CN214705928U - 驱动芯片及半导体电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种驱动芯片及半导体电路，通过驱动桥臂输入端组接收的桥臂控制输入信号，并根据接收到的桥臂控制输入信号，通过桥臂驱动输出端组向桥臂模块输出桥臂驱动输出信号，以使桥臂模块对负载进行驱动控制；通过风机驱动电路的输入端与温度检测电路耦合连接，输出端与风机开关模块连接，风机连接在风机开关模块上，进而风机驱动电路根据温度检测电路检测到的当前温度，控制风机开关模块的通断，以使风机开关模块控制风机的启动或停止，从而实现根据芯片电路内部温度的情况，驱动风机给芯片电路散热，避免芯片电路内部温度过高而烧坏芯片电路，在实现高压侧和/或低压侧驱动功能的同时提高了对芯片电路的散热降温效果。

Description

驱动芯片及半导体电路

技术领域

本实用新型涉及一种驱动芯片及半导体电路，属于半导体电路应用技术领域。

背景技术

半导体电路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。半导体电路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。半导体电路一方面接收MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)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。与传统分立方案相比，半导体电路以其高集成度、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，是变频调速，冶金机械，电力牵引，伺服驱动，以及变频家电的一种理想电力电子器件。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：目前半导体电路都集成一个功能模块，或集成多个不同功能模块，集成度高，体积小，升温快。采用外加散热器散热，难以满足半导体电路的散热，在一些应用环境非常差场合，容易出现半导体电路温度过高，进而烧坏半导体电路，另外现有的半导体电路无法根据自身的温度进行自适应降温调节，降温效果差。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的设计、制备及应用半导体电路过程中，容易出现半导体电路温度过高，进而烧坏半导体电路，另外现有的半导体电路无法根据自身的温度进行自适应降温调节，降温效果差的问题。提供一种驱动芯片及半导体电路。

具体地，本实用新型公开一种驱动芯片，包括：

桥臂驱动电路，桥臂驱动电路包括驱动桥臂输入端组和桥臂驱动输出端组，桥臂驱动电路配置为根据桥臂驱动输入端组接收到的桥臂控制输入信号，通过桥臂驱动输出端组向桥臂模块输出桥臂驱动输出信号；

温度检测电路，温度检测电路用于检测当前温度；

风机驱动电路，风机驱动电路的输入端与温度检测电路耦合连接，风机驱动电路的输出端用于与风机开关模块耦合连接，风机驱动电路配置为根据温度检测电路检测到的当前温度，控制风机开关模块的通断，以使风机开关模块控制风机的启动或停止。

可选地，还包括连接在温度检测电路和风机驱动电路之间的风机驱动逻辑电路，风机驱动逻辑电路配置为根据当前温度，控制风机驱动电路工作，以使风机驱动电路控制风机开关模块的通断。

可选地，还包括PFC驱动电路，PFC驱动电路包括PFC驱动输入端组和PFC驱动输出端组，PFC驱动电路配置为根据PFC驱动输入端组接收到的PFC控制输入信号，通过PFC驱动输出端组向PFC开关模块输出PFC驱动输出信号。

可选地，桥臂驱动电路包括高压侧驱动电路和低压侧驱动电路；桥臂模块包括高压侧桥臂和低压侧桥臂；

高压侧驱动电路包括高压侧驱动输入端组和高压侧驱动输出端组，高压侧驱动电路配置为根据高压侧驱动输入端组接收到的高压侧控制输入信号，通过高压侧驱动输出端组向高压侧桥臂输出高压侧驱动输出信号；低压侧驱动电路包括低压侧驱动输入端组和低压侧驱动输出端组，低压侧驱动电路配置为根据低压侧驱动输入端组接收到的低压侧控制输入信号，通过低压侧驱动输出端组向低压侧桥臂输出低压侧驱动输出信号。

可选地，高压侧驱动电路包括高压侧电源输入端组、自举电路和耦合连接自举电路的高压侧欠压保护电路，自举电路耦合连接高压侧电源输入端组；自举电路配置为根据高压侧电源输入端组输入的电源信号，对高压侧驱动电路进行自举供电；高压侧欠压保护电路配置为根据自举电路的输出信号，对高压侧驱动电路进行欠压通断控制。

可选地，还包括电源电路和耦合连接电源电路的电源欠压保护电路；电源电路分别与高压侧驱动电路、低压侧驱动电路和PFC驱动电路耦合连接。

可选地，还包括过流保护电路、过压保护电路和过温保护电路；

过流保护电路的第一端耦合连接电源电路，过流保护电路的第二端分别耦合连接高压侧驱动电路、低压侧驱动电路和PFC驱动电路；过压保护电路的第一端耦合连接电源电路，过压保护电路的第二端分别耦合连接高压侧驱动电路、低压侧驱动电路和PFC驱动电路；过温保护电路的第一端耦合连接温度检测电路，过温保护电路的第二端分别耦合连接高压侧驱动电路、低压侧驱动电路和PFC驱动电路。

可选地，还包括互锁及死区电路、使能电路和报错电路；

互锁及死区电路耦合连接在高压侧驱动电路和低压侧驱动电路之间；使能电路分别与高压侧驱动电路、低压侧驱动电路和PFC驱动电路耦合连接；报错电路分别与过流保护电路、过压保护电路、过温保护电路和电源欠压保护电路耦合连接。

本实用新型还公开一种半导体电路，包括：

电路基板，电路基板上设有绝缘层；

电路层，电路层设置在绝缘层上；

多个引脚，多个引脚的第一端分别与电路层电性连接；

密封本体，密封本体包裹电路基板、以及连接有各引脚的电路层；

其中，各引脚的第二端分别从密封本体的第一侧面引出；电路层包括桥臂模块和风机开关模块，以及上述任意一项的驱动芯片；桥臂模块和风机开关模块分别耦合连接驱动芯片。

可选地，电路层还包括PFC开关模块，PFC开关模块与驱动芯片耦合连接。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

上述的驱动芯片的各实施例中，通过桥臂驱动电路的驱动桥臂输入端组接收的桥臂控制输入信号，并根据接收到的桥臂控制输入信号，通过桥臂驱动电路的桥臂驱动输出端组向桥臂模块输出桥臂驱动输出信号，以使桥臂模块对高压侧负载和/或低压侧负载进行驱动控制；通过风机驱动电路的输入端与温度检测电路耦合连接，风机驱动电路的输入端与风机开关模块耦合连接，风机连接在风机开关模块上，进而风机驱动电路根据温度检测电路检测到的当前温度，控制风机开关模块的通断，以使风机开关模块控制风机的启动或停止，从而实现根据芯片电路内部温度的情况，驱动风机给芯片电路散热，避免芯片电路内部温度过高而烧坏芯片电路，在实现高压侧和/或低压侧驱动功能的同时提高了对芯片电路的散热降温效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例的驱动芯片的第一电路结构示意图；

图2为本实用新型实施例的驱动芯片的第二电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例的半导体电路的电路结构示意图；

图4为本实用新型实施例的半导体电路的封装结构示意图。

附图标记：

驱动芯片100，桥臂驱动电路120，高压侧驱动电路122，自举电路312，高压侧欠压保护电路314，低压侧驱动电路124，温度检测电路130，风机驱动电路140，风机驱动逻辑电路150，PFC驱动电路160，电源电路170，电源欠压保护电路180，过流保护电路190，过温保护电路210，互锁及死区电路220，使能电路230，报错电路240，电路基板310，引脚320，密封本体330，键合线340。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在结构或功能不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本发明提到的半导体电路，是一种将功率开关器件和高压驱动电路等集成在一起，并在外表进行密封封装的一种电路模块，在电力电子领域应用广泛，如驱动电机的变频器、各种逆变电压、变频调速、冶金机械、电力牵引、变频家电等领域应用。这里的半导体电路还有多种其他的名称，如模块化智能功率系统(Modular Intelligent Power System，MIPS)、智能功率模块(Intelligent Power Module，IPM)，或者称为混合集成电路、功率半导体模块、功率模块等名称。在本发明的以下实施例中，统一称为模块化智能功率系统(MIPS)。

在一个实施例中，如图1所示，本实用新型提出一种驱动芯片，该驱动芯片100包括桥臂驱动电路120，温度检测电路130和风机驱动电路140。桥臂驱动电路120包括驱动桥臂输入端组(LIN1、LIN2、LIN3、HIN1、HIN2、HIN3)和桥臂驱动输出端组(LO1、LO2、LO3、HO1、HO2、HO3)，桥臂驱动电路120配置为根据桥臂驱动输入端组接收到的桥臂控制输入信号，通过桥臂驱动输出端组向桥臂模块输出桥臂驱动输出信号；温度检测电路130用于检测当前温度；风机驱动电路140的输入端与温度检测电路130耦合连接，风机驱动电路140的输出端用于与风机开关模块耦合连接，风机驱动电路140配置为根据温度检测电路130检测到的当前温度，控制风机开关模块的通断，以使风机开关模块控制风机的启动或停止。

其中，桥臂驱动电路120可用来驱动控制桥臂模块的导通或关断；桥臂模块可用来控制高压侧负载工作或低压侧负载工作，还可以用来分别控制高压侧负载和低压侧负载工作。桥臂模块可以是全桥臂模块，桥臂模块也可以是半桥臂模块。桥臂驱动电路120包括驱动桥臂输入端组(LIN1、LIN2、LIN3、HIN1、HIN2、HIN3)和桥臂驱动输出端组(LO1、LO2、LO3、HO1、HO2、HO3)，驱动桥臂输入端组可用来输入桥臂控制输入信号，驱动桥臂输入端组可包括多个高压侧驱动桥臂输入端(HIN1、HIN2、HIN3)和/或多个低压侧驱动桥臂输入端(LIN1、LIN2、LIN3)；驱动桥臂输出端组可用来输出桥臂驱动输出信号，驱动桥臂输出端组可包括多个高压侧驱动桥臂输出端(HO1、HO2、HO3)和/或多个低压侧驱动桥臂输出端(LO1、LO2、LO3)。温度检测电路130可包括温度传感器件(如热敏元件)，通过温度传感器件可检测温度传感器件所处位置(即芯片的内部电路)的当前温度。风机驱动电路140可用来驱动风机开关模块的通断，进而风机驱开关模块可根据风机驱动电路140的驱动控制，来进一步控制风机的启动或停止。在一个示例中，风机为散热风机，例如风机可以是12V(伏)直流风机。

具体地，通过对桥臂驱动电路120的驱动桥臂输入端组(LIN1、LIN2、LIN3、HIN1、HIN2、HIN3)输入桥臂控制输入信号，进而桥臂驱动电路的120驱动桥臂输入端组接收的桥臂控制输入信号，并根据接收到的桥臂控制输入信号，通过桥臂驱动电路120的桥臂驱动输出端组(LO1、LO2、LO3、HO1、HO2、HO3)向桥臂模块输出桥臂驱动输出信号，以使桥臂模块对高压侧负载和/或低压侧负载进行驱动控制，从而实现芯片的高压侧和/或低压侧驱动功能。

进一步的，通过风机驱动电路140的输入端与温度检测电路130耦合连接，风机驱动电路140的输入端与风机开关模块耦合连接，在风机与风机开关模块建立电性连接后，风机驱动电路根据温度检测电路130检测到的当前温度，控制风机开关模块的通断，以使风机开关模块控制风机的启动或停止，从而实现根据芯片电路内部温度的情况，驱动风机给芯片电路散热，避免芯片电路内部温度过高而烧坏芯片电路，在实现高压侧和/或低压侧驱动功能的同时提高了对芯片电路的散热降温效果。

在本实用新型的一些实施例中，如图1和2所示，驱动芯片100还包括连接在温度检测电路130和风机驱动电路140之间的风机驱动逻辑电路150，风机驱动逻辑电路150配置为根据当前温度，控制风机驱动电路140工作，以使风机驱动电路140控制风机开关模块的通断。

其中，风机驱动逻辑电路150具有逻辑处理功能，如风机驱动逻辑电路150可用来对温度数据进行处理，并根据处理结果，控制风机驱动电路140的工作。

具体地，基于风机驱动逻辑电路150耦合连接在温度检测电路130和风机驱动电路140之间，温度检测电路130可实时检测当前环境的温度，并将检测到的当前温度传输给风机驱动逻辑电路150，进而风机驱动逻辑电路150可将当前温度与温度阈值进行比较，在当前温度超过温度阈值时，控制风机驱动电路140工作，从而风机驱动电路140通过驱动风机开关模块的导通，进而启动风机进行散热，实现根据芯片电路内部温度的情况，驱动风机给芯片电路散热，

进一步的，风机驱动逻辑电路150可以是数字逻辑电路，例如，风机驱动逻辑电路150可对温度检测电路130传输的当前温度模拟信号进行转换得到当前温度数字信号，然后将当前温度数字信号与温度阈值进行比较处理，并根据处理的结果控制风机驱动电路140。

在一个示例中，风机驱动逻辑电路150还包含有温度保护、软起动、自动重启、保护模式选择等功能。

在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，驱动芯片100还包括PFC驱动电路160，PFC驱动电路160包括PFC驱动输入端组(PFCIN)和PFC驱动输出端组(PFCOUT)，PFC驱动电路160配置为根据PFC驱动输入端组(PFCIN)接收到的PFC控制输入信号，通过PFC驱动输出端组(PFCOUT)向PFC开关模块输出PFC驱动输出信号。

其中，PFC驱动电路160可用来控制PFC开关模块的通断，PFC驱动电路160包括PFC驱动输入端组(PFCIN)和PFC驱动输出端组(PFCOUT)，PFC驱动输入端组(PFCIN)可用来输入PFC控制输入信号，PFC驱动输入端组(PFCIN)可包括至少一个PFC驱动输入端；PFC驱动输出端组(PFCOUT)可用来输出PFC驱动输出信号，PFC驱动输出端组(PFCOUT)可包括至少一个PFC驱动输出端。PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)开关模块可用来提高设备的功率因数。需要说明的是，功率因数指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。功率因数可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高。在一个示例中，PFC开关模块可包括第一IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)、快恢复二极管和肖特基二极管等电路元件，第一IGBT的门极耦合连接PFC驱动电路的PFC驱动输出端组，快恢复二极管D2连接在第一IGBT的集电极和发射极之间，肖特基二极管连接在集电极和电源之间。

具体地，通过在驱动芯片100内设置PFC驱动电路160，并在驱动芯片100外设置PFC开关模块，且将PFC开关模块耦合连接在PFC驱动电路160的PFC驱动输出端组(PFCOUT)，进而在对PFC驱动电路160的PFC驱动输入端组(PFCIN)输入PFC控制输入信号时，PFC驱动电路160的PFC驱动输入端组(PFCIN)可接收PFC控制输入信号，并根据接收到的PFC控制输入信号，通过PFC驱动输出端组(PFCOUT)向PFC开关模块输出PFC驱动输出信号，以使PFC开关模块对相应的设备电路进行PFC调节，从而实现芯片的PFC驱动功能。

在本实用新型的一些实施例中，如图1和2所示，桥臂驱动电路120包括高压侧驱动电路122和低压侧驱动电路124；桥臂模块包括高压侧桥臂和低压侧桥臂；高压侧驱动电路122包括高压侧驱动输入端组(HIN1、HIN2、HIN3)和高压侧驱动输出端组(HO1、HO2、HO3)，高压侧驱动电路122配置为根据高压侧驱动输入端组接收到的高压侧控制输入信号，通过高压侧驱动输出端组向高压侧桥臂输出高压侧驱动输出信号；低压侧驱动电路包括低压侧驱动输入端组(LIN1、LIN2、LIN3)和低压侧驱动输出端组(LO1、LO2、LO3)，低压侧驱动电路124配置为根据低压侧驱动输入端组接收到的低压侧控制输入信号，通过低压侧驱动输出端组向低压侧桥臂输出低压侧驱动输出信号。

其中，高压侧驱动电路122可用来驱动控制高压侧桥臂的导通或关断；高压侧桥臂(即上桥臂)可用来控制高压侧负载工作。高压侧桥臂可以是全桥臂，高压侧桥臂也可以是半桥臂。高压侧驱动电路122包括高压侧驱动输入端组和高压侧驱动输出端组，高压侧驱动输入端组可用来输入高压侧控制输入信号，高压侧驱动输入端组可包括多个高压侧驱动输入端(如包括3个高压侧驱动输入端)；高压侧驱动输出端组可用来输出高压侧驱动输出信号，高压侧驱动输出端组可包括多个高压侧驱动输出端(如包括3个高压侧驱动输出端)。低压侧驱动电路124可用来驱动控制低压侧桥臂的导通或关断；低压侧桥臂(即下桥臂)可用来控制低压侧负载工作。低压侧桥臂可以是全桥臂，低压侧桥臂也可以是半桥臂。低压侧驱动电路包括低压侧驱动输入端组和低压侧驱动输出端组，低压侧驱动输入端组可用来输入低压侧控制输入信号，低压侧驱动输入端组可包括多个低压侧驱动输入端(如包括3个低压侧驱动输入端)；低压侧驱动输出端组可用来输出低压侧驱动输出信号，低压侧驱动输出端组可包括多个低压侧驱动输出端(如包括3个低压侧驱动输出端)。

具体地，通过对高压侧驱动电路122的高压侧驱动输入端组输入高压侧控制输入信号，进而高压侧驱动电路122的高压侧驱动输入端组接收的高压侧控制输入信号，并根据接收到的高压侧控制输入信号，通过高压侧驱动电路122的高压侧驱动输出端组向高压侧桥臂输出高压侧驱动输出信号，以使高压侧桥臂对高压侧负载进行驱动控制，从而实现芯片的高压侧桥臂的驱动功能。

进一步的，通过对低压侧驱动电路124的低压侧驱动输入端组输入低压侧控制输入信号，进而低压侧驱动电路124的低压侧驱动输入端组接收的低压侧控制输入信号，并根据接收到的低压侧控制输入信号，通过低压侧驱动电路124的低压侧驱动输出端组向低压侧桥臂输出低压侧驱动输出信号，以使低压侧桥臂对低压侧负载进行驱动控制，从而实现芯片的低压侧桥臂的驱动功能。

在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，高压侧驱动电路122包括高压侧电源输入端组(VB1、VS1、VB2、VS2、VB3、VS3)、自举电路312和耦合连接自举电路312的高压侧欠压保护电路314，自举电路312耦合连接高压侧电源输入端组；自举电路312配置为根据高压侧电源输入端组输入的电源信号，对高压侧驱动电路122进行自举供电；高压侧欠压保护电路314配置为根据自举电路的输出信号，对高压侧驱动电路122进行欠压通断控制。

具体地，高压侧电源输入端组可用来对输入工作电源。自举电路312是利用自举升压二极管和自举升压电容等电子元件，使电容放电电压和电源电压叠加，从而使电压升高。高压侧欠压保护电路314可用来检测高压侧驱动电路的欠压情况，并在检测到高压侧驱动电路处于欠压状态时，能够及时断开高压侧驱动电路的工作电源，进而起到对高压侧驱动电路的欠压保护作用。

在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，驱动芯片100还包括电源电路170和耦合连接电源电路170的电源欠压保护电路180；电源电路170分别与高压侧驱动电路122、低压侧驱动电路124和PFC驱动电路160耦合连接。

其中，电源电路170具有稳压作用，可用来稳定输出供芯片内部电路工作的电压(如5V电压)。电源欠压保护电路180可用来检测电源电路170的欠压情况，并在检测到电源电路处于欠压状态时，能够及时断开电源电路170的输出电源，进而起到对芯片内部电源的欠压保护作用。

具体地，基于电源欠压保护电路180耦合连接电源电路170，电源电路170分别与高压侧驱动电路122、低压侧驱动电路124和PFC驱动电路160耦合连接，进而电源电路170可分别向高压侧驱动电路122、低压侧驱动电路124和PFC驱动电路160稳定供电，同时电源欠压保护电路180可实时检测电源电路170的欠压情况，并在检测到电源电路170处于欠压状态时，能够及时断开电源电路170的输出电源，实现对高压侧驱动电路122、低压侧驱动电路124和PFC驱动电路160的工作电源欠压保护作用。

在一个示例中，电源电路可包括LDO(low dropout regulator，低压差线性稳压器)电路和BANDGAP(带隙基准)电路，其中LDO电路可用来给驱动芯片内部所有电路和外部电路供给5V电压；BANDGAP电路可用来给驱动芯片内部所有电路和外部电路供给稳定的1.2V电压基准。

在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，驱动芯片100还包括过流保护电路190、过压保护电路(未示出)和过温保护电路210。过流保护电路190的第一端耦合连接电源电路170，过流保护电路190的第二端分别耦合连接高压侧驱动电路122、低压侧驱动电路124和PFC驱动电路160；过压保护电路(未示出)的第一端耦合连接电源电路170，过压保护电路的第二端分别耦合连接高压侧驱动电路122、低压侧驱动电路124和PFC驱动电路160；过温保护电路210的第一端耦合连接温度检测电路130，过温保护电路210的第二端分别耦合连接高压侧驱动电路122、低压侧驱动电路124和PFC驱动电路160。

其中，过流保护电路190可实现驱动芯片内部电路的过流保护功能。过压保护电路可实现驱动芯片内部电路的过压保护功能。过温保护电路210可实现驱动芯片内部电路的过温保护功能。

具体地，基于过流保护电路190的第一端耦合连接电源电路170，过流保护电路190的第二端分别耦合连接高压侧驱动电路122、低压侧驱动电路124和PFC驱动电路160，进而过流保护电路190可实时监测高压侧驱动电路122、低压侧驱动电路124和PFC驱动电路190的工作电流，并在监测到工作电流超过电流预警值时，能够及时切断芯片工作，进而能够防止芯片工作电流过高，而烧毁芯片，起到驱动芯片内部电路的过流保护作用。基于过压保护电路的第一端耦合连接电源电路170，过压保护电路的第二端分别耦合连接高压侧驱动电路122、低压侧驱动电路124和PFC驱动电路160，进而过压保护电路可实时监测高压侧驱动电路122、低压侧驱动电路124和PFC驱动电路160的工作电压，并在监测到工作电压超过电压预警值时，能够及时切断芯片工作，进而能够防止芯片工作电压过高，而烧毁芯片，起到驱动芯片内部电路的过压保护作用。基于过温保护电路210的第一端耦合连接温度检测电路130，过温保护电路210的第二端分别耦合连接高压侧驱动电路122、低压侧驱动电路124和PFC驱动电路160，进而过温保护电路210可根据温度检测电路检测到的当前温度，并在监测到当前温度超过温度预警值时，能够及时切断芯片工作，进而能够防止芯片工作电压过高，而烧毁芯片，起到对驱动芯片内部电路(高压侧驱动电路、低压侧驱动电路和PFC驱动电路)的过温保护作用。

在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，驱动芯片100还包括互锁及死区电路220、使能电路230和报错电路240。互锁及死区电路220耦合连接在高压侧驱动电路122和低压侧驱动电路124之间；使能电路230分别与高压侧驱动电路122、低压侧驱动电路124和PFC驱动电路160耦合连接；报错电路240分别与过流保护电路190、过压保护电路、过温保护电路210和电源欠压保护电路180耦合连接。

其中，互锁及死区电路220可用来实现同一个桥臂上下两个开关管不能同时导通，实现高压侧驱动电路122和低压侧驱动电路124之间的互锁和死区功能。使能电路230可用来控制信号的输入和输出。报错电路240可用来对当芯片内部出现欠压、过流、过压、过温等情况时，对外输出报错信号。

具体地，基于互锁及死区电路220耦合连接在高压侧驱动电路122和低压侧驱动电路124之间，进而能够使得高压侧驱动电路122的开关管和低压侧驱动电路124开关管不同时导通，实现高压侧驱动电路122和低压侧驱动电路124之间的互锁和死区功能。基于使能电路230分别与高压侧驱动电路122、低压侧驱动电路124和PFC驱动电路160耦合连接；进而使能电路230输出使得信号(如高电平)时，高压侧驱动电路122、低压侧驱动电路124和PFC驱动电路160的信号输入通道导通；若使能电路不输出信号(如低电平)时，则高压侧驱动电路122、低压侧驱动电路124和PFC驱动电路160的信号输入通道关闭。基于报错电路240分别与过流保护电路190、过压保护电路、过温保护电路220和电源欠压保护电路180耦合连接，进而当检测到芯片内部出现欠压、过流、过压、过温等情况时，报错电路可对外输出报错信号，提醒用户芯片出现故障。

在一个示例中，驱动芯片还集成了振荡器，其中振荡器可以是占空比可调振荡器。例如可根据温度检测电路检测到的驱动芯片当前温度高低，控制MOS管占空比，进而实现调节风扇的散热功率。其中温度越高，MOS的占空比越大。

在一个实施例中，如图3和4所示，本实用新型提出一种模块化智能功率系统(以下简称MIPS)，该MIPS包括电路基板310、电路层(未示出)、多个引脚320和密封本体330；电路基板310上设有绝缘层(未示出)；电路层设置在绝缘层上；多个引脚320的第一端分别与电路层电性连接；密封本体330包裹电路基板310、以及连接有各引脚320的电路层；其中，各引脚320的第二端分别从密封本体330的第一侧面引出；电路层包括桥臂模块和风机开关模块，以及上述任意一项的驱动芯片100；桥臂模块和风机开关模块分别耦合连接驱动芯片100。

其中，电路基板310可用于承载整个MIPS的电路及相应的元器件。电路基板310可由金属材料制成，如1100、5052等材质的铝构成的矩形板材，其厚度相对其它层厚很多，一般为0.8mm至2mm，常用的厚度为1.5mm，主要实现导热和散热作用。又如，电路基板还可以是其它的导热性良好的金属材料制成，例如，可以是铜材质的矩形板材。需要说明的是，本申请的电路基板310形状不限定于是矩形形状，还可以是圆形或梯形等形状。

绝缘层可用来防止电路层与电路基板310进行导电。绝缘层设置于电路基板310的表面，其厚度相对电路基板较薄，一般在50um至150um，常用为110um。在绝缘层上设置电路层，使得电路层与电路基板之间绝缘，电路层上设有驱动芯片、桥臂模块和风机开关模块等内部电路。驱动芯片100、桥臂模块和风机开关模块之间通过金属线电性连接。

其中，引脚320可用来传输信号至电路层上的相应内部电路，还可用来将电路层上的相应内部电路输出的信号传输给外部模块。多个引脚320可根据传输信号的电压强弱不同划分为若干各低压引脚和若干个高压引脚。低压引脚指的是用于传输低压逻辑控制信号的引脚端子，多个低压引脚设置在电路基板的至少一侧边缘处，且低压引脚与电路基板310上的电路层电性连接；多个低压引脚通过焊接如锡膏焊的方式焊接到电路基板310上的电路层的焊盘，以此实现与电路基板310上的电路层电性连接。高压引脚指的是用于传输高压功率输出信号的引脚端子，多个高压引脚设置在电路基板310的至少一侧边缘处，且高压引脚与电路基板310上的电路层电性连接；多个高压引脚通过焊接如锡膏焊的方式焊接到电路基板310上的电路层的焊盘，以此实现与电路基板310上的电路层电性连接。

引脚320的材质可采用C194(-1/2H)板料(化学成分：Cu(≧97.0)、Fe：2.4、P：0.03、Zn：0.12)或KFC(-1/2H)板料(化学成分：Cu(≧99.6)、Fe：0.1(0.05～0.15)、P：0.03(0.025～0.04))，通过冲压或蚀刻工艺对0.5mm的C194或KFC板料进行加工，再对表面进行先镀镍厚度0.1-0.5um，再镀锡厚度2-5um；通过特定设备将引脚320多余的连筋切除并整形成所需形状。

需要说明的是，各引脚320从密封本体330的第一侧面穿出后，通过折弯工艺，将各引脚折弯，得到第一折弯端，然而再对第一折弯端的末端折弯，得到第二折弯端。其中第一折弯端可平行于电路基板330。

桥臂模块可包括高压侧桥臂(即上桥臂模块)和/或低压侧桥臂(即下桥臂模块)，桥臂模块可包括IGBT和快恢复二极管，IGBT和快恢复二极管分别采用银胶或焊锡粘接到电路基板上；IGBT和快恢复二极管分别采用金、铜或铝等键合线连接在电路层上。在一个示例中，快恢复二极管为高压快恢复二极管。风机开关模块可包括功率MOS管和快恢复二极管；功率MOS管和快恢复二极管分别采用银胶或焊锡粘接到电路基板上；功率MOS管和快恢复二极管分别采用金、铜或铝等键合线连接在电路层上。驱动芯片采用银胶或焊锡粘接到电路基板上，驱动芯片100可通过采用金、铜或铝等键合线连接在电路层上，且可采用采用金、铜或铝等键合线分别与功率MOS管、IGBT连接。

密封本体330可用来对电性连接有多个引脚320和电路层的电路基板进行塑封，使得将电路基板310、以及连接有各引脚320、桥臂模块和风机开关模块的电路层包裹在密封本体330内，起到保护内部的线路，以及绝缘耐压的作用。密封本体330在制备过程中，可通过塑封工艺，采用塑封模具将电性连接有多个引脚320、桥臂模块和风机开关模块的电路基板310塑封在密封本体330内。密封本体330的材料可以是热固性高分子，如环氧树脂、酚醛树脂、硅胶、氨基、不饱和树脂；为了提高散热能力，密封本体可以为含有金属、陶瓷、氧化硅、石墨烯等粉末或纤维的复合材料。在一个示例中，密封本体330采用的材料可以是以环氧树脂为基体树脂，以高性能酚醛树脂为固化剂，加入硅微粉等为填料，以及添加多种助剂混配而成的模塑料。

可根据不同的设计要求，设计不同形状的塑封模具，进而可塑封得到不同形状结构的密封本体330。例如，密封本体330可以是长方体结构。通过使用热塑性树脂的注入模模制方式或使用热硬性树脂的传递模模制方式，将电路基板310、以及连接有各引脚320、桥臂模块和风机开关模块的电路层包裹起来起到保护作用。

在一个示例中，电路层还包括PFC开关模块，PFC开关模块耦合连接驱动芯片。PFC开关模块可包括功率IGBT、肖特基二极管和快恢复二极管。IGBT、肖特基二极管和快恢复二极管分别采用银胶或焊锡粘接到电路基板上；IGBT、肖特基二极管和快恢复二极管分别采用金、铜或铝等键合线连接在电路层上。

在一个示例中，电路层包括电路布线层(未示出)，以及配置于电路布线层上的电路元件；电路布线层设于绝缘层上。电路元件包括桥臂模块相应的电路元件(如IGBT和快恢复二极管)、风机开关模块相应的电路元件(如功率MOS管、肖特基二极管和快恢复二极管)、PFC开关模块(如IGBT、肖特基二极管和快恢复二极管)相应的电路元件和驱动芯片(如二极管、晶体管、电阻和电容等)相应的电路元件。

其中，电路布线层由铜等金属构成且和电路基板绝缘，电路布线层包括由蚀刻的铜箔构成电路线路，线路层厚度也较薄，如70um左右。在一个示例中，电路布线层还包括靠近电路基板的侧边位置设置的焊盘，可以采用2盎司铜箔形成上述的电路布线层。最后在电路布线层上还可以涂覆一层较薄的绿油层，以起到线路隔离作用，隔断电路线路与电路线路之间的电连接。多个电路元件设在电路布线层上，多个电路元件之间或者电路元件与电路布线层之间可通过金属线电连接；电路元件可通过焊接的方式与电路布线层固定。

在一个示例中，绝缘层覆盖电路基板至少一个表面形成。且形成密封层的环氧树脂等树脂材料内可高浓度填充氧化铝、碳化硅铝等填料提高热导率，为了提高热导率，填料可采用角形，为了规避填料损坏电路元件表面的风险，填料可采用球形。引脚一般采用铜等金属制成，铜表面通过化学镀和电镀形成一层镍锡合金层，合金层的厚度一般为5μm，镀层可保护铜不被腐蚀氧化，并可提高可焊接性。

在一个示例中，电路层包括驱动芯片、PFC开关模块、桥臂模块和风机开关模块，通过刷锡膏或点银胶分别将驱动芯片、PFC开关模块、桥臂模块和风机开关模块相应的器件芯片贴装到电路层相应的元器件安装位上，通过自动贴片SMT设备分别将驱动芯片、PFC开关模块、桥臂模块和风机开关模块相应的阻件、容件贴装到电路层相应的元器件安装位上；然后将整个半成品过回流炉将所有的元器件焊接到对应安装位上，通过视觉检查AOI设备对元器件焊接质量进行检测；通过喷淋、超声等清洗方式，清除残留在电路基板上的助焊剂和铝屑等异物，通过键合线，使驱动芯片、PFC开关模块、桥臂模块、风机开关模块和电路布线间形成连接，实现对驱动芯片、PFC开关模块、桥臂模块和风机开关模块的安装，进而实现集成驱动芯片、PFC开关模块、桥臂模块和风机开关模块的MIPS。

上述的实施例中，基于本申请的MIPS的高集成化程度，布线灵活性强，散热好，且产品体积小等的特点，在实现桥臂驱动、PFC IGBT驱动、使能、欠压、过流、过压、过温、报错等功能，同时实现自身散热风扇驱动的功能，因此可以把两颗芯片集成、三相逆变功率元件、PFC功率元件、风机功率元件在一起，使外围电路非常简洁。只要外部接上风机(如12V直流风扇)，就可以根据MIPS自身温度情况，而启动风机给自身散热。使应用电控电路简洁，更方便实现，同时更好的解决MIPS发散热问题，提高电控的可靠性，延长MIPS应用寿命。

在一个具体的示例中，如图3所示，高压侧桥臂可包括A桥上桥臂IGBT2、B桥上桥臂IGBT4、C桥上桥臂IGBT6；低压侧桥臂可包括A桥下桥臂IGBT3、B桥下桥臂IGBT5、C下桥臂IGBT7；高压侧桥臂还包括快恢复二极管D3、快恢复二极管D4、快恢复二极管D5；低压侧桥臂还包括快恢复二极管D6、快恢复二极管D7和快恢复二极管D8。PFC开关模块可包括IGBT1、快恢复二极管D2和肖特基二极管D1。风机开关模块可包括MOS管和快恢复二极管D9。驱动芯片HVIC的PFC驱动输出端组包括PFCOUT端，高压侧驱动输出端组包括HO1端、HO2端和HO3端，低压侧驱动输出端组包括LO1端、LO2端和LO3端。风机驱动电路的输出端为FANOUT端。高压侧驱动输入端组包括HIN1端、HIN2端、HIN3端；低压侧驱动输入端组包括LIN1端、LIN2端、LIN3端；PFC驱动输入端组包括PFCIN端。驱动芯片还包括驱动芯片供电电源VDD和驱动芯片供电低VSS、使能端(FLY\EN)、PFC部分过流保护电压采样端PFCTRIP、以及逆变部分过流保护电压采样端ITRIP。

其中，驱动芯片HVIC的PFCOUT端、HO1端、HO2端、HO3端、LO1端、LO2端、LO3端分别通过电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7与IGBT1、TGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5、IGBT6、IGBT7 52的G端连接，IGBT1、TGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5、IGBT6、IGBT7 52的C端分别与D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8的CN端口连接，IGBT1、TGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5、IGBT6、IGBT7 52的E端分别与D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8的AN端连接。驱动芯片HVIC的VB1端、VS1端、VB2端、VS2端、VB3端、VS3端分别与自举电容(C1、C2、C3)连接。驱动芯片HVIC的FANOUT端通过电阻R8与MOS管的G端连接，MOS管的C端与快恢复二极管D9的CN端口连接,并引出作为MIPS的风机(直流风扇)FAN端，MOS管的D端与快恢复二极管D9的AN端连接，并接到VSS端。其中VDD端、HIN1端、HIN2端、HIN3端LIN1端、LIN2端、LIN3端、PFCIN端、FLY\EN端、PFCTRIP端、ITRIP端、VSS端分别引出作为MIPS的端口。

IGBT1的C端与快恢复二极管D2的AN端连接，并引出作为MIPS的PFC端口,快恢复二极管D2的CN端引出作为MIPS的VCC1端口；IGBT1的C端引出作为MIPS的-VCC端口。上桥臂IGBT2、上桥臂IGBT4、上桥臂IGBT6的C端引出作为MIPS的VCC2端口；下桥臂IGBT3、下桥臂IGBT5、下桥臂IGBT7的E端口引出分别作为MIPS的-U端口、-V端口、-W端口。A桥上桥臂IGBT2与A桥下桥臂IGBT3的连接点引出作为MIPS的U端口；B桥上桥臂IGBT4与B桥下桥臂IGBT5的连接点引出作为MIPS的V端口；C桥上桥臂IGBT6与C桥下桥臂IGBT7的连接点引出作为MIPS的W端口。

上述实施例中，驱动芯片HVIC内部包含上桥驱动、下桥驱动、PFC IGBT驱动、风机MOS管驱动，使能、欠压、过流、过压、过温、报错等功能电路，以及自举电路。驱动芯片HVIC与IGBT、MOS管、快恢复二极管、自举电容、采样电阻组成MIPS电路，实现三相逆变、PFC功率因数调节、散热风扇控制的MIPS完整功能，不需要外加散热风扇控制MOS管及其驱动电路等。驱动芯片HVIC内部包含风机(如12V直流风扇)驱动电路，还包括占空比可调振荡器，温度检测电路，控制逻辑电路。在驱动芯片HVIC外部且MIPS内部集成MOS管，可实现只要外部接风机(如12V直流风扇)就可以根据MIPS自身的温度而启动散热风扇，给MIPS散热。根据MIPS温度检测电路检测到的MIPS温度高低，控制MOS占空比，温度越高，MOS的占空比越大。逻辑电路还包含有温度保护、软起动、自动重启、保护模式选择等功能。采用电路基板把驱动芯片HVIC、IGBT、快恢复二极管、MOS、二极管组合等芯片和引线框架组装起来，通过键合线连接形成完整的MIPS电路，通过环氧塑封材料封装在一起，形成物理保护，进而得到MIPS。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种驱动芯片，其特征在于，包括：

桥臂驱动电路，所述桥臂驱动电路包括驱动桥臂输入端组和桥臂驱动输出端组，所述桥臂驱动电路配置为根据所述桥臂驱动输入端组接收到的桥臂控制输入信号，通过所述桥臂驱动输出端组向桥臂模块输出桥臂驱动输出信号；

温度检测电路，所述温度检测电路用于检测当前温度；

风机驱动电路，所述风机驱动电路的输入端与所述温度检测电路耦合连接，所述风机驱动电路的输出端用于与风机开关模块耦合连接，所述风机驱动电路配置为根据所述温度检测电路检测到的所述当前温度，控制所述风机开关模块的通断，以使所述风机开关模块控制风机的启动或停止。

2.根据权利要求1所述的驱动芯片，其特征在于，还包括连接在所述温度检测电路和所述风机驱动电路之间的风机驱动逻辑电路，所述风机驱动逻辑电路配置为根据所述当前温度，控制所述风机驱动电路工作，以使所述风机驱动电路控制所述风机开关模块的通断。

3.根据权利要求2所述的驱动芯片，其特征在于，还包括PFC驱动电路，所述PFC驱动电路包括PFC驱动输入端组和PFC驱动输出端组，所述PFC驱动电路配置为根据所述PFC驱动输入端组接收到的PFC控制输入信号，通过所述PFC驱动输出端组向PFC开关模块输出PFC驱动输出信号。

4.根据权利要求3所述的驱动芯片，其特征在于，所述桥臂驱动电路包括高压侧驱动电路和低压侧驱动电路；所述桥臂模块包括高压侧桥臂和低压侧桥臂；

所述高压侧驱动电路包括高压侧驱动输入端组和高压侧驱动输出端组，所述高压侧驱动电路配置为根据所述高压侧驱动输入端组接收到的高压侧控制输入信号，通过所述高压侧驱动输出端组向所述高压侧桥臂输出高压侧驱动输出信号；所述低压侧驱动电路包括低压侧驱动输入端组和低压侧驱动输出端组，所述低压侧驱动电路配置为根据所述低压侧驱动输入端组接收到的低压侧控制输入信号，通过所述低压侧驱动输出端组向所述低压侧桥臂输出低压侧驱动输出信号。

5.根据权利要求4所述的驱动芯片，其特征在于，所述高压侧驱动电路包括高压侧电源输入端组、自举电路和耦合连接所述自举电路的高压侧欠压保护电路，所述自举电路耦合连接所述高压侧电源输入端组；所述自举电路配置为根据所述高压侧电源输入端组输入的电源信号，对所述高压侧驱动电路进行自举供电；所述高压侧欠压保护电路配置为根据所述自举电路的输出信号，对所述高压侧驱动电路进行欠压通断控制。

6.根据权利要求5所述的驱动芯片，其特征在于，还包括电源电路和耦合连接所述电源电路的电源欠压保护电路；所述电源电路分别与所述高压侧驱动电路、所述低压侧驱动电路和所述PFC驱动电路耦合连接。

7.根据权利要求6所述的驱动芯片，其特征在于，还包括过流保护电路、过压保护电路和过温保护电路；

所述过流保护电路的第一端耦合连接所述电源电路，所述过流保护电路的第二端分别耦合连接所述高压侧驱动电路、所述低压侧驱动电路和所述PFC驱动电路；所述过压保护电路的第一端耦合连接所述电源电路，所述过压保护电路的第二端分别耦合连接所述高压侧驱动电路、所述低压侧驱动电路和所述PFC驱动电路；所述过温保护电路的第一端耦合连接所述温度检测电路，所述过温保护电路的第二端分别耦合连接所述高压侧驱动电路、所述低压侧驱动电路和所述PFC驱动电路。

8.根据权利要求7所述的驱动芯片，其特征在于，还包括互锁及死区电路、使能电路和报错电路；

所述互锁及死区电路耦合连接在所述高压侧驱动电路和所述低压侧驱动电路之间；所述使能电路分别与所述高压侧驱动电路、所述低压侧驱动电路和所述PFC驱动电路耦合连接；所述报错电路分别与所述过流保护电路、所述过压保护电路、所述过温保护电路和所述电源欠压保护电路耦合连接。

9.一种半导体电路，其特征在于，包括：

电路基板，所述电路基板上设有绝缘层；

电路层，所述电路层设置在所述绝缘层上；

多个引脚，多个所述引脚的第一端分别与所述电路层电性连接；

密封本体，所述密封本体包裹所述电路基板、以及连接有各所述引脚的电路层；

其中，各所述引脚的第二端分别从所述密封本体的第一侧面引出；所述电路层包括桥臂模块和风机开关模块，以及权利要求1至8任意一项所述的驱动芯片；所述桥臂模块和所述风机开关模块分别耦合连接所述驱动芯片。

10.一种根据权利要求9所述的半导体电路，其特征在于，所述电路层还包括PFC开关模块，所述PFC开关模块与所述驱动芯片耦合连接。

Images