块与所述上桥驱动模块集成于同一芯片中；所述保护电路包括一二极管，所述二极管一端连接所述自举模块的输入端，所述二极管另一端连接所述上桥驱动模块的输出反馈端。

本实用新型的目的之二采用如下技术方案实现：

一种保护电路，应用于上桥驱动电路中，其特征在于，所述上桥驱动电路包括自举模块与上桥驱动模块，所述自举模块与所述上桥驱动模块集成于同一芯片中，所述自举模块与所述上桥驱动模块连接；所述保护电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管，所述自举模块包括第一输入端、第二输入端、第三输入端，所述上桥驱动模块还包括第一输出反馈端、第二输出反馈端与第三输出反馈端，所述第一二极管一端连接所述第一输入端，另一端连接所述第一输出反馈端；所述第二二极管一端连接所述第二输入端，另一端连接所述第二输出反馈端；所述第三二极管一端连接所述第三输入端，另一端连接所述第三输出反馈端。

进一步地，所述保护电路、所述自举模块与所述上桥驱动模块集成于同一芯片中；或所述保护电路独立于集成自举模块与所述上桥驱动模块的芯片结构之外。进一步地，所述第一二极管、第二二极管与第三二极管的负极分别连接第一输入端、第二输入端与第三输入端；所述第一二极管、第二二极管与第三二极管的正极分别连接第一输出反馈端、第二输出反馈端与第三输出反馈端。

进一步地，所述上桥驱动模块的第一输出反馈端、第二输出反馈端、第三输出反馈端为正相输出反馈端；所述上桥驱动模块还包括第四输出反馈端、第五输出反馈端与第六输出反馈端，所述第四输出反馈端、第五输出反馈端与第六输出反馈端为反相输出反馈端，且所述第一输出反馈端与第四输出反馈端、第二输出反馈端与第五输出反馈端、第三输出反馈端与第六输出反馈端短接。

进一步地，所述第一二极管、第二二极管与第三二极管均为瞬态二极管。

进一步地，所述瞬态二极管的击穿电压为24V，最大反向电压耐压值为 15000V。

本实用新型的目的之三采用如下技术方案实现：

一种上桥驱动芯片，所述上桥驱动芯片包括如上任一所述的一种保护电路与上桥驱动电路。

本实用新型的目的之四采用如下技术方案实现：

一种包含上桥驱动功能的驱动芯片，包括如上任一所述的一种保护电路与一种包含上桥驱动电路的驱动芯片。

本实用新型的目的之五采用如下技术方案实现：

一种智能功率模块，包括如上所述的一种上桥驱动芯片或者包括如上所述的一种包含上桥驱动功能的驱动芯片。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型提供的保护电路，应用于上桥驱动电路中，通过在自举模块的输入端与上桥驱动电路的输出反馈端之间增设耐压能力较强的二极管，构成新的静电释放回路。当自举模块产生静电释放时，二极管两端从高阻抗迅速转变为低阻抗，静电由新的静电释放回路直接流向上桥驱动电路的输出反馈端，避免静电击穿自举模块内的自举二极管。

(2)本实用新型提供的上桥驱动芯片、包含上桥驱动功能的驱动芯片及智能功率模块，通过在自举模块的输入端与上桥驱动电路的输出反馈端之间增设耐压能力较强的二极管，构成新的静电释放回路。在自举模块产生静电释放时，二极管两端由高阻抗转变为低阻抗，静电由新的静电释放回路直接流向上桥驱动芯片或包含上桥驱动功能的驱动芯片的输出反馈端，在不影响上桥驱动芯片或包含上桥驱动功能的驱动芯片或智能功率模块的正常工作的情况下，释放静电，保护芯片内部结构。

附图说明

图1为现有技术中上桥驱动芯片的结构示意图；

图2为现有技术中上桥驱动芯片中局部电路示意图；

图3为本实用新型所提供实施例二的上桥驱动电路和保护电路的原理示意图；

图4为本实用新型所提供实施例二的静电测试实验数据图；

图5为本实用新型所提供实施例二的保护电路静电实验测试前数据图；

图6为本实用新型所提供实施例二的保护电路静电实验测试后数据图；

图7为本实用新型所提供实施例三的上桥驱动芯片结构示意图；

图8为本实用新型所提供实施例四的一种包含上桥驱动功能的驱动芯片结构示意图；

图9为本实用新型所提供实施例五的一种智能功率模块的结构示意图；

图10为本实用新型所提供实施例五的一种智能功率模块的结构示意图；

图11为本实用新型所提供实施例五的一种智能功率模块的保护电路与上桥驱动芯片的配合示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例一

本实用新型提供了一种保护电路，应用于现有的上桥驱动电路中。所述上桥驱动电路包括自举模块与上桥驱动模块，所述自举模块与所述上桥驱动模块连接，且自举模块与上桥驱动模块集成于同一芯片中。所述保护电路包括一二极管，所述二极管一端连接所述自举模块的输入端，所述二极管另一端连接所述上桥驱动模块的输出反馈端。

一种优选的实施方式为所述保护电路为独立的结构，二极管独立于包含自举模块与上桥驱动模块的芯片之外，可直接应用于现有已集成自举模块与上桥驱动模块的芯片中。另一种优选的实施方式，所述保护电路与所述自举模块、上桥驱动模块集成于同一芯片内部之内，以缩小所述芯片的体积。

所述二极管为瞬态二极管TVS，击穿电压为24V，最大反向电压耐压值为15000V。由于所述瞬态二极管在自举模块与上桥驱动模块之间构成一新的静电释放回路，当自举模块的输入端VBOOT端产生静电释放时，瞬态二极管两端由高阻抗迅速转变为低阻抗，静电通过自举模块的输入端，即VBOOT端经瞬态二极管直接流向上桥驱动模块的输出反馈端，无需经过上桥驱动模块，对所述上桥驱动模块的内部不产生影响，避免静电释放时击穿所述自举二极管，保护上桥驱动电路。

实施例二

如图3所示，本实用新型提供了一种保护电路，可应用于现有的上桥驱动电路中。所述上桥驱动电路包括了包括自举模块与上桥驱动模块，所述自举模块与所述上桥驱动模块连接。为更好的提升上桥驱动电路的性能，所述自举模块集成于所述上桥驱动电路内。

一种优选的实施方式为所述保护电路为独立的结构，二极管独立于包含自举模块与上桥驱动模块的芯片之外，可直接应用于现有已集成自举模块与上桥驱动模块的芯片中。另一种优选的实施方式，所述保护电路与所述自举模块、上桥驱动模块集成于同一芯片内部之内，以缩小所述芯片的体积。

所述保护电路包括了第一二极管、第二二极管、第三二极管。所述自举模块包括第一输入端、第二输入端、第三输入端，所述上桥驱动模块还包括第一输出反馈端、第二输出反馈端与第三输出反馈端，所述第一二极管一端连接所述第一输入端，另一端连接所述第一输出反馈端；所述第二二极管一端连接所述第二输入端，另一端连接所述第二输出反馈端；所述第三二极管一端连接所述第三输入端，另一端连接所述第三输出反馈端。

在本实施例中，所述第一二极管、第二二极管与第三二极管均为瞬态二极管，分别为图3中的TVS1、TVS2、TVS3。而自举模块的第一输入端、第二输入端、第三输入端为图3中的VBOOTu、VBOOTv、VBOOTw，而上桥驱动模块的正相输出反馈端，第一输出反馈端、第二输出反馈端与第三输出反馈端为图3中的OutU2、OutV2、OutW2。所述第一二极管TVS1、第二二极管TVS2 与第三二极管TVS3的负极分别连接自举模块的第一输入端VBOOTu、第二输入端VBOOTv与第三输入端VBOOTw，所述第一二极管TVS1、第二二极管 TVS2与第三二极管TVS3的正极分别连接第一输出反馈端OutU2、第二输出反馈端OutV2与第三输出反馈端OutW2。

上桥驱动模块还设置有反向输出反馈端，包括第四输出反馈端、第五输出反馈端与第六输出反馈端，分别为图3中的OutU1、OutV1、OutW1。且所述第一输出反馈端OutU2与第四输出反馈端OutU1、第二输出反馈端OutV2与第五输出反馈端OutV1、第三输出反馈端OutW2与第六输出反馈端OutW1短接。

由于所述瞬态二极管在自举模块与上桥驱动模块之间构成一新的静电释放回路，如图3中静电释放的路径所示，当自举模块的第一输入端VBOOTu、第二输入端VBOOTv或第三输入端VBOOTw产生静电释放时，第一二极管TVS1、第二二极管TVS2或第三二极管TVS3两端由高阻抗迅速转变为低阻抗，静电通过第一输入端VBOOTu、第二输入端VBOOTv或第三输入端VBOOTw，经第一二极管TVS1、第二二极管TVS2或第三二极管TVS3直接流向上桥驱动模块第一输出反馈端OutU2、第二输出反馈端OutV2与第三输出反馈端OutW2。而由于第一输出反馈端OutU2与第四输出反馈端OutU1、第二输出反馈端OutV2 与第五输出反馈端OutV1、第三输出反馈端OutW2与第六输出反馈端OutW1 短接，静电释放的路径直接由第四输出反馈端OutU1、第五输出反馈端OutV1 或第六输出反馈端OutW1输出所述上桥驱动模块，无需经过上桥驱动模块，对所述上桥驱动模块的内部不产生影响，避免静电释放时击穿所述自举二极管，保护上桥驱动电路。

如图4所示，为静电测试的实验数据。图5为静电测试前TVS通过自举二极管测试的数据，图6为静电测试后TVS通过自举二极管复测的数据。未增加保护电路之前，所述自举二极管在1.7KV的静电下被击穿。而在增加保护电路之后，在最高静电15KV时仍可正常工作，保护上桥驱动模块与自举模块不受静电击穿影响。

本实施例提供的保护电路，应用于现有的上桥驱动电路中，通过在自举模块的输入端与上桥驱动电路的输出反馈端之间增设耐压能力较强的二极管，构成新的静电释放回路。当自举模块产生静电释放时，二极管两端从高阻抗迅速转变为低阻抗，静电由新的静电释放回路直接流向上桥驱动电路的输出反馈端，不影响上桥驱动模块正常工作的前提下避免静电击穿自举模块内的自举二极管。

实施例三

如图7所示，本实用新型还提供一种上桥驱动芯片，所述上桥驱动芯片包括如实施例一或者实施例二所述的保护电路与上桥驱动电路。所述上桥驱动芯片内集成有自举模块，以优化上桥驱动电路的结构，提升其性能。其中保护电路的描述可参照如实施例一或实施例二所提供的保护电路的相应描述，在此不做赘述。

实施例四

如图8所示，本实用新型提供一种包含上桥驱动功能的驱动芯片，所述包含上桥驱动电路的驱动芯片包括如实施例一或实施例二所述的保护电路。所述包含上桥驱动电路的驱动芯片可为上下桥电路、H桥电路等驱动电路的芯片。其中保护电路的描述可参照如实施例一或实施例二所提供的保护电路的相应描述，在此不做赘述。

实施例五

如图9所示，本实用新型还提供一种智能功率模块，包括如实施例三所述的上桥驱动芯片或实施例四所述的包含上桥驱动功能的驱动芯片。图9、图10、图11中的IC1为上桥驱动芯片，IC2为下桥驱动芯片。如图9所示，所述保护电路为独立的结构，二极管独立于包含自举模块与上桥驱动模块的芯片之外，可直接应用于现有已集成自举模块与上桥驱动模块的芯片中。另一种优选的实施方式，如图10所示，所述保护电路与所述自举模块、上桥驱动模块集成于同一芯片内部之内，以缩小所述芯片的体积。图11中第一二极管为TRu，第二二极管为TRv，第三二极管为TRw。且第一二极管TRu、第二二极管TRv、第三二极管TRw连接所述上桥驱动芯片IC1。由于基于同一发明构思，本发明实施例所提供的智能功率模块的实现方式以及有益效果，可参照上述实施例中的相应描述，在此不再赘述。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种保护电路，应用于上桥驱动电路中，其特征在于，所述上桥驱动电路包括自举模块与上桥驱动模块，所述自举模块与所述上桥驱动模块集成于同一芯片中；所述保护电路包括一二极管，所述二极管一端连接所述自举模块的输入端，所述二极管另一端连接所述上桥驱动模块的输出反馈端。

2.一种保护电路，应用于上桥驱动电路中，其特征在于，所述上桥驱动电路包括自举模块与上桥驱动模块，所述自举模块与所述上桥驱动模块集成于同一芯片中，所述自举模块与所述上桥驱动模块连接；所述保护电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管，所述自举模块包括第一输入端、第二输入端、第三输入端，所述上桥驱动模块还包括第一输出反馈端、第二输出反馈端与第三输出反馈端，所述第一二极管一端连接所述第一输入端，另一端连接所述第一输出反馈端；所述第二二极管一端连接所述第二输入端，另一端连接所述第二输出反馈端；所述第三二极管一端连接所述第三输入端，另一端连接所述第三输出反馈端。

3.如权利要求1或2所述的保护电路，其特征在于，所述保护电路、所述自举模块与所述上桥驱动模块集成于同一芯片中；或所述保护电路独立于集成自举模块与所述上桥驱动模块的芯片结构之外。

4.如权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述第一二极管、第二二极管与第三二极管的负极分别连接第一输入端、第二输入端与第三输入端；所述第一二极管、第二二极管与第三二极管的正极分别连接第一输出反馈端、第二输出反馈端与第三输出反馈端。

5.如权利要求4所述的保护电路，其特征在于，所述上桥驱动模块的第一输出反馈端、第二输出反馈端、第三输出反馈端为正相输出反馈端；所述上桥驱动模块还包括第四输出反馈端、第五输出反馈端与第六输出反馈端，所述第四输出反馈端、第五输出反馈端与第六输出反馈端为反相输出反馈端，且所述第一输出反馈端与第四输出反馈端、第二输出反馈端与第五输出反馈端、第三输出反馈端与第六输出反馈端短接。

6.如权利要求5所述的保护电路，其特征在于，所述第一二极管、第二二极管与第三二极管均为瞬态二极管。

7.如权利要求6所述的保护电路，其特征在于，所述瞬态二极管的击穿电压为24V，最大反向电压耐压值为15000V。

8.一种上桥驱动芯片，其特征在于，所述上桥驱动芯片包括如权利要求1～7任一所述的一种保护电路与上桥驱动电路。

9.一种包含上桥驱动功能的驱动芯片，其特征在于，包括如权利要求1～7任一所述的一种保护电路与一种包含上桥驱动电路的驱动芯片。

10.一种智能功率模块，其特征在于，包括如权利要求8所述的一种上桥驱动芯片或者包括如权利要求9所述的一种包含上桥驱动功能的驱动芯片。

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