[发明专利]用于防止故障的功率模块和装置及其控制方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2012年10月31日提出的、名称为“Power Module and Apparatus Having the Preventing Malfunction and Method Thereof”的韩国专利申请No.10-2012-0122519的权益，该申请的全部内容通过引用合并到本申请中。

技术领域

本发明涉及用于防止故障的功率模块和装置及其控制方法。

背景技术

智能功率模块（IPM）是功率模块的其中一种类型，并且包括位于单个封装中的功率半导体元件（如绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、金属氧化物硅场效应晶体管（MOSFET）、快速恢复二极管（FRD）等）、控制电路、驱动电路、保护电路和控制电源。所述IPM可以依据使用目的和所用系统的需求来以各种方式实现输入/输出电压和电流、所述IPM的控制方法、可用的形状和大小等。

通用逆变器（其是目前应用在功率电子领域中的应用设备）包括随着它们的发展而需求高效和小型化的数控（NC）机床、工业机器人等。作为应用在所述IPM中的开关的IGBT使装置能够高度职能化和小型化。所述IPM的优势在于通过互连减少外围电路和组件的数量，其中诸如驱动电路、各种保护电路等的外围电路被安装在模块封装中并且减少了系统的设计周期。另外，在所述IPM中，所述IPM的内部驱动电路与功率开关元件之间的布线长度短，并且所述驱动电路的阻抗低，因此改善了电磁干扰（EMI）特性和寄生效应免疫性。

在所述IPM的发展早期，驱动电路或保护电路被简单地插入到相关技术的功率设备模块中，从而实现所述IPM。近年来，IGBT、MOSFET元件以及专用集成电路（IC）被安装于其中的所述IPM已经被主要地应用。也就是说，当前设计的IPM需要优化设计，其中系统和元件的控制和保护功能被全面地考虑，而不是在信号模块中安装控制电路等。因此，所述IPM应该被设计成考虑系统所需的低噪声（高频率）、高效率（低损耗）、强度、稳定控制、小型化和重量减轻、设计和装配容易度等，以及被设计成从开关元件的视角、满足不同于被用作单独元件时的特性的高速切换、低损耗、关于安全操作区域（SOA）的优化折中设计、适当的保护措施、高噪声稳定性、小型化和重量减轻（高完整性）。

在这种功率模块中，作为防止过电流的一种方法，分流电阻的两端的电压使用所述分流电阻来感测，并且当感测到的两端的电压大于驱动集成电路（IC）的参考电压时，过流保护功能被操作以便关断输出，从而保护所述功率模块。

然而，在这个方法中，会因开关元件的操作而出现开关噪声，并且当所述开关噪声流到电流感测输入端子时会发生故障。

【现有技术文件】

【专利文件】

（专利文件1）JP1994-284710

发明内容

本发明致力于提供一种防止因电气过电压导致的功率模块故障的功率模块及其装置，该电气过电压由电磁干扰（EMI）噪声、浪涌电压等引起。

由于电磁干扰（EMI）噪声、浪涌电压等引起的电气过电压，本发明也致力于提供一种控制功率模块的方法。

根据本发明的优选实施方式，提供一种功率模块，包括：驱动集成电路（IC），该驱动集成电路（IC）包括用于防止由于输入电信号而损坏所述功率模块的保护电路和连接到所述保护电路以便控制开关元件的开关操作的驱动电路；以及所述开关元件，该开关元件被所述驱动电路控制以便执行所述开关操作。在此，所述驱动IC可以包括用于对所述输入电信号的过电压进行箝位的背靠背二极管。

另外，在所述背靠背二极管中，两个齐纳二极管的阴极可以面向彼此。

另外，所述保护电路可以计算具有被箝位的过电压的电信号的数量以及可以控制所述开关元件的所述开关操作以便当所计算的电信号数量是预定值或者更大时暂停所述功率模块的操作，其中使用所述背靠背二极管对电信号的过电压进行箝位。

同时，根据本发明的另一优选实施方式，提供一种功率模块，包括：驱动IC，该驱动IC包括用于防止由于输入电信号而损坏所述功率模块的保护电路和连接到所述保护电路以便控制开关元件的开关操作的驱动电路；所述开关元件，该开关元件被所述驱动电路控制以便执行所述开关操作；以及背靠背二极管，该背靠背二极管被放置在所述驱动IC的输入单元的前端以便对输入至所述驱动IC的电信号的过电压进行箝位。

另外，在所述背靠背二极管中，两个齐纳二极管的阴极可以面向彼此。