智能功率模块和空调器制造技术

本发明专利技术提供了一种智能功率模块和空调器，智能功率模块中的具有温度自适应功能的驱动电路连接在HVIC管和每一相桥臂电路的功率开关管之间，其中，在每一相上桥臂电路中，HVIC管的三相高压区中对应相的电源正极、负极分别连接至驱动电路的供电电源正端、负端，HVIC管的三相高压区中对应相的信号输出端连接至驱动电路的驱动信号输入端，其驱动电路的驱动信号输出端连接至功率开关管的基极。该技术方案，通过自行监测智能功率模块的内部温度，调节功率开关器件的开通关断速度，则在保证智能功率模块的工作效率同时，有效地提高了智能功率模块的可靠性和高适用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能功率模块
，具体而言，涉及一种智能功率模块和一种空调器。
技术介绍
智能功率模块(IntelligentPowerModule，简称IPM)是一种将电力电子和集成电路技术集成在一起的功率驱动类产品，智能功率模块包含功率开关器件和高压驱动电路，相对于传统分立方案，智能功率模块以其高集成度、高可靠性等优势赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器及各种逆变电源，是变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动、变频家电的理想电力电子器件。现有的智能功率模块电路的结构如图1所示，HVIC(HighVoltageIntegratedCircuit，高压集成电路)管101的VCC端作为智能功率模块100的低压区供电电源正端VDD，VDD一般为15V；HVIC管101的GND端作为智能功率模块100的低压区供电电源负端COM；HVIC管101的HIN1端、HIN2端、HIN3端分别作为智能功率模块100的U相、V相、W相上桥臂输入端UHIN、VHIN、WHIN；HVIC管101的LIN1端、LIN2端、LIN3端分别作为智能功率模块100的U相、V相、W相下桥臂输入端ULIN、VLIN、WLIN；在此，智能功率模块100的U、V、W三相的六路输入接收0～5V的输入信号；HVIC管101的VB1端作为智能功率模块100的U相高压区供电电源正端UVB；HVIC管101的HO1端串联驱动电阻131后与U相上桥臂IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)管121的基极相连；HVIC管101的VS1端与IGBT管121的发射极、FRD(FastRecoveryDiode，快恢复二极管)管111的阳极、U相下桥臂IGBT管124的集电极、FRD管114的阴极相连，并作为智能功率模块100的U相高压区供电电源负端UVS；HVIC管101的VB2端作为智能功率模块100的V相高压区供电电源正端VVB；HVIC管101的HO2端串联驱动电阻132后与V相上桥臂IGBT管122的基极相连；HVIC管101的VS2端与IGBT管122的发射极、FRD管112的阳极、V相下桥臂IGBT管125的集电极、FRD管115的阴极相连，并作为智能功率模块100的V相高压区供电电源负端VVS；HVIC管101的VB3端作为智能功率模块100的W相高压区供电电源正端WVB；HVIC管101的HO3端串联驱动电阻133后与W相上桥臂IGBT管123的基极相连；HVIC管101的VS3端与IGBT管123的发射极、FRD管113的阳极、W相下桥臂IGBT管126的集电极、FRD管116的阴极相连，并作为智能功率模块100的W相高压区供电电源负端WVS；HVIC管101的LO1端、LO2端、LO3端分别串联驱动电阻134、驱动电阻135、驱动电阻136后与IGBT管124的基极、IGBT管125的基极、IGBT管126的基极分别相连；IGBT管124的发射极与FRD管114的阳极相连，并作为智能功率模块100的U相低电压参考端UN；IGBT管125的发射极与FRD管115的阳极相连，并作为智能功率模块100的V相低电压参考端VN；IGBT管126的发射极与FRD管116的阳极相连，并作为智能功率模块100的W相低电压参考端WN；IGBT管121的集电极、FRD管111的阴极、IGBT管122的集电极、FRD管112的阴极、IGBT管123的集电极、FRD管113的阴极相连，并作为智能功率模块100的高电压输入端P，P一般接300V。HVIC管101的作用是：将输入端HIN1、HIN2、HIN3和LIN1、LIN2、LIN3的0～5V的逻辑信号分别传到输出端HO1、HO2、HO3和LO1、LO2、LO3，其中HO1、HO2、HO3是VS～VS+15V的逻辑信号，LO1、LO2、LO3是0～15V的逻辑信号。同一相的输入信号不能同时为高电平，即HIN1和LIN1、HIN2和LIN2、HIN3和LIN3不能同时为高电平。UVS、VVS、WVS都接感性负载。智能功率模块100在电路中应用时：当HIN1为高电平时，IGBT管121处于开通状态，FRD管114处于关断状态；当HIN1为低电平时，IGBT管121处于关断状态，FRD管114处于续流状态；当HIN2为高电平时，IGBT管122处于开通状态，FRD管115处于关断状态；当HIN2为低电平时，IGBT管122处于关断状态，FRD管115处于续流状态；当HIN3为高电平时，IGBT管123处于开通状态，FRD管116处于关断状态；当HIN3为低电平时，IGBT管123处于关断状态，FRD管116处于续流状态；当LIN1为高电平时，IGBT管124处于开通状态，FRD管111处于关断状态；当LIN1为低电平时，IGBT管124处于关断状态，FRD管111处于续流状态；当LIN2为高电平时，IGBT管125处于开通状态，FRD管112处于关断状态；当LIN2为低电平时，IGBT管125处于关断状态，FRD管112处于续流状态；当LIN3为高电平时，IGBT管126处于开通状态，FRD管113处于关断状态；当LIN3为低电平时，IGBT管126处于关断状态，FRD管113处于续流状态。U相上桥臂、V相上桥臂、W相上桥臂、U相下桥臂、V相下桥臂、W相下桥臂具有类似的开通关断波形。以U相上桥臂为例对智能功率模块100的开通关断波形进行说明，如图2所示的智能功率模块100的开通关断波形示意图，其中：当HIN1从低电平切换到高电平时，IGBT管121从关断状态切换到开通状态，FRD管114从续流状态切换到关断状态，IGBT管121的集电极与发射极间电压VCE降低，同时集电极与发射极间电流IC增大，FRD管114的反向恢复电流Irr叠加到IGBT管121的集电极与发射极间电流IC上；当HIN1从高电平切换到低电平时，IGBT管121从开通状态切换到关断状态，FRD管114从关断状态切换到续流状态，IGBT管121的集电极与发射极间电压VCE升高，同时集电极与发射极间电流IC减小，线路寄生电感产生感应电动势形成浪涌电压Us叠加到IGBT管121的集电极与发射极间电压VCE上。而在智能功率模块的设计过程中，为了减小功率器件对电能的损耗，需要选择开关速度较快的IGBT管以及正向压降较小的FRD管，但是IGBT管开关速度越快，则Irr和Us越大，并且对于相同工艺技术的FRD管，正向压降越小，Irr也越大。Irr和Us随温度的升高会逐渐增大，因此有时候在温度较低时，电路系统能正常运行，当温度较高时，Irr和Us过大有可能给电路系统造成干扰，引发误动作，甚至损坏电路系统。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出了一种新的智能功率模块，通过自行监测智能功率模块的内部温度，调节功率开关器件的开通关断速度，则在保证智能功率模块的工作效率同时，有效地提高了智能功率模块的可靠性和高适用性。本专利技术的另一个目的在于提出了一种具有该智能功率模块的空调器。为实现上述至少一个目的，根据本专利技术的第一方面的实施例，提出了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能功率模块，其特征在于，包括：三相上桥臂电路、三相下桥臂电路和HVIC管，其中，所述三相上桥臂电路中的每一相上桥臂电路的输入端连接至所述HVIC管的三相高压区中对应相的信号输出端，所述三相下桥臂电路中的每一相下桥臂电路的输入端连接至所述HVIC管的三相低压区中对应相的信号输出端；以及所述每一相上桥臂电路包括：第一驱动电路和第一功率开关管，其中，所述第一驱动电路的驱动信号输入端作为所述每一相上桥臂电路的输入端，所述第一驱动电路的供电电源正端、负端分别连接至所述HVIC管的三相高压区中对应相的电源正极、负极，所述第一驱动电路的驱动信号输出端连接至所述第一功率开关管的基极；所述每一相下桥臂电路包括：第二驱动电路和第二功率开关管，其中，所述第二驱动电路的驱动信号输入端作为所述每一相下桥臂电路的输入端，所述第二驱动电路的供电电源正端、负端分别连接至所述HVIC管的电源正端、负端，所述第二驱动电路的驱动信号输出端连接至所述第二功率开关管的基极；其中，所述第一驱动电路和所述第二驱动电路为具有温度自适应功能的驱动电路。

【技术特征摘要】
1.一种智能功率模块，其特征在于，包括：三相上桥臂电路、三相下桥臂电路和HVIC管，其中，所述三相上桥臂电路中的每一相上桥臂电路的输入端连接至所述HVIC管的三相高压区中对应相的信号输出端，所述三相下桥臂电路中的每一相下桥臂电路的输入端连接至所述HVIC管的三相低压区中对应相的信号输出端；以及所述每一相上桥臂电路包括：第一驱动电路和第一功率开关管，其中，所述第一驱动电路的驱动信号输入端作为所述每一相上桥臂电路的输入端，所述第一驱动电路的供电电源正端、负端分别连接至所述HVIC管的三相高压区中对应相的电源正极、负极，所述第一驱动电路的驱动信号输出端连接至所述第一功率开关管的基极；所述每一相下桥臂电路包括：第二驱动电路和第二功率开关管，其中，所述第二驱动电路的驱动信号输入端作为所述每一相下桥臂电路的输入端，所述第二驱动电路的供电电源正端、负端分别连接至所述HVIC管的电源正端、负端，所述第二驱动电路的驱动信号输出端连接至所述第二功率开关管的基极；其中，所述第一驱动电路和所述第二驱动电路为具有温度自适应功能的驱动电路。2.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述第一驱动电路包括：第一温度监测单元、第一模拟开关、第二电阻和第三电阻；以及所述第一温度监测单元包括第一热敏电阻和第一电阻，以及所述第一电阻的第一端连接至所述第一驱动电路的供电电源正端，所述第一电阻的第二端连接至所述第一热敏电阻的第一端并作为所述第一温度监测单元的输出端，所述第一热敏电阻的第二端连接至所述第一驱动电路的供电电源负端，以及所述第一温度监测单元的输出端连接至所述第一模拟开关的控制端，所述第二电阻的第一端连接至所述第一模拟开关的第一选择端，所述第三电阻的第一端连接至所述第一模拟开关的第二选择端，所述第二电阻的第二端和所述第三电阻的第二端连接至所述第一驱动电路的驱动信号输出端，以及所述第一驱动电路的驱动信号输入端根据所述第一模拟开关的控制端输出的第一控制信号连接至所述第一模拟开关的第一选择端或所述第一模拟开关的第二选择端，其中，所述第一控制信号为所述第一温度监测单元的输出端输出的电平信号，且所述第二电阻大于所述第三电阻。3.根据权利要求2所述的智能功率模块，其特征在于，当所述智能功率模块的内部温度小于预设温度阈值时，所述第一驱动电路的驱动信号输入端根据所述第一控制信号连接至所述第一模拟开关的第二选择端，其中，所述第一控制信号为高电平信号；当所述智能功率模块的所述内部温度大于或等于所述预设温度阈值时，所述第一驱动电路的驱动信号输入端根据所述第一控制信号连接至所述第一模拟开关的第一选择端，其中，所述第一控制信号为低电平信号。4.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述第二驱动电路包括：第二温度监测单元、第二模拟开关、第五电阻和第六电阻；以及所述第二温度监测单元包括第二热敏电阻和第四电阻，以及所述第四电...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏调兴，冯宇翔，
申请(专利权)人：广东美的制冷设备有限公司，美的集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44