CN103595227A

CN103595227A - 一种智能功率模块

Info

Publication number: CN103595227A
Application number: CN201310593125.5A
Authority: CN
Inventors: 张强; 王富珍
Original assignee: Xian Yongdian Electric Co Ltd
Current assignee: CRRC Xian Yongdian Electric Co Ltd
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2014-02-19

Abstract

一种智能功率模块，包括IGBT及智能电路，IGBT连接智能电路。智能电路包括对外接口10、主控制器20、驱动电路30、保护电路40及温度传感器50组成，所述对外接口10连接主控制器20，所述主控制器20分别连接驱动电路30、保护电路40及温度传感器50。主控制器20，用于为驱动电路30提供工作信号，并接受保护电路40反馈的IGBT异常信息，还用于与用户的主控系统进行通信。所述驱动电路30，与IGBT相连，用于为所述IGBT提供栅极充放电。所述保护电路40，与IGBT相连，用于为所述IGBT提供电路保护。所述温度传感器50，用于检测所述智能功率模块工作过程中的温度，并反馈给所述主控制器20。

Description

一种智能功率模块

技术领域

本发明涉及电气电路领域，尤其涉及一种高兼容性自动保护功能的智能功率模块。

背景技术

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）作为新型电力半导体场控自关断器件，集功率MOSFET的高速性能与双极性器件的低电阻于一体，具有高频率、高电压、大电流、尤其是容易开通和关断的性能特点。在各种电力变换中获得极广泛的应用，是国际上公认的电力电子技术第三次革命的最具代表性的产品，至今已经发展到第六代，商业化已发展到第五代。

IPM（Intelligent Power Module，智能功率模块），不仅把IGBT等功率开关器件和驱动电路集成在一起，而且还内藏有过电压，过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到控制器。它由高速低功耗的管芯和优化的门极驱动电路以及快速保护电路构成。即使发生负载事故或使用不当，也可以保证IPM自身不受损坏。IPM以其高可靠性，使用方便赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器和各种逆变电源，是变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动和变频家电的一种非常理想的电力电子器件。

目前，市场上的智能功率模块的结构，主要采用在模块内部集成驱动电路和简单的保护电路的设计方式。现有的智能功率模块结构存在如下缺陷：用户在应用设计过程中，存在需要设计完善的保护电路的问题，消耗设计周期较长；为方便与外界设备通信，现有模块设计时需要根据用户需求设计不同种类的对外接口，增加了模块制造的复杂性以及生产成本。

鉴于上述原因，需要设计一种新型的智能功率模块，它可以在节约制造成本的同时，方便用户对模块内部的IGBT直接监测，从而加快用户的开发周期。

发明内容

本发明提供一种智能功率模块，包括IGBT及智能电路，IGBT连接智能电路，所述智能电路由对外接口、主控制器、驱动电路、保护电路及温度传感器组成，所述对外接口连接主控制器，所述主控制器分别连接驱动电路、保护电路及温度传感器，

所述主控制器，用于为驱动电路提供工作信号，并接受保护电路反馈的IGBT异常信息，还用于与用户的主控系统进行通信；

所述驱动电路，与IGBT相连，用于为所述IGBT提供栅极充放电；

所述保护电路，与IGBT相连，用于为所述IGBT提供电路保护；

所述温度传感器，用于检测所述智能功率模块工作过程中的温度，并反馈给所述主控制器。

优选的，所述对外接口包括主控器下载程序接口、智能电路电源接口及主控板通信接口。

优选的，所述保护电路为IGBT提供的电路保护包括过流、过压、短路及欠压保护。

优选的，所述保护电路为IGBT提供电路保护时还向主控制器反馈IGBT异常信息，所述主控制器记录IGBT异常信息，并将所述IGBT异常信息提供给用户的主控系统。

优选的，所述智能功率模块与用户的主控系统相连。

根据本发明提供的智能功率模块，主控制器采集驱动电路、保护电路及温度传感器提供的信息后，通过对外接口向用户的主控系统进行反馈。用户的控制系统只需要与模块内部的主控制器进行数据通信，就能实现IGBT的工作和获得IGBT的故障信息，可以为用户提供最大的便利，从而加快用户整体系统的设计周期。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明较佳实施例提供的智能功率模块结构示意图；

图2是本发明较佳实施例提供的智能功率模块中智能电路结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1是本发明较佳实施例提供的智能功率模块结构示意图。如图1所示，本发明较佳实施例提供的示意图智能功率模块1包括IGBT2和智能电路3，IGBT2连接智能电路3。所述智能功率模块1中的智能电路3与用户的主控系统。于本实施例中，智能电路3监测IGBT2的各项指标，并记录IGBT2的故障信息，发送给用户的主控系统供用户分析使用。

图2是本发明较佳实施例提供的智能功率模块中智能电路结构示意图。如图2所示，本发明较佳实施例提供的智能功率模块中智能电路包括对外接口10、主控制器20、驱动电路30、保护电路40及温度传感器50组成，所述对外接口10连接主控制器20，所述主控制器20分别连接驱动电路30、保护电路40及温度传感器50。主控制器20，用于为驱动电路30提供工作信号，并接受保护电路40反馈的IGBT异常信息，还用于与用户的主控系统进行通信。所述驱动电路30，与IGBT相连，用于为所述IGBT提供栅极充放电。所述保护电路40，与IGBT相连，用于为所述IGBT提供电路保护。所述温度传感器50，用于检测所述智能功率模块工作过程中的温度，并反馈给所述主控制器20。

于本实施例中，所述对外接口10包括主控器下载程序接口、智能电路电源接口及主控板通信接口，分别用于智能电路与外界不同设备的连接。所述保护电路40为IGBT提供的电路保护包括过流、过压、短路及欠压保护。于此，所述保护电路40为IGBT提供电路保护的同时，还向主控制器20反馈IGBT的异常信息，所述主控制器20记录IGBT异常信息，并将IGBT出现故障的异常信息通过对外接口10中的主控板通信接口，提供给用户的主控系统，以实现用户对IGBT的监测，从而为用户提供最大的便利，加快了用户整体系统的设计周期。

此外，本实施例中，温度传感器50对整个智能功率模块的工作温度进行监控，并实时将所述温度通过主控制器20提供给用户的主控系统，为用户监测系统的散热指标提供参考数据。

综上所述，根据本发明较佳实施例提供的智能功率模块，通过分别设置驱动电路、保护电路及温度传感器，统一向主控制器提供信息，再由主控制器通过对外接口向用户的主控系统进行反馈，简化了技术人员对智能功率模块的开发流程，同时在很大程度缩减了产品的体积以控制成本。同时智能电路中的保护电路为IGBT工作提供了完善的保护，当系统出现异常，保护电路启动后，主控制器会记录异常信息，告知用户主的主控系统，以便用户尽早做出判断。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种智能功率模块，包括IGBT及智能电路，IGBT连接智能电路，其特征在于，所述智能电路由对外接口、主控制器、驱动电路、保护电路及温度传感器组成，所述对外接口连接主控制器，所述主控制器分别连接驱动电路、保护电路及温度传感器，

所述保护电路，与IGBT相连，用于为所述IGBT提供电路保护；

2.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述对外接口包括主控器下载程序接口、智能电路电源接口及主控板通信接口。

3.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述保护电路为IGBT提供的电路保护包括过流、过压、短路及欠压保护。

4.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述保护电路为IGBT提供电路保护时还向主控制器反馈IGBT异常信息，所述主控制器记录IGBT异常信息，并将所述IGBT异常信息提供给用户的主控系统。

5.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述智能功率模块与用户的主控系统相连。