一种智能功率模块装置的制作方法

本发明涉及功率半导体，具体涉及一种智能功率模块装置。

背景技术：

1、随着光伏的应用越来越广，智能功率模块的效率和成本问题逐渐成为了关注的热点，因此国内外都对微逆变器开展了研究，取得了较大的突破和进展。

2、目前影响智能功率模块效率的主要因素有功率芯片(主要是其中的大功率器件)的寄生电阻、寄生电容，以及功率器件的负载状态。所以要提高功率系统的转换效率，必须从芯片中的功率半导体器件的结构和制作工艺，以及功率半导体器件的控制电路等方面做研究。

3、因此目前大多向高频驱动以及低导通内阻的方向发展以降低功率器件自身的损耗，但是在低压低功率应用时，通过降低导通内阻来提高效率，降低智能功率模块的发热，不仅成本高，且对hvic的驱动能力也有一定的要求。

4、所以研究一种高效率的智能功率模块，从降低器件自身损耗和引入自适应控制模块以及改善控制电路结构等方面来提高智能功率模块效率对于节能降耗具有十分重要的意义，有助于智能功率模块更加广泛的应用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型提供一种智能功率模块装置，用于解决现有技术中驱动电路的导通损耗高，且采用低导通内阻的mosfet时成本大幅增加的问题，因此通过设置高压栅极驱动电路，实现交替导通，降低电路中的开关损耗，提高逆变器运行过程中的转换效率，可以把体积做的很小。

2、一种智能功率模块装置，其特征在于，包括智能功率模块1、所述智能功率模块1包括封装焊盘100、高压栅极驱动电路101、nmos上管电路102、nmos下管电路103。所述的封装焊盘100设置在智能功率模块1的底部，所述高压栅极驱动电路101、nmos上管电路102、nmos下管电路103均设置在智能功率模块1的内部，并通过金线与封装焊盘100以电性连接，所述的高压栅极驱动电路101分别与所述nmos上管电路102、nmos下管电路103以电性连接；

3、当应用在单相电的逆变中，其还包括另一组nmos上管电路202、nmos上管电路203，其余所述nmos上管电路102、nmos下管电路103为垂直封装结构。

4、所述的封装焊盘100设置有hin端口、hin_cs片选端口、vdd端口、lin端口、lin_cs端口、gnd端口、sw端口、c_clamp端口。

5、所述的封装焊盘100还包括sw1端口，并连接至所述nmos上管电路202的源极。

6、所述的高压栅极驱动电路101的hin端口连接到封装焊盘100上的hin端口，所述的高压栅极驱动电路101的hin_cs片选端口连接到封装焊盘100上的hin_cs片选端口，所述的高压栅极驱动电路101的vdd端口连接到封装焊盘100上的vdd端口，所述的高压栅极驱动电路101的lin端口连接到封装焊盘100上的lin端口，所述的高压栅极驱动电路101的lin_cs片选端口连接到封装焊盘100上的lin_cs片选端口，所述的nmos上管电路102的qh1和qhx的漏极连接到封装焊盘100上的c_clamp端口，所述的nmos上管电路102的qh1和qhx的源极连接到封装焊盘100上的sw端口以及所述的nmos下管电路103的ql1和qlx的漏极，所述的nmos下管电路103的ql1和qlx的源极连接到封装焊盘100上的gnd端口，所述的高压栅极驱动电路101的ho端口连接到nmos上管电路102的qh1的栅极，所述的高压栅极驱动电路101的ho_cs端口连接到nmos上管电路102的qhx的栅极，所述的高压栅极驱动电路101的lo端口连接到nmos下管电路103的ql1的栅极，所述的高压栅极驱动电路101的lo_cs端口连接到nmos下管电路103的qlx的栅极；

7、所述nmos上管电路102的qh1和qhx，所述qhx为任意数量且参数一致的nmos并联，参数误差在0.01％～0.04％以内，所述nmos下管电路103的ql1和qlx，所述qlx为任意数量且参数一致的nmos并联，参数误差在0.01％～0.04％以内。

8、所述的qh1和ql1的导通内阻为1～4mohm，所述的qhx和qlx的导通内阻为4～8mohm。

9、所述的高压栅极驱动电路101内包括输出驱动qh、片选驱动qh_cs、输出驱动ql、片选驱动ql_cs，所述的输出驱动qh、片选驱动qh_cs、输出驱动ql、片选驱动ql_cs均与高压栅极驱动电路101上的vdd端口及vs端口连接，且均设置有自举电容、二极管、图腾柱驱动mos管，驱动拉电流为1.2～1.5a，驱动灌电流为1.3～1.6a。

10、所述的高压栅极驱动电路101的ho端口、ho_cs端口与lo端口、lo_cs端口的死区时间为1～3微秒。

11、所述的输出驱动qh、片选驱动qh_cs、输出驱动ql、片选驱动ql_cs内vdd端口和vs端口之间设置有用来供电的自举mosfet。

12、实用新型所提供上述技术方案可以实现的有益效果如下：

13、1、功率半导体器件部分的上下管，均采用1+n的mos管配置方式，极大的满足了不同应用功率段的需求，均可提高效率0.8～1.2％。

14、2、此外在改善高压栅极驱动芯片内的自举二极管，降低自举二极管在供电的是的损耗，替换为低导通内阻的mosfet，进一步提高效率。

15、3、在通过1+n组mos的组合，可自由分配驱动mos管的数量来适应不同的驱动频率，解决了逆变过程中，由于频率的变化的同时会增加导通损耗的问题。

16、4、通过不同功率器件的堆叠实现两个半桥电路的组合，大幅降低外围电路的复杂度。

技术特征：

1.一种智能功率模块装置，其特征在于，包括智能功率模块(1)、所述智能功率模块(1)包括封装焊盘(100)、高压栅极驱动电路(101)、nmos上管电路(102)、nmos下管电路(103)，所述的封装焊盘(100)设置在智能功率模块(1)的底部，所述高压栅极驱动电路(101)、nmos上管电路(102)、nmos下管电路(103)均设置在智能功率模块(1)的内部，并通过金线与封装焊盘(100)以电性连接，所述的高压栅极驱动电路(101)分别与所述nmos上管电路(102)、nmos下管电路(103)以电性连接，所述nmos上管电路(102)的nmos上管qh1和若干nmos上管qhx以并联的方式连接，所述若干nmos上管qhx为任意数量且参数一致的nmos并联，参数误差在0.01%~0.04%以内，所述nmos下管电路(103)的nmos下管ql1和若干nmos下管qlx以并联的方式连接，所述若干nmos下管qlx为任意数量且参数一致的nmos并联，参数误差在0.01%~0.04%以内。

2.根据权利要求1所述的一种智能功率模块装置，其特征在于，所述的封装焊盘(100)设置有hin端口、hin_cs片选端口、vdd端口、lin端口、lin_cs端口、gnd端口、sw端口、c_clamp端口。

3.根据权利要求2所述的一种智能功率模块装置，其特征在于，所述的高压栅极驱动电路(101)的hin端口连接到封装焊盘(100)上的hin端口，所述的高压栅极驱动电路(101)的hin_cs片选端口连接到封装焊盘(100)上的hin_cs片选端口，所述的高压栅极驱动电路(101)的vdd端口连接到封装焊盘(100)上的vdd端口，所述的高压栅极驱动电路(101)的lin端口连接到封装焊盘(100)上的lin端口，所述的高压栅极驱动电路(101)的lin_cs片选端口连接到封装焊盘(100)上的lin_cs片选端口，所述的nmos上管电路(102)的qh1和qhx的漏极连接到封装焊盘(100)上的c_clamp端口，所述的nmos上管电路(102)的qh1和qhx的源极连接到封装焊盘(100)上的sw端口以及所述的nmos下管电路(103)的ql1和qlx的漏极，所述的nmos下管电路(103)的ql1和qlx的源极连接到封装焊盘(100)上的gnd端口，所述的高压栅极驱动电路(101)的ho端口连接到nmos上管电路(102)的qh1的栅极，所述的高压栅极驱动电路(101)的ho_cs端口连接到nmos上管电路(102)的qhx的栅极，所述的高压栅极驱动电路(101)的lo端口连接到nmos下管电路(103)的ql1的栅极，所述的高压栅极驱动电路(101)的lo_cs端口连接到nmos下管电路(103)的qlx的栅极。

4.根据权利要求1所述的一种智能功率模块装置，其特征在于，所述的qh1和ql1的导通内阻为1~4mohm，所述的qhx和qlx的导通内阻为4~8mohm。

5.根据权利要求1所述的一种智能功率模块装置，其特征在于，所述的高压栅极驱动电路(101)内包括输出驱动qh、片选驱动qh_cs、输出驱动ql、片选驱动ql_cs，所述的输出驱动qh、片选驱动qh_cs、输出驱动ql、片选驱动ql_cs均与高压栅极驱动电路(101)上的vdd端口及vs端口连接，且均设置有自举电容、二极管、图腾柱驱动mos管，驱动拉电流为1.2~1.5a，驱动灌电流为1.3~1.6a。

6.根据权利要求1所述的一种智能功率模块装置，其特征在于，所述的高压栅极驱动电路(101)的ho端口、ho_cs端口与lo端口、lo_cs端口的死区时间为1~3微秒。

7.根据权利要求5所述的一种智能功率模块装置，其特征在于，所述的输出驱动qh、片选驱动qh_cs、输出驱动ql、片选驱动ql_cs内vdd端口和vs端口之间设置有用来供电的自举mosfet。

技术总结本技术公开了一种智能功率模块装置，一种智能功率模块装置，其特征在于，包括智能功率模块1、所述智能功率模块1包括封装焊盘100、高压栅极驱动电路101、NMOS上管电路102、NMOS下管电路103。在通过1+N组MOS的组合，可自由分配驱动MOS管的数量来适应不同的驱动频率，解决了逆变过程中，由于频率的变化的同时会增加导通损耗的问题。技术研发人员：黄统华,邹军受保护的技术使用者：国芯微电子（广东）有限公司技术研发日：20231009技术公布日：2024/9/19