[发明专利]一种过流保护方法及其过流保护集成电路芯片封装有效

专利信息
申请号: 201310172270.6 申请日: 2013-05-10
公开(公告)号: CN103219695A 公开(公告)日: 2013-07-24
发明(设计)人: 景为平;文继伟;景一欧 申请(专利权)人: 南通大学
主分类号: H02H3/08 分类号: H02H3/08;H01L27/02
代理公司: 南京汇盛专利商标事务所(普通合伙) 32238 代理人: 吴静安
地址: 226019 江苏省南*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 保护 方法 及其 集成电路 芯片 封装
【说明书】:

 

技术领域

发明涉及过流保护技术,尤其涉及一种过流保护方法及其过流保护集成电路芯片封装。

背景技术

电力电子器件在非正常工作状态或发生短路情形时,会发生过电流情况,这种过电流会使电路不能正常工作甚至会损坏器件。所以电力电子器件的过流保护电路是电路系统中不可缺少的部分。

在传统的过流保护方法中常常采用电阻电流传感或霍尔传感等。电阻电流传感是在电路中连接对应电阻,通过检测该电阻通过的电流来实现过流保护。这种过流保护方法因为增加对应的电阻,使总功率增加,对系统影响较大。而霍尔传感的过流保护受外部环境影响较大,为保证检测准确性需要添加补偿电路,从而增加了过流保护电路的复杂度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术之不足,提供一种对被保护的系统性能无影响且电路结构简洁的一种过流保护方法及其对应的过流保护集成电路芯片封装。其具体技术方案如下:

过流保护方法,包括采用两磁敏原件;该两磁敏原件分别置于受保护电子器件中通过不同电流的导体一侧;两磁敏原件分别将感应到的具有差值的电信号输入一差分放大电路的输入端;该差分放大电路输出的信号作为过载保护驱动电路的输入信号。

所述过流保护方法进一步设计在于,所述差分放大电路的差模电压增益为50~120dB,共模抑制比80~140dB。

所述过流保护集成电路芯片封装,包括设有焊盘的封装基板和邦定线,其特征在于还包括受保护电子器件和第一、第二两磁敏原件,所述受保护电子器件置于封装基板上,该受保护电子器件中的引脚由邦定线引至对应的焊盘,所述第一磁敏原件固定于与所述受保护电子器件引脚连接的焊盘一侧,或所述引脚一侧;第二磁敏原件置于封装基板上感应电流小于第一磁敏原件的其它任意位置上。

所述过流保护集成电路芯片封装进一步设计在于,所述第二磁敏原件置于封装基板上感应电流小于第一磁敏原件的其它焊盘或引脚的一侧。

所述过流保护集成电路芯片封装进一步设计在于,所述磁敏原件由两层高压电材料之间粘结一层高磁致伸缩材料形成,并由导线从一相邻层之间引出,形成信号输出端。

本发明用磁敏材料传感,将电流导体所产生的磁场信号转换为电信号,电信号的产生不消耗电源,是无电源的,因而不影响系统总功率和电路阻抗,对原电路性能不影响;两路无源的信号通过差分放大,可较大地抑制各种噪声,从而使检出的过流信号更精准、可靠。

附图说明

图1过流保护集成电路芯片封装与受保护电子器件及过流保护驱动电路所形成的闭环控制框图。

图2 过流保护集成电路芯片封装的结构示意图。

图中,4-受保护电子器件,5-基板,6、6′-焊盘,8、第一磁敏原件,8′第二磁敏原件7-邦定线。

具体实施方式

     本发明的过流保护方法是采用两磁敏原件,该两磁敏原件分别置于受保护电子器件中通过不同电流的导体一侧,两磁敏原件分别将感应到的交流电流信号输入一差分放大电路的输入端,该差分放大电路输出的信号作为过载保护对应驱动电路的输入信号,形成闭环控制,参见图1。

上述方法中的两磁敏原件由两层高压电材料(如PMN-PT压电单晶材料)之间用环氧树脂粘结一层高磁致伸缩材料(如Terfenol-D)形成,并由导线从一相邻层之间引出,形成信号输出端,将感应信号引出。由磁敏原件输出端引出的信号输入到一差分放大电路中,该差分放大电路具有较好的差模电压增益,一般为50~120dB,较高的共模抑制比,一般为80~140dB。

上述方法中的受保护电子器件和磁敏原件可集成于一电路芯片单元中,如图2,该芯片单元包括其上设有焊盘6的封装基板5、受保护电子器件4、第一磁敏原件8、第二磁敏原件8′和邦定线7。受保护电子器件为系统或电路中具有较大电流(一般电流量大于?mA)的芯片或电路,例如:绝缘栅门极晶体管IGBT、智能功率模块IPM、开关电源IC、大电流稳压IC、大电流降压IC及大电流升压IC等。受保护电子器件4置于封装基板5上,该受保护电子器件中的若干引脚有对应的若干邦定线7引致对应的焊盘6。一般情况下,将两个磁敏传感器放置到在不同位置,第一磁敏原件8置于具有大电流通过的导体焊盘一侧,能产生较大感应电流,第二磁敏原件8′置于封装基板5的任意位置上,使第二磁敏原件8′只能感应到较小的感应电流甚至无感应电流。本实施例是将第二磁敏原件8′置于具有微弱电流通过的导体焊盘6′一侧。

上述芯片单元工作时,受保护电子器件4的相关引脚上的电流通过邦定线7分别传输到导体焊盘6、6′上,该电流在焊盘周围产生磁场,第一、第二磁敏元件分别探测到对应焊盘周围的磁场,进而输出不同值的电压信号,然后将检测到的两路具有差值的电压信号输入到差分放大电路的输入端。由于两个磁敏传感器在系统内所受到的干扰坏境相同,所以输入到差分放大电路中的都具有相同的噪声信号,在经过差分放大电路之后抑制了相同的噪声信号即共模信号,输出的为所需检测的磁场信号的放大信号。通过放大的磁场电压信号反馈到过载保护对应驱动电路中,进行相关的分闸动作,达到过流保护的功能。

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