一種半橋驅動電路的隔離封裝架構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及集成電路設計領域，具體地說是一種半橋集成驅動電路的隔離封裝架構。
【背景技術】
[0002]在半橋系統中，由單片機輸入PWM信號，通過半橋驅動電路同時驅動兩個功率器件(MOSFET或者IGBT)，其中一個是高邊開關，一個是低邊開關。低邊開關的驅動部分工作在較低電壓的電源域中，通常為10?20V，而高邊開關的驅動部分則是工作在極高的電源域中，可能高達幾百甚至上千伏特，這就需要將高邊驅動部分與低邊驅動部分以及電路的其他邏輯處理部分進行隔離，要在集成電路中形成這樣的電隔離，需要極其復雜的半導體制造工藝，也為集成電路的制造帶來很大的難度和成本上的增加。
[0003]圖1所示為半橋驅動電路的拓撲結構圖，包括工作在VCC~GND間電源域的邏輯處理電路101，脈沖產生電路102，低邊驅動部分103、104和105和工作在VB~VS間電源域的RS觸發器110，高邊驅動部分111、112和113以及電平位移電路中的兩個超高壓NMOS晶體管106、107和電阻108、109。邏輯處理電路101將高邊輸入信號HIN和低邊輸入信號LIN進行邏輯處理，產生死區時間以及互鎖功能，邏輯處理電路101的輸出信號分別送給低邊驅動部分的103和脈沖發生模塊102。低邊驅動部分103、104、105根據輸入信號，產生具有足夠的驅動能力的輸出信號LO來驅動低邊開關的開啟或關斷。脈沖發生模塊102根據邏輯處理電路101發出的指令產生指定的窄脈沖信號，來驅動兩個超高壓NMOS晶體管106和107。超高壓NMOS晶體管106和107與電阻108和109構成電平位移電路，將VCOGND電源域中的信號轉換成VB~VS電源域的信號輸出HO，用于驅動高邊開關的開啟或關斷。
[0004]其中超高壓NMOS晶體管106和107在工作過程中，需要承受VB到GND間的高壓；而高邊驅動部分所工作的電源域是VB?VS’ 二者的相對電壓(VB-VS)與VCC-GND相當，通常均為10~20V，所以高邊驅動部分的器件本身并不承受高壓，但VB、VS相對于GND的絕對電壓可能高達幾百上千伏特，這就要求高邊驅動電路需要被隔離起來，且隔離耐壓要大于應用環境所需要的高壓。在晶圓上實現如此高的電壓隔離，需要在半導體硅片上做隔離阱，隔離阱需要很寬的減壓環，占用極大的芯片面積，且半導體制造工藝復雜昂貴，增加了芯片的整體成本。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種簡單易行的半橋驅動電路的隔離封裝架構，有效解決半橋驅動電路對高壓隔離工藝的依賴，從而使半橋驅動電路的設計變得簡單靈活，并且降低電路成本。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為，一種半橋驅動電路的隔離封裝架構，包括半橋驅動電路本體、引線框架和塑封體，將所述半橋驅動電路本體分割成兩個模塊，第一模塊是工作在VCC~GND電源域的邏輯處理電路、脈沖產生電路、超高壓NMOS晶體管和低邊驅動電路，第二模塊是工作在VB~VS電源域的RS觸發器、負載電阻和高邊驅動電路，所述第一模塊采用特高壓(UHV)工藝集成為第一集成塊，并在第一集成塊上引出兩個第一焊盤，所述第二模塊采用普通的HV工藝集成為第二集成塊，并在第二集成塊上引出兩個第二焊盤；所述第一集成塊和第二集成塊并列設置在所述引線框架表面的相應位置上，并通過雙芯片封裝技術將包含有第一集成塊和第二集成塊的引線框架封裝在所述塑封體內，所述第一焊盤和第二焊盤之間通過導線相連。
[0007]作為本實用新型的一種改進，所述第一焊盤是從第一集成塊上的超高壓NMOS晶體管的漏極引出，所述第二焊盤是從第二集成塊上的負載電阻與RS觸發器相連的那端引出。
[0008]作為本實用新型的一種改進，所述引線框架為包含雙基島的引線框架，所述第一集成塊和第二集成塊分別設置在左基島和右基島上。
[0009]作為本實用新型的一種改進，所述超高壓NMOS晶體管為N溝道增強型MOS晶體管。
[0010]作為本實用新型的一種改進，由于所述第二模塊工作在VB~VS間的電源域中，前面提到VB-VS的相對電壓并不高，通常均為10~20V，所以所述普通的HV工藝采用30V HV工藝完全可以滿足電路需求。
[0011]本實用新型使用雙芯片封裝技術的物理隔離方式來實現半橋驅動電路中的高邊和低邊間的隔離，與現有技術中采用PN結隔離相比，隔離效果更好，完全可以滿足幾千伏特的隔離需求，而PN結隔離要做到上千伏特的隔離是極其困難的；另外，電路的設計簡單靈活，實現的代價更低，降低了產品的成本。
【附圖說明】
[0012]圖1為半橋驅動電路的拓撲結構圖。
[0013]圖2為本實用新型的第一集成塊的內部電路拓撲結構圖。
[0014]圖3為本實用新型的第二集成塊的內部電路拓撲結構圖。
[0015]圖4為本實用新型的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]為了加深對本實用新型的理解和認識，下面結合附圖對本實用新型作進一步描述和介紹。
[0017]如圖2-4所示，一種半橋驅動電路的隔離封裝架構，包括半橋驅動電路本體、引線框架和塑封體，將所述半橋驅動電路本體分割成兩個模塊，第一模塊100是工作在VCC~GND電源域的邏輯處理電路101、脈沖產生電路102、超高壓NMOS晶體管106、107和低邊驅動電路的103、104、105，其中的超高壓NMOS晶體管106和107采用N溝道增強型MOS晶體管，第二模塊200是工作在VB?VS電源域的RS觸發器203、負載電阻201、202和高邊驅動電路的204、205、206。所述第一模塊100采用UHV工藝集成為第一集成塊，并在第一集成塊上的超高壓NMOS晶體管的漏極引出兩個第一焊盤PADl和PAD2。所述第二模塊200采用30VHV工藝集成為第二集成塊，并在第二集成塊上的負載電阻與RS觸發器相連的那端引出兩個第二焊盤PADla和PAD2a。所述第一集成塊和第二集成塊并列設置在所述引線框架表面的左基島和右基島上，并通過雙芯片封裝技術將包含有第一集成塊和第二集成塊的引線框架封裝在同一個塑封體內，所述第一焊盤PADl和第二焊盤PADla之間通過導線相連，所述第一焊盤PAD2和第二焊盤PAD2a之間通過導線相連，從而形成一顆具有完整半橋驅動功能的集成電路。
[0018]本實用新型將半橋驅動電路的高邊和低邊部分分成兩塊電路，并分別采用兩種半導體制造工藝(UHV工藝和30V HV工藝)進行設計制造，然后采用雙芯片封裝技術的物理隔離方式對高邊和低邊進行隔離，與現有技術的PN結隔離相比，一是隔離效果更好，完全可以滿足幾千伏特的隔離需求，而PN結隔離要做到上千伏特的隔離是極其困難的，二是實現的代價更低，降低了產品的成本。
[0019]需要說明的是上述實施例，并非用來限定本實用新型的保護范圍，在上述技術方案的基礎上所作出的等同變換或替代均落入本實用新型權利要求所保護的范圍。在權利要求中，單詞第一、第二的使用不表示任何順序，可將這些單詞解釋為名稱。
【主權項】
1.一種半橋驅動電路的隔離封裝架構，其特征在于:包括半橋驅動電路本體、引線框架和塑封體，將所述半橋驅動電路本體分割成兩個模塊，第一模塊是工作在VCC~GND電源域的邏輯處理電路、脈沖產生電路、超高壓NMOS晶體管和低邊驅動電路，第二模塊是工作在VB~VS電源域的RS觸發器、負載電阻和高邊驅動電路，所述第一模塊采用UHV工藝集成為第一集成塊，并在第一集成塊上引出兩個第一焊盤，所述第二模塊采用普通的HV工藝集成為第二集成塊，并在第二集成塊上引出兩個第二焊盤；所述第一集成塊和第二集成塊并列設置在所述引線框架表面的相應位置上，并通過雙芯片封裝技術將包含有第一集成塊和第二集成塊的引線框架封裝在所述塑封體內，所述第一焊盤和第二焊盤之間通過導線相連。
2.如權利要求1所述的一種半橋驅動電路的隔離封裝架構，其特征在于，所述第一焊盤是從第一集成塊上的超高壓NMOS晶體管的漏極引出，所述第二焊盤是從第二集成塊上負載電阻與RS觸發器相連的那端引出。
3.如權利要求1所述的一種半橋驅動電路的隔離封裝架構，其特征在于，所述引線框架為包含雙基島的引線框架，所述第一集成塊和第二集成塊分別設置在左基島和右基島上。
4.如權利要求1所述的一種半橋驅動電路的隔離封裝架構，其特征在于，所述超高壓NMOS晶體管為N溝道增強型MOS晶體管。
5.如權利要求1所述的一種半橋驅動電路的隔離封裝架構，其特征在于，所述普通的HV工藝具體為30V HV工藝。
【專利摘要】本實用新型涉及一種半橋驅動電路的隔離封裝架構，包括半橋驅動電路本體，將其分割成兩個模塊，第一模塊是工作在VCC~GND電源域的邏輯處理電路、脈沖產生電路、超高壓NMOS晶體管和低邊驅動電路，第二模塊是工作在VB~VS電源域的RS觸發器、負載電阻和高邊驅動電路，所述第一模塊采用UHV工藝集成為第一集成塊，并在第一集成塊上引出兩個第一焊盤，所述第二模塊采用30VHV工藝集成為第二集成塊，并在第二集成塊上引出兩個第二焊盤；所述第一集成塊和第二集成塊并列設置在引線框架表面的相應位置上，并通過雙芯片封裝技術將該引線框架封裝在同一個塑封體內，所述第一焊盤和第二焊盤之間通過導線相連，從而形成一顆具有完整半橋驅動功能的集成電路。
【IPC分類】H03K19-094
【公開號】CN204597932
【申請號】CN201520330156
【發明人】羅寅, 譚在超, 張海濱
【申請人】蘇州鍇威特半導體有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月21日