專利名稱：混合集成電路大功率高壓隔離無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種通過混合塑封電路和裸芯片電路，采用 厚膜工藝制造的無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，特別涉及一種小型化、高可靠、大電流輸出的混合集成 電路大功率高壓隔離無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。
背景技術(shù)：
常用的無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊多采用分立元件組裝而成，所用的電阻、電容、邏輯控制 電路、半橋驅(qū)動(dòng)電路、高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)管開關(guān)組件等器件均采用塑封電路。工作溫度一般 在-40°C 70°C之間，體積大，可靠性差。驅(qū)動(dòng)模塊中的邏輯控制電路比較簡(jiǎn)單，使用過程 中，當(dāng)電機(jī)換向時(shí)會(huì)在感性負(fù)載上產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，造成高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)管開關(guān)組件上下橋 臂發(fā)生直通現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)可直接導(dǎo)致高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)管開關(guān)組件或電源嚴(yán)重?fù)p壞，再加上 保護(hù)電路不夠完善，在一些要求比較高的應(yīng)用場(chǎng)合，根本無法滿足用戶的使用要求。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種體積小、 可靠性高、工作溫度范圍寬的混合集成電路大功率高壓隔離無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，避免了 MOSFET驅(qū)動(dòng)管開關(guān)組件上下橋臂發(fā)生直通，甚至損壞的現(xiàn)象，滿足較高應(yīng)用場(chǎng)合的要求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，混合集成電路大功率高壓隔 離無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，包括三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路6和邏輯控制電路 2，三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路6和邏輯控制電路2之間并聯(lián)有三個(gè)半橋 驅(qū)動(dòng)電路，邏輯控制電路2還與光電耦合電路1相連接，邏輯控制電路2和三相高壓MOSFET 驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路6分別與過流保護(hù)電路7相連接。邏輯控制電路2包括第一異或門Li、第二異或門L2和第三異或門L3，第一異或門 Ll分別與第一反相器L4、第二三輸入與門L8和第四與門L13信號(hào)連接，第一反相器L4的 輸出端分別與第一三輸入與門L7和第二與門Lll信號(hào)連接；第二異或門L2分別與第二反 相器L5、第三三輸入與門L9和第二與門Ll 1信號(hào)連接，第二反相器L5分別與第二三輸入與 門L8和第三與門L12信號(hào)連接；第三異或門L3分別與第三反相器L6、第一三輸入與門L7 和第三與門L12信號(hào)連接，第三反相器L6分別與第三三輸入與門L9和第四與門L13信號(hào) 連接；第一三輸入與門L7、第二三輸入與門L8、第三三輸入與門L9和第一與門LlO通過信 號(hào)連接。第二與門Lll與第四反相器L14信號(hào)連接；第三與門L12與第五反相器L15信號(hào) 連接；第四與門L13與第六反相器L16信號(hào)連接。過流保護(hù)電路7包括比較器C0MP，比較器COMP的反相輸入端分別與第二十六電阻 R26的一端和第十九電容C19的一端相接，比較器COMP的正相輸入端分別與第二十七電阻 R27的一端和第二十八電阻R28的一端相接，第二十八電阻R28的另一端、第十九電容C19 的另一端和比較器COMP的接地引腳分別接邏輯地gnd，第二十七電阻R27的另一端和比較 器COMP的電源引腳分別接邏輯電源Vdd。[0007]比較器COMP采用LM193比較器。半橋驅(qū)動(dòng)電路包括半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC，半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC的引腳1分別接邏輯電源 Vdd、電容Cl的一端和二極管Dl的正極，半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC的引腳4分別與邏輯地gnd和電 容Cl的另一端相連接；半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC的引腳6與電容C2的一端相連接；半橋驅(qū)動(dòng)芯片 IC的引腳8分別與二極管Dl的負(fù)極和電容C2的另一端相連接；半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC的引腳5 與電阻R3的一端相連接，電阻R3的另一端分別與電阻R4的一端和二極管D3的負(fù)極相連 接，電阻R4的另一端和二極管D3的正極相連接，并接三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌 吸收電路6 ；半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC的引腳7與電阻Rl的一端相連接，電阻Rl的另一端分別與 電阻R2的一端和二極管D2的負(fù)極相連接，電阻R2的另一端和二極管D2的正極相連接，并 與三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路6相連接；半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC的引腳2和引 腳3分別與邏輯控制電路2相連接。半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC采用IR2103芯片。本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)模塊采用過流保護(hù)電路和浪涌吸收電路，克服了高壓MOSFET驅(qū) 動(dòng)管開關(guān)組件上下橋臂的直通現(xiàn)象，通過厚膜工藝將導(dǎo)帶和電阻印刷在氧化鋁基片上，制 成成膜基片，并將電容和集成電路(裸芯片)集成在一起，通過嚴(yán)格的布局布線，以及電路 的熱設(shè)計(jì)和接地技術(shù)，消除了邏輯電路和驅(qū)動(dòng)電路之間的噪聲干擾，提高了電路的可靠性， 且體積小，工作溫度范圍_55°C 125°C。

圖1是本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)模塊中邏輯控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)模塊中第一半橋驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)模塊中第二半橋驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)模塊中第三半橋驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)模塊中三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路的結(jié) 構(gòu)示意圖。圖7是本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)模塊中過流保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1.光電耦合電路，2.邏輯控制電路，3.第一半橋驅(qū)動(dòng)電路，4.第二半橋驅(qū)動(dòng) 電路，5.第三半橋驅(qū)動(dòng)電路，6.三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路，7.過流保護(hù) 電路，8.三相電機(jī)，9.霍爾傳感器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)模塊的結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪 涌吸收電路6和邏輯控制電路2，三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路6和邏輯控 制電路2之間并聯(lián)有第一半橋驅(qū)動(dòng)電路3、第二半橋驅(qū)動(dòng)電路4和第三半橋驅(qū)動(dòng)電路5，第 一半橋驅(qū)動(dòng)電路3、第二半橋驅(qū)動(dòng)電路4和第三半橋驅(qū)動(dòng)電路5分別與三相高壓MOSFET驅(qū) 動(dòng)電路以及浪涌吸收電路6和邏輯控制電路2相連接，邏輯控制電路2還與光電耦合電路 1相連接，邏輯控制電路2和三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路6分別與過流保護(hù)電路7相連接。本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)模塊中邏輯控制電路2的結(jié)構(gòu)，如圖2所示，包括第一異或門Li、 第二異或門L2和第三異或門L3，第一異或門Ll分別與第一反相器L4、第二三輸入與門L8 和第四與門L13信號(hào)連接，第一反相器L4的輸出端分別與第一三輸入與門L7和第二與門 Lll信號(hào)連接；第二異或門L2分別與第二反相器L5、第三三輸入與門L9和第二與門Lll信 號(hào)連接，第二反相器L5分別與第二三輸入與門L8和第三與門L12信號(hào)連接；第三異或門L3 分別與第三反相器L6、第一三輸入與門L7和第三與門L12信號(hào)連接，第三反相器L6分別與 第三三輸入與門L9和第四與門L13信號(hào)連接；第一三輸入與門L7、第二三輸入與門L8、第 三三輸入與門L9和第一與門LlO通過信號(hào)連接。第二與門Lll與第四反相器L14信號(hào)連 接；第三與門L12與第五反相器L15信號(hào)連接；第四與門L13與第六反相器L16信號(hào)連接。如圖3所示，本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)模塊中第一半橋驅(qū)動(dòng)電路3的結(jié)構(gòu)，包括第一半橋驅(qū) 動(dòng)芯片IC1，第一半橋驅(qū)動(dòng)芯片ICl的引腳1分別接邏輯電源Vdd、第一電容Cl的一端和第 一二極管Dl的正極，第一半橋驅(qū)動(dòng)芯片ICl的引腳4分別與邏輯地gnd和第一電容Cl的 另一端相連接；第一半橋驅(qū)動(dòng)芯片ICl的引腳6與第二電容C2的一端相連接；第一半橋驅(qū) 動(dòng)芯片ICl的引腳8分別與第一二極管Dl的負(fù)極和第二電容C2的另一端相連接；第一半 橋驅(qū)動(dòng)芯片ICl的引腳5與第三電阻R3的一端相連接，第三電阻R3的另一端分別與第四 電阻R4的一端和第三二極管D3的負(fù)極相連接，第四電阻R4的另一端和第三二極管D3的 正極相連接，并接三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路6 ；第一半橋驅(qū)動(dòng)芯片ICl 的引腳7與第一電阻Rl的一端相連接，第一電阻Rl的另一端分別與第二電阻R2的一端和 第二二極管D2的負(fù)極相連接，第二電阻R2的另一端和第二二極管D2的正極相連接，并與 三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路6相連接；第一半橋驅(qū)動(dòng)芯片ICl的引腳2和 引腳3分別與邏輯控制電路2相連接。如圖4所示，本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)模塊中第二半橋驅(qū)動(dòng)電路4的結(jié)構(gòu)，包括第二半橋驅(qū) 動(dòng)芯片IC2，第二半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC2的引腳1分別接邏輯電源Vdd、第三電容C3的一端和第 四二極管D4的正極，第二半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC2的引腳4分別接邏輯地gnd和第三電容C3的 另一端，第二半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC2的引腳6接第四電容C4的一端，第二半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC2的 引腳8分別與第四二極管D4的負(fù)極和第四電容C4的另一端相接；第二半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC2 的引腳7與第五電阻R5的一端相連接，第五電阻R5的另一端分別與第六電阻R6 —端和第 五二極管D5的負(fù)極相連接，第六電阻R6另一端和第五二極管D5的正極相連接，并接三相 高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路6 ；第二半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC2的引腳5與第七電阻R7 的一端相接，第七電阻R7的另一端分別與第八電阻R8的一端和第六二極管D6的負(fù)極相 接，第八電阻R8的另一端和第六二極管D6的正極相接，并與三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以 及浪涌吸收電路6相連接；第二半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC2的引腳2和引腳3分別與邏輯控制電路 2相連接。如圖5所示，本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)模塊中第三半橋驅(qū)動(dòng)電路5的結(jié)構(gòu)，包括第三半橋驅(qū) 動(dòng)芯片IC3，第三半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC3的引腳1分別與第五電容C5的一端、邏輯電源Vdd和 第七二極管D7的正極相連接，第三半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC3的引腳4分別接邏輯地gnd和第五電 容C5的另一端；第三半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC3的引腳2和引腳3分別與邏輯控制電路2相連接， 第三半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC3的引腳6與第六電容C6的一端相連接，第三半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC3的引腳8分別與第七二極管D7的負(fù)極和第六電容C6的另一端相連接；第三半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC3 的引腳7與第九電阻R9的一端相接，第九電阻R9的另一端分別與第十電阻RlO的一端和 第八二極管D8的負(fù)極相連接，第十電阻RlO的另一端和第八二極管D8的正極相接，并與三 相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路6相連接；第三半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC3的引腳5與第 十一電阻Rll的一端相接，第十一電阻Rll另一端分別與第十二電阻R12的一端和第九二 極管D9的負(fù)極相連接，第十二電阻R12的另一端和第九二極管D9的正極相接，并與三相高 壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路6相連接。第一半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC1、第二半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC2和第三半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC3均采用 IR2103 芯片。如圖6所示，本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)模塊中三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路 6的結(jié)構(gòu)，包括N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(NMOFET) Ml，NM0FET Ml的柵極與源 極之間分別并聯(lián)有第十三電阻R13和第七電容C7，NMOFET Ml的漏極分別接高壓功率電源 Power、第十極管DlO的正極和第十四電阻R14的一端，第十極管DlO的負(fù)極和第十四電阻 R14的另一端分別與第八電容C8的一端相連接，第八電容C8的另一端分別與NMOFET Ml的 源極和NMOFET M2的漏極相連接，NMOFET M2的漏極分別與NMOFET Ml的源極、第i^一二極 管Dll的正極和第十六電阻R16的一端相連接，第十一二極管Dll的負(fù)極和第十六電阻R16 的另一端分別與第十電容ClO的一端相連接，第十電容ClO的另一端與NMOFET M2的源極 相連接，NMOFET M2的柵極和源極之間分別并聯(lián)有第十五電阻R15和第九電容C9。匪OFET Ml的漏極與匪OFET M3的漏極和匪OFET M5的漏極相連接；匪OFET M3 的漏極與源極之間分別并聯(lián)有第十七電阻R17和第十一電容Cll，NM0FETM3的漏極分別與 第十二二極管D12的正極和第十八電阻R18的一端相連接，第十二二極管D12的負(fù)極和第 十八電阻R18的另一端分別與第十二電容C12的一端相接，第十二電容C12的另一端分別 與NMOFET M3的源極和NMOFET M4的漏極相接；NMOFET M4的漏極和源極之間分別并聯(lián)有 第十九電阻R19和第十三電容C13，NMOFET M4的漏極分別與NMOFET M3的源極、第十三二 極管D13的正極和第二十電阻R20的一端相接，第十三二極管D13的負(fù)極和第二十電阻R20 的另一端分別與第十四電容C14的一端相連接，第十四電容C14的另一端與NMOFET M4的 源極相連接。NMOFET M5的漏極和源極之間分別并聯(lián)有第二i^一電阻R21和第十五電容C15， NMOFET M5的漏極分別與第十四二極管D14的正極和第二十二電阻R22的一端相連接，第 十四二極管D14的負(fù)極和第二十二電阻R22的另一端分別與第十六電容C16的一端相連 接，第十六電容C16的另一端分別與NMOFET M5的源極和NMOFET M6的漏極相連接，匪OFET M6的漏極和源極之間分別并聯(lián)有第二十三電阻R23和第十七電容C17，NM0FET M6的漏極分 別與第十五二極管D15的正極和第二十四電阻R24的一端相連接，第十五二極管D15的負(fù) 極和第二十四電阻R24的另一端分別與第十八電容C18的一端相連接，第十八電容C18的 另一端與NMOFET M6的源極相連接。NMOFET M2的源極、NMOFET M4的源極和NMOFET M6的源極分別與第二十五電阻 R25的一端相連接，第二十五電阻R25的另一端接地Pgnd。NMOFET Ml、NMOFET M2、NMOFET M3、NMOFET M4、NMOFET M5 禾口 NMOFET M6 均采用 IRF250N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
7[0031]如圖7所示，本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)模塊中過流保護(hù)電路7的結(jié)構(gòu)，包括比較器C0MP，比 較器COMP的反相輸入端分別與第二十六電阻似6的一端和第十九電容C19的一端相接，比 較器COMP的正相輸入端分別與第二十七電阻R27的一端和第二十八電阻似8的一端相接， 第二十八電阻R28的另一端、第十九電容C19的另一端和比較器COMP的接地引腳分別接邏 輯地gnd，第二十七電阻R27的另一端和比較器COMP的電源引腳分別接邏輯電源Vdd。比 較器COMP采用LM193比較器。將本驅(qū)動(dòng)模塊中的邏輯控制電路2與無刷電機(jī)中的霍爾傳感器9相接，三相高壓 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路6與無刷電機(jī)中的三相電機(jī)8相接，啟動(dòng)無刷電機(jī)后， 控制信號(hào)PWM和換向信號(hào)WR通過光電耦合器1接入邏輯控制電路2控制無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速 和無刷電機(jī)的換向，同時(shí)霍爾傳感器9產(chǎn)生的霍爾信號(hào)也接入邏輯控制電路2，邏輯控制電 路2的輸出通過三個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)電路接入三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路6，其 中的浪涌吸收電路可以提高感性負(fù)載工作時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管的損傷，過流保護(hù) 電路7可以保護(hù)三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路中的電流不超過電路工作的最高電流值，過流保 護(hù)電路7的輸出接入邏輯控制電路2，控制三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的工作狀態(tài)，三相高壓 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的輸出直接驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)8。控制信號(hào)PWM和換向信號(hào)WR通過光電耦合器1提高整體電路的抗干擾能力。經(jīng) 光電耦合隔離后的控制信號(hào)PWM、經(jīng)光電耦合隔離后的換向信號(hào)DIR、過流保護(hù)電路7輸出 的信號(hào)OC以及霍爾傳感器9輸出的信號(hào)HA、信號(hào)HB和信號(hào)HC，同時(shí)輸入邏輯控制電路2 ； 輸入邏輯控制電路2各信號(hào)的傳輸經(jīng)光電耦合隔離后的換向信號(hào)WR分別輸入第一異或 門Li、第二異或門L2和第三異或門L3 ；經(jīng)光電耦合隔離后的控制信號(hào)PWM和過流保護(hù)電路 7輸出的信號(hào)OC輸入第一與門LlO ；信號(hào)HA輸入第一異或門Ll ；信號(hào)HB輸入第二異或門 L2 ；信號(hào)HC輸入第三異或門L3。輸入第一異或門Ll的信號(hào)輸出為YA，YA分別輸入第一反相器L4、第二三輸入與 門L8和第四與門L13。輸入第二異或門L2的信號(hào)輸出為YB，YB分別輸入第二反相器L5、 第三三輸入與門L9和第二與門Ll 1。輸入第三異或門L3的信號(hào)輸出為YC，YC分別輸入第 三反相器L6、第一三輸入與門L7和第三與門L12。輸入第一與門LlO的信號(hào)經(jīng)處理后形成 輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)分別輸入第一三輸入與門L7、第二三輸入與門L8和第三三輸入與門 L9。第一反相器L4的輸出為YAF，YAF分別輸入第一三輸入與門L7和第二與門Lll。第二 反相器L5的輸出為TOFJBF分別輸入第二三輸入與門L8和第三與門L12。第三反相器L6 的輸出為YCF，YCF分別輸入第三三輸入與門L9和第四與門L13。輸入第一三輸入與門L7的信號(hào)通過第一三輸入與門L7輸出為S5 ；輸入第二三輸 入與門L8的信號(hào)通過第二三輸入與門L8輸出為Sl ；輸入第三三輸入與門L9的信號(hào)通過第 三三輸入與門L9輸出為S3 ；輸入第二與門Lll的信號(hào)通過第二與門Lll輸出的信號(hào)送入 第四反相器L14，第四反相器L14輸出為S4F ；輸入第三與門L12的信號(hào)通過第三與門L12 輸出的信號(hào)送入第五反相器L15，第五反相器L15輸出為S6F ；輸入第四與門L13的信號(hào)通 過第四與門L13輸出的信號(hào)送入第六反相器L16，第六反相器L16輸出為S2F。邏輯控制電路2輸出的Sl和S4F分別藕接于第一半橋驅(qū)動(dòng)電路3中第一半橋驅(qū) 動(dòng)芯片ICl的引腳2和引腳3，第一半橋驅(qū)動(dòng)芯片ICl的引腳6輸出PHA，第一半橋驅(qū)動(dòng)電 路3輸出Gl和G4。邏輯控制電路2輸出的S3和S6F分別藕接于第二半橋驅(qū)動(dòng)電路4中第二半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC2的引腳2和引腳3，第二半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC2的引腳6輸出PHB，第二半 橋驅(qū)動(dòng)電路4輸出G3和G6。邏輯控制電路2輸出的S5和S2F分別藕接于第三半橋驅(qū)動(dòng) 電路5中第三半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC3的引腳2和引腳3，第三半橋驅(qū)動(dòng)芯片IC3的引腳6輸出 PHC,第三半橋驅(qū)動(dòng)電路5輸出G5和G2。輸出的PHA、PHB和PHC分別輸入三相高壓MOSFET 驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路6。第一半橋驅(qū)動(dòng)電路3輸出的Gl和G4分別藕接于NMOSFET Ml的柵極和NM0SFET M2的柵極；第二半橋驅(qū)動(dòng)電路4輸出的G3和G6分別藕接于NMOSFET M3的柵極和NMOSFET M4的柵極；第三半橋驅(qū)動(dòng)電路5輸出的G5和G2分別藕接于NM0SFETM5的柵極和NMOSFET M6的柵極；NMOSFET M2的源極、NMOSFET M4的源極和NMOSFET M6的源極相連并耦接于第 二十五電阻R25的一端，第二十五電阻R25為采樣電阻，該采樣電阻上的電壓Vl輸入過流 保護(hù)電路7。三個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)電路輸入三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路6的PHA、PHB 和PHC直接通過三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路6輸出，并驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)8 ； 浪涌吸收電路可以提高感性負(fù)載工作時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管的損傷，浪涌吸收電路 中采樣電阻上的電壓Vl輸入過流保護(hù)電路7，過流保護(hù)電路7可以保護(hù)三相高壓MOSFET驅(qū) 動(dòng)電路中的電流不超過電路工作的最高電流值，過流保護(hù)電路7的輸出為0C，接入邏輯控 制電路2，直接控制邏輯控制電路2的工作狀態(tài)，最終控制整個(gè)電路的工作狀態(tài)。三相高壓 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的輸出直接驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)8。驅(qū)動(dòng)模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)材料選擇若不合理，電路工作時(shí)，熱量就不能很快散 發(fā)掉，使電路內(nèi)部與外部的溫度梯度過大，形成過熱區(qū)或過熱點(diǎn)，造成過大的熱應(yīng)力而使電 路結(jié)構(gòu)遭受破壞，或造成元器件性能惡化。特別是大功率集成電路，熱集中問題就顯得更為 突出。本驅(qū)動(dòng)模塊在工藝熱設(shè)計(jì)方面，除了在總體布局上使功率器件均勻分布外，還采取了 以下措施1)加大功率電阻的設(shè)計(jì)面積，充分保證其承受實(shí)際功耗的能力；2)高壓MOSFET 開關(guān)組件NMOSFET芯片背面加散熱塊，并將管芯連同散熱塊一起錫焊到基片上；3)將整個(gè) 電路的基片完全用錫焊的方式粘接到金屬管殼上，以保證電路工作時(shí)產(chǎn)生的熱量能夠更快 地散發(fā)到金屬管座和外部環(huán)境中。接地是抑制噪聲和防止干擾的重要措施之一，地線設(shè)計(jì) 成能減小地線電阻，并降低地線上電位差的短而寬的形狀。在整機(jī)設(shè)計(jì)中，對(duì)低頻電路盡可 能用單點(diǎn)接地方式，最好將屏蔽地、模擬地、數(shù)字地分開。本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)模塊采用厚膜工藝將導(dǎo)帶和電阻印刷在氧化鋁基片上，制成成膜 基片，并將集成電路模塊和裸芯片集成在一起，通過嚴(yán)格的布局布線，以及電路的熱設(shè)計(jì)和 接地技術(shù)，消除邏輯電路和驅(qū)動(dòng)電路之間的噪聲干擾，是一種體積小、可靠性高、工作溫度 范圍寬、高電壓、大功率、大電流輸出的隔離無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。
權(quán)利要求1.混合集成電路大功率高壓隔離無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于，包括三相高壓 MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路(6)和邏輯控制電路O)，三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以 及浪涌吸收電路(6)和邏輯控制電路(2)之間并聯(lián)有三個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)電路，邏輯控制電路(2) 還與光電耦合電路⑴相連接，邏輯控制電路⑵和三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸 收電路(6)分別與過流保護(hù)電路(7)相連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于，所述的邏輯控制電路(2)包 括第一異或門(Li)、第二異或門(U)和第三異或門(L3)，第一異或門(Li)分別與第一反 相器(L4)、第二三輸入與門(L8)和第四與門(L13)信號(hào)連接，第一反相器(L4)的輸出端分 別與第一三輸入與門(L7)和第二與門(Lll)信號(hào)連接；第二異或門(L2)分別與第二反相 器(L5)、第三三輸入與門(L9)和第二與門(Lll)信號(hào)連接，第二反相器(L5)分別與第二三 輸入與門(L8)和第三與門(L12)信號(hào)連接；第三異或門(L3)分別與第三反相器(L6)、第 一三輸入與門(L7)和第三與門(L12)信號(hào)連接，第三反相器(L6)分別與第三三輸入與門 (L9)和第四與門(LU)信號(hào)連接；第一三輸入與門(L7)、第二三輸入與門(L8)、第三三輸 入與門(L9)和第一與門(LlO)通過信號(hào)連接，第二與門(Lll)與第四反相器(L14)信號(hào)連 接；第三與門(L12)與第五反相器(L15)信號(hào)連接；第四與門(L13)與第六反相器(L16)信 號(hào)連接。
3.按照權(quán)利要求2所述的無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于，所述的三相高壓MOSFET驅(qū) 動(dòng)電路以及浪涌吸收電路(6)包括NMOFET(Ml)，NM0FET(Ml)的柵極與源極之間分別并聯(lián)有 第十三電阻(R13)和第七電容(C7)，NMOFET(Ml)的漏極分別接高壓功率電源Power、第十 極管(DlO)的正極和第十四電阻(R14)的一端，第十極管(DlO)的負(fù)極和第十四電阻(R14) 的另一端分別與第八電容(C8)的一端相連接，第八電容(C8)的另一端分別與NMOFET(Ml) 的源極和NMOFET(M2)的漏極相連接，NMOFET(M2)的漏極分別與NMOFET(Ml)的源極、第 十一二極管(Dll)的正極和第十六電阻(R16)的一端相連接，第十一二極管(Dll)的負(fù)極 和第十六電阻(R16)的另一端分別與第十電容(ClO)的一端相連接，第十電容(ClO)的另 一端與NM0FET(M2)的源極相連接，NMOFET(M2)的柵極和源極之間分別并聯(lián)有第十五電阻 (R15)和第九電容(C9) ；NMOFET(Ml)的漏極與NMOFET(M3)的漏極和匪OFET(M5)的漏極相 連接；NMOFET(M3)的漏極與源極之間分別并聯(lián)有第十七電阻(R17)和第十一電容(Cll)， NMOFET(M3)的漏極分別與第十二二極管(D12)的正極和第十八電阻(R18)的一端相連 接，第十二二極管(D12)的負(fù)極和第十八電阻(R18)的另一端分別與第十二電容(C12)的 一端相接，第十二電容(C12)的另一端分別與NMOFET(MiB)的源極和NMOFET(M4)的漏極 相接；NM0FET(M4)的漏極和源極之間分別并聯(lián)有第十九電阻(R19)和第十三電容(C13)， NMOFET(M4)的漏極分別與NMOFET(M3)的源極、第十三二極管(D13)的正極和第二十電阻 (R20)的一端相接，第十三二極管(DU)的負(fù)極和第二十電阻(R20)的另一端分別與第十四 電容(C14)的一端相連接，第十四電容(C14)的另一端與NMOFET(M4)的源極相連接；NMOFET (M5)的漏極和源極之間分別并聯(lián)有第二十一電阻(R21)和第十五電容(C15)， NMOFET(M5)的漏極分別與第十四二極管(D14)的正極和第二十二電阻(R22)的一端相連 接，第十四二極管(D14)的負(fù)極和第二十二電阻(R22)的另一端分別與第十六電容(C16) 的一端相連接，第十六電容(C16)的另一端分別與匪OFET(M5)的源極和NMOFET(M6)的漏 極相連接，NM0FET(M6)的漏極和源極之間分別并聯(lián)有第二十三電阻(R2!3)和第十七電容(C17), NM0FET(M6)的漏極分別與第十五二極管(D15)的正極和第二十四電阻(R24)的一 端相連接，第十五二極管(D15)的負(fù)極和第二十四電阻(R24)的另一端分別與第十八電容 (C18)的一端相連接，第十八電容(C18)的另一端與NM0FET(M6)的源極相連接；NMOFET (M2)的源極、NMOFET (M4)的源極和NMOFET (M6)的源極分別與第二十五電阻 (R25)的一端相連接，第二十五電阻(R25)的另一端接地Pgnd。
4.按照權(quán)利要求3所述的無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于，所述的NMOFET(Ml)、 匪OFET (M2)、匪OFET (M3)、匪OFET (M4)、匪OFET (M5)和匪OFET (M6)均采用 IRF250N 溝道金 屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
5.按照權(quán)利要求1所述的無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于，所述的過流保護(hù)電路(7) 包括比較器C0MP，比較器COMP的反相輸入端分別與第二十六電阻(R26)的一端和第十九 電容(C19)的一端相接，比較器COMP的正相輸入端分別與第二十七電阻(R27)的一端和第 二十八電阻(R28)的一端相接，第二十八電阻(R28)的另一端、第十九電容(C19)的另一端 和比較器COMP的接地引腳分別接邏輯地gnd，第二十七電阻(R27)的另一端和比較器COMP 的電源引腳分別接邏輯電源Vdd。
6.按照權(quán)利要求5所述的無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于，所述的比較器COMP采用 LM193比較器。
7.按照權(quán)利要求1所述的無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于，所述的半橋驅(qū)動(dòng)電路包括 半橋驅(qū)動(dòng)芯片(IC)，半橋驅(qū)動(dòng)芯片(IC)的引腳1分別接邏輯電源Vdd、電容(Cl)的一端和 二極管(Dl)的正極，半橋驅(qū)動(dòng)芯片(IC)的引腳4分別與邏輯地gnd和電容(Cl)的另一端 相連接；半橋驅(qū)動(dòng)芯片(IC)的引腳6與電容(C2)的一端相連接；半橋驅(qū)動(dòng)芯片(IC)的引 腳8分別與二極管(Dl)的負(fù)極和電容(C2)的另一端相連接；半橋驅(qū)動(dòng)芯片(IC)的引腳5 與電阻(R3)的一端相連接，電阻(R3)的另一端分別與電阻(R4)的一端和二極管(D3)的 負(fù)極相連接，電阻(R4)的另一端和二極管(D3)的正極相連接，并接三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng) 電路以及浪涌吸收電路(6)；半橋驅(qū)動(dòng)芯片(IC)的引腳7與電阻(Rl)的一端相連接，電阻 (Rl)的另一端分別與電阻(R2)的一端和二極管(D2)的負(fù)極相連接，電阻(R2)的另一端和 二極管(D2)的正極相連接，并與三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路(6)相連接； 半橋驅(qū)動(dòng)芯片(IC)的引腳2和引腳3分別與邏輯控制電路(2)相連接。
8.按照權(quán)利要求7所述的無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，其特征在于，所述的半橋驅(qū)動(dòng)芯片(IC) 采用IR2103芯片。
專利摘要混合集成電路大功率高壓隔離無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，包括三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路和邏輯控制電路，三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路和邏輯控制電路之間并聯(lián)有三個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)電路，邏輯控制電路還與光電耦合電路相連接，邏輯控制電路和三相高壓MOSFET驅(qū)動(dòng)電路以及浪涌吸收電路分別與過流保護(hù)電路相連接。本實(shí)用新型無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊體積小、可靠性高、工作溫度范圍寬，能夠避免MOSFET驅(qū)動(dòng)管開關(guān)組件上下橋臂發(fā)生直通，甚至損壞的現(xiàn)象，滿足較高應(yīng)用場(chǎng)合的要求。
文檔編號(hào)H02H9/04GK201854232SQ20102058715
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月1日
發(fā)明者盧艷, 竇志源 申請(qǐng)人:天水華天微電子股份有限公司