[实用新型]一种智能功率模块及装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及智能功率模块，特别是涉及一种基于绝缘栅双极晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor，缩略为IGBT)或金属氧化物半导体场效应管(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor，缩略为MOSFET)的智能功率模块。

背景技术

绝缘栅器件IGBT自上世纪80年代问世以来，由于其输入阻抗高、开关速度快、通态电压低、阻断电压高、承受电流大的性能，在高电压大功率领域中的得到了广泛的应用。然而由于半导体器件本身的材料和结构原因，IGBT目前的电压等级最高是6.5kV，达不到电力系统中很多场合下的电压等级。这个缺陷限制了IGBT应用的发展，而IGBT串联技术则可以解决这个问题。然而IGBT串联技术难以克服均压问题，目前并没有可靠有效的解决办法。

智能功率模块(Intelligent Power Module，缩略为IPM)是先进的混合集成功率器件，由高速、低功耗的IGBT和栅极驱动电路以及保护电路构成，可广泛应用于电力系统、新能源系统、高压变频器、工业自动化、轨道交通、特种电源等领域。然而智能功率模块的性能主要取决于内部集成的IGBT的性能，由于IGBT的耐压有限，智能功率模块的耐压、频率等性能均无法得到提升，现有的IGBT的耐压上限值为6.5kV，在需要高于6.5kV耐压的场合下就无法使用IGBT。另一方面，由于IGBT串联技术存在困难，当需要工作耐压为6.5kV的智能功率模块时，只能选用耐压为6.5kV的IGBT；当需要工作耐压为4.5kV的智能功率模块时，只能选用耐压为4.5kV的IGBT，由于前述串联技术存在困难，所以也无法通过串联几只低耐压IGBT来满足电路的高耐压要求。而现有的这些高耐压(如3.3kV、4.5kV、6.5kV)的IGBT产品，又被几大国际厂商垄断，价格高昂，供货周期也较长，这些都在极大程度上限制了智能功率模块的应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种智能功率模块及装置，通过绝缘栅器件的可靠串联连接，满足应用电路对于高耐压、高频率的要求。

本实用新型的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种智能功率模块，包括控制电路、驱动电路和绝缘栅器件，所述控制电路的控制信号输入端为所述智能功率模块的控制输入端，所述控制电路的控制信号输出端与所述驱动电路的控制输入端相连；所述驱动电路的输出端与所述绝缘栅器件的输入端相连；所述驱动电路和所述绝缘栅器件的个数为N，N大于等于2，所述N个绝缘栅器件串联连接，所述N个驱动电路均是用于保证所述N个绝缘栅器件串联均压工作的驱动电路。

优选的技术方案中，

所述N个驱动电路均包括参考信号发生器、比较放大电路和反馈电路，所述参考信号发生器的输入端为所述驱动电路的控制输入端，所述参考信号发生器的输出端与所述比较放大电路的参考电压输入端相连；所述反馈电路的输入端与所述绝缘栅器件的集电极相连，输出端与所述比较放大电路的比较信号输入端相连；所述比较放大电路的输出端与所述绝缘栅器件的栅极相连。

所述绝缘栅器件为IGBT模块、IGBT芯片、MOSFET模块、MOSFET芯片中的一种。

还包括电流检测单元，所述电流检测单元的输入端与所述N个绝缘栅器件的串联支路的一端相连，所述电流检测单元的输出端与所述控制电路的电流检测输入端相连。

还包括电压检测单元，所述电压检测单元的第一输入端与所述N个绝缘栅器件的串联支路的一端相连，第二输入端与所述N个绝缘栅器件的串联支路的另一端相连，所述电压检测单元的输出端与所述控制电路的电压检测输入端相连。

还包括温度检测单元，所述温度检测单元检测所述智能功率模块的内部温度，所述温度检测单元的输出端与所述控制电路的温度检测输入端相连。

本实用新型的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决：