CN104079150A - 智能功率模块及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能功率模块，该智能功率模块包括工作电压输入端、U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路、W相下桥臂驱动电路、用于在智能功率模块的上电过程中对其输入引脚的短路状态进行检测的监控电路、以及短路报错输出端；监控电路的检测输入端分别与U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路、W相下桥臂驱动电路的输入端连接；监控电路的检测输出端与短路报错输出端连接。本发明还公开了一种空调器。本发明能够自动检测智能功率模块的输入引脚的短路情况，提高了智能功率模块的可靠性。

Description

智能功率模块及空调器

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种智能功率模块及空调器。

背景技术

智能功率模块，即IPM(Intelligent Power Module)是电机驱动领域里的一种常用模块，智能功率模块中的桥式驱动芯片一般为半桥式驱动芯片，全桥式芯片或三相桥式驱动芯片，两个半桥式驱动芯片可以组合成一个全桥式驱动芯片，三个全桥式驱动芯片可以组合成一个三相桥式驱动芯片。其中，三相桥式驱动芯片经常被用于风机、变频空调、变频洗衣机、变频微波炉、汽车驱动等三相电机的变频产品上，实现产品的节能减排作用。因此，研究并生产可靠性高的功率智能模块具有非常重要的意义。

现有技术中，为了方便智能功率模块的外围布线，智能功率模块的六个输入引脚(即智能功率模块的六个控制输入端)设置为相邻的位置，而又由于智能功率模块的六个输入引脚所输入的控制信号都是TTL或者CMOS逻辑弱电电平信号，为了减小智能功率模块的面积，其六个输入引脚的间距通常设计得非常窄(其引脚间距一般为1.27mm)。智能功率模块在制造过程中，其各引脚是由切筋成型工位将引脚周边的加强筋切掉而得，但是，因为智能功率模块的六个输入引脚的间距非常窄，由于切筋成型工位的磨损、智能功率模块的放置位置、引脚的微小形变等原因，有可能造成智能功率模块的输入引脚中的相邻引脚发生相连的情况(即造成输入引脚短路的现象)。

然而，现有技术中，对于智能功率模块的出厂测试通常是对智能功率模块的六个输入引脚分别施加输入激励信号，并且只检测与输入引脚相对应的输出引脚的电压变化，因此，即使智能功率模块的相邻输入引脚存在相连的情况，该测试方法也无法获得其相邻输入引脚相连的信息。而输入引脚相连的智能功率模块一旦应用于实际应用系统中，将有可能导致智能功率模块乃至整个应用系统的爆炸，并且，智能功率模块的该安全隐患已成为制约智能功率模块的推广应用的最大障碍之一。

并且，目前对电子元器件的测试方法都是采用标准化设备对电子设备进行测试，若试图从测试系统方面解决智能功率模块的上述安全隐患问题，则需要耗费大量的资金和时间。因此，现有技术中，通常是通过对智能功率模块在制造时的切筋成型工位进行不断的完善，以解决其上述安全隐患问题，但由于智能功率模块在制造过程中，其不可控的因素较多，因此，不可避免的会导致少数相邻输入引脚相连的智能功率模块流入市场。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种能够自动检测输入引脚是否发生短路的智能功率模块，以提高智能功率模块的可靠性。

本发明提供一种智能功率模块，所述智能功率模块包括工作电压输入端、U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路、W相下桥臂驱动电路、用于在所述智能功率模块的上电过程中对所述U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路及W相下桥臂驱动电路的输入端之间的短路状态进行检测的监控电路、以及用于输出所述短路状态的短路报错输出端；其中，

所述监控电路的电源输入端与所述工作电压输入端连接；所述监控电路的检测输入端分别与所述U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路、W相下桥臂驱动电路的输入端连接；所述监控电路的检测输出端与所述短路报错输出端连接。

优选地，所述监控电路包括第一开关控制电路、第二开关控制电路、第三开关控制电路、第四开关控制电路、第五开关控制电路、第六开关控制电路、第一模拟开关、第二模拟开关、第三模拟开关、第四模拟开关、第五模拟开关、第六模拟开关、充电电路、RS触发器、第一电流源、第一电压源、第一非门、第一电压比较器及下拉电阻；其中，

所述充电电路的输入端与所述工作电压输入端连接，其输出端分别与第一开关控制电路、第二开关控制电路、第三开关控制电路、第四开关控制电路、第五开关控制电路及第六开关控制电路的输入端连接；所述第一开关控制电路的输出端与第一模拟开关的控制端连接，第二开关控制电路的输出端与第二模拟开关的控制端连接，第三开关控制电路的输出端与第三模拟开关的控制端连接，第四开关控制电路的输出端与第四模拟开关的控制端连接，第五开关控制电路的输出端与第五模拟开关的控制端连接，第六开关控制电路的输出端与第六模拟开关的控制端连接；所述第一模拟开关的第一端、第二模拟开关的第一端、第三模拟开关的第一端、第四模拟开关的第一端、第五模拟开关的第一端及第六模拟开关的第一端连接于第一结点，所述第一结点与第一电压比较器的同相输入端连接；所述第一模拟开关的第二端、第二模拟开关的第二端、第三模拟开关的第二端、第四模拟开关的第二端、第五模拟开关的第二端及第六模拟开关的第二端连接于第二结点，所述第二结点与所述U相上桥臂驱动电路的输入端、V相上桥臂驱动电路的输入端、W相上桥臂驱动电路的输入端、U相下桥臂驱动电路的输入端、V相下桥臂驱动电路的输入端及W相下桥臂驱动电路的输入端连接；所述第一电压比较器的反相输入端与第一电压源的正极连接；所述第一电压源的负极接地；所述第一电压比较器的输出端经第一非门与RS触发器的S端连接，RS触发器的R端与第一开关控制电路连接，RS触发器的输出端与所述短路报错输出端连接。

优选地，所述充电电路包括第二电流源和第一电容；其中，

所述第二电流源的负端与所述工作电压输入端连接，第二电流源的正端经第一电容接地。

优选地，所述第一开关控制电路包括第二电压比较器、第二非门、第二电压源及第一异或门；其中，

所述第二电压比较器的反相输入端与所述第二电流源的正端连接，第二电压比较器的正相输入端与第二电压源的正极连接，第二电压比较器的输出端经第二非门与第一异或门的第一输入端连接，第二电压比较器的输出端还与所述RS触发器的R端连接；所述第二电压源的负极接地；所述第一异或门的第二输入端与第二开关控制电路连接，第一异或门的输出端与所述第一模拟开关的控制端连接。

优选地，所述第二开关控制电路包括第三电压比较器、第三非门、第三电压源及第二异或门；其中，

所述第三电压比较器的反相输入端与所述第二电流源的正端连接，第三电压比较器的正相输入端与第三电压源的正极连接，第三电压比较器的输出端经第三非门与第二异或门的第一输入端连接；所述第二异或门的第一输入端还与所述第一异或门的第二输入端连接；所述第三电压源的负极接地；所述第二异或门的第二输入端与第三开关控制电路连接，第二异或门的输出端与所述第二模拟开关的控制端连接。

优选地，所述第三开关控制电路包括第四电压比较器、第四非门、第四电压源及第三异或门；其中，

所述第四电压比较器的反相输入端与所述第二电流源的正端连接，第四电压比较器的正相输入端与第四电压源的正极连接，第四电压比较器的输出端经第四非门与第三异或门的第一输入端连接；所述第三异或门的第一输入端还与所述第二异或门的第二输入端连接；所述第四电压源的负极接地；所述第三异或门的第二输入端与第四开关控制电路连接，第三异或门的输出端与所述第三模拟开关的控制端连接。

优选地，所述第四开关控制电路包括第五电压比较器、第五非门、第五电压源及第四异或门；其中，

所述第五电压比较器的反相输入端与所述第二电流源的正端连接，第五电压比较器的正相输入端与第五电压源的正极连接，第五电压比较器的输出端经第五非门与第四异或门的第一输入端连接；所述第四异或门的第一输入端还与所述第三异或门的第二输入端连接；所述第五电压源的负极接地；所述第四异或门的第二输入端与第五开关控制电路连接，第四异或门的输出端与所述第四模拟开关的控制端连接。

优选地，所述第五开关控制电路包括第六电压比较器、第六非门、第六电压源及第五异或门；其中，

所述第六电压比较器的反相输入端与所述第二电流源的正端连接，第六电压比较器的正相输入端与第六电压源的正极连接，第六电压比较器的输出端经第六非门与第五异或门的第一输入端连接；所述第五异或门的第一输入端还与所述第四异或门的第二输入端连接；所述第六电压源的负极接地；所述第五异或门的第二输入端与第六开关控制电路连接，第五异或门的输出端与所述第五模拟开关的控制端连接。

优选地，所述第六开关控制电路包括第七电压比较器、第八电压比较器、第七非门、第八非门、第七电压源、第八电压源及第六异或门；其中，

所述第七电压比较器的反相输入端与所述第二电流源的正端连接，第七电压比较器的正相输入端与第七电压源的正极连接，第七电压比较器的输出端经第七非门与第六异或门的第一输入端连接；所述第六异或门的第一输入端还与所述第五异或门的第二输入端连接；所述第七电压源的负极接地；所述第六异或门的输出端与所述第六模拟开关的控制端连接；所述第八电压比较器的反相输入端与第七电压比较器的反相输入端连接，第八电压比较器的正相输入端与第八电压源的正极连接；所述第八电压源的负极接地；所述第八电压比较器的输出端经第八非门与第六异或门的第二输入端连接。

为实现上述目的，本发明还提供一种空调器，所述空调器包括智能功率模块，所述智能功率模块包括工作电压输入端、U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路、W相下桥臂驱动电路、用于在所述智能功率模块的上电过程中对所述U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路及W相下桥臂驱动电路的输入端之间的短路状态进行检测的监控电路、以及用于输出所述短路状态的短路报错输出端；其中，

所述监控电路的电源输入端与所述工作电压输入端连接；所述监控电路的检测输入端分别与所述U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路、W相下桥臂驱动电路的输入端连接；所述监控电路的检测输出端与所述短路报错输出端连接。

本发明提供的智能功率模块，包括工作电压输入端、U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路、W相下桥臂驱动电路、用于在智能功率模块的上电过程中对U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路及W相下桥臂驱动电路的输入端之间的短路状态进行检测的监控电路、以及用于输出检测结果的短路报错输出端；其中，监控电路的电源输入端与工作电压输入端连接；监控电路的检测输入端分别与U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路、W相下桥臂驱动电路的输入端连接；监控电路的检测输出端与短路报错输出端连接。本发明提供的该智能功率模块能够自动检测其输入引脚是否发生了短路，在不改变智能功率模块现有的测试方法及制造方法的条件下，即可筛选出输入引脚发生了短路的智能功率模块产品，避免了输入引脚发生了短路的智能功率模块流入市场，提高了智能功率模块的可靠性。

附图说明

图1是本发明智能功率模块一实施例的模块结构图；

图2是本发明智能功率模块一实施例中监控电路与U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路、W相下桥臂驱动电路的电路连接结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种智能功率模块。

参照图1，图1是本发明智能功率模块一实施例的模块结构图。

在一实施例中，该智能功率模块100包括工作电压输入端11、短路报错输出端12、U相上桥臂控制信号输入引脚21、V相上桥臂控制信号输入引脚22、W相上桥臂控制信号输入引脚23、U相下桥臂控制信号输入引脚24、V相下桥臂控制信号输入引脚25、W相下桥臂控制信号输入引脚26、监控电路30、U相上桥臂驱动电路41、V相上桥臂驱动电路42、W相上桥臂驱动电路43、U相下桥臂驱动电路44、V相下桥臂驱动电路45、W相下桥臂驱动电路46、U相上桥臂功率器件51、V相上桥臂功率器件52、W相上桥臂功率器件53、U相下桥臂功率器件54、V相下桥臂功率器件55及W相下桥臂功率器件56。本实施例中，U相上桥臂功率器件51、V相上桥臂功率器件52、W相上桥臂功率器件53、U相下桥臂功率器件54、V相下桥臂功率器件55及W相下桥臂功率器件56为IGTB管。

其中，上述监控电路30用于在智能功率模块的上电过程中对U相上桥臂驱动电路41、V相上桥臂驱动电路42、W相上桥臂驱动电路43、U相下桥臂驱动电路44、V相下桥臂驱动电路45及W相下桥臂驱动电路46的输入端之间的短路状态进行检测(也即对智能功率模块的上述六个输入引脚(U相上桥臂控制信号输入引脚21、V相上桥臂控制信号输入引脚22、W相上桥臂控制信号输入引脚23、U相下桥臂控制信号输入引脚24、V相下桥臂控制信号输入引脚25、W相下桥臂控制信号输入引脚26)的短路状态进行检测)；上述短路报错输出端12用于输出监控电路30所检测到的短路状态。

具体地，U相上桥臂驱动电路41的输入端与U相上桥臂控制信号输入引脚21连接，U相上桥臂驱动电路41的输出端与U相上桥臂功率器件51的控制端连接；

V相上桥臂驱动电路42的输入端与V相上桥臂控制信号输入引脚22连接，V相上桥臂驱动电路42的输出端与V相上桥臂功率器件52的控制端连接；

W相上桥臂驱动电路43的输入端与W相上桥臂控制信号输入引脚23连接，W相上桥臂驱动电路43的输出端与W相上桥臂功率器件53的控制端连接；

U相下桥臂驱动电路44的输入端与U相下桥臂控制信号输入引脚24连接，U相下桥臂驱动电路44的输出端与U相下桥臂功率器件54的控制端连接；

V相下桥臂驱动电路45的输入端与V相下桥臂控制信号输入引脚25连接，V相下桥臂驱动电路45的输出端与V相下桥臂功率器件55的控制端连接；

W相下桥臂驱动电路46的输入端与W相下桥臂控制信号输入引脚26连接，W相下桥臂驱动电路46的输出端与W相下桥臂功率器件56的控制端连接；

监控电路30的电源输入端与工作电压输入端11连接，监控电路的检测输入端分别与U相上桥臂驱动电路41、V相上桥臂驱动电路42、W相上桥臂驱动电路43、U相下桥臂驱动电路44、V相下桥臂驱动电路45、W相下桥臂驱动电路46的输入端连接，监控电路30的检测输出端与短路报错输出端12连接。

本实施例中，U相上桥臂驱动电路41根据U相上桥臂控制信号输入引脚21所输入的控制信号，控制U相上桥臂功率器件51的导通与关断；V相上桥臂驱动电路42根据V相上桥臂控制信号输入引脚22所输入的控制信号，控制V相上桥臂功率器件52的导通与关断；W相上桥臂驱动电路43根据W相上桥臂控制信号输入引脚23所输入的控制信号，控制W相上桥臂功率器件53的导通与关断；U相下桥臂驱动电路44根据U相下桥臂控制信号输入引脚24所输入的控制信号，控制U相下桥臂功率器件54的导通与关断；V相下桥臂驱动电路45根据V相下桥臂控制信号输入引脚25所输入的控制信号，控制V相下桥臂功率器件55的导通与关断；W相下桥臂驱动电路46根据W相下桥臂控制信号输入引脚26所输入的控制信号，控制W相下桥臂功率器件56的导通与关断。

本实施例，当智能功率模块100的上述六个输入引脚发生短路时，即上述U相上桥臂控制信号输入引脚21、V相上桥臂控制信号输入引脚22、W相上桥臂控制信号输入引脚23、U相下桥臂控制信号输入引脚24、V相下桥臂控制信号输入引脚25及W相下桥臂控制信号输入引脚26中的相邻的控制信号输入端相连时(也即上述U相上桥臂驱动电路41、V相上桥臂驱动电路42、W相上桥臂驱动电路43、U相下桥臂驱动电路44、V相下桥臂驱动电路45、W相下桥臂驱动电路46的输入端发生短路情况时)，监控电路30能够对该短路情况进行检测，并将检测结果输出至上述短路报错输出端12。因此，本实施例可以通过短路报错输出端12所输出的信号来判断该智能功率模块100的输入引脚是否发生了短路现象，实现了智能功率模块输入引脚短路情况的自动检测功能，在不改变智能功率模块现有的测试方法及制造方法的条件下，即可筛选出输入引脚发生了短路的智能功率模块产品，避免了输入引脚发生了短路的智能功率模块流入市场，提高了智能功率模块的可靠性。

本实施例提供的智能功率模块，包括工作电压输入端、U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路、W相下桥臂驱动电路、用于在智能功率模块的上电过程中对U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路及W相下桥臂驱动电路的输入端之间的短路状态进行检测的监控电路、以及用于输出检测结果的短路报错输出端；其中，监控电路的电源输入端与工作电压输入端连接；监控电路的检测输入端分别与U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路、W相下桥臂驱动电路的输入端连接；监控电路的检测输出端与短路报错输出端连接。本实施例提供的该智能功率模块能够自动检测其输入引脚是否发生了短路，在不改变智能功率模块现有的测试方法及制造方法的条件下，即可筛选出输入引脚发生了短路的智能功率模块产品，避免了输入引脚发生了短路的智能功率模块流入市场，提高了智能功率模块的可靠性。

参照图2，图2是本发明智能功率模块一实施例中监控电路与U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路、W相下桥臂驱动电路的电路连接结构示意图。

在一实施例中，该智能功率模块中的U相上桥臂驱动电路401包括输入端HIN1、输出端HO1、下拉电阻2000和U相上桥臂驱动信号产生电路4011；V相上桥臂驱动电路402包括输入端HIN2、输出端HO2、下拉电阻3000和V相上桥臂驱动信号产生电路4021；W相上桥臂驱动电路403包括输入端HIN3、输出端HO3、下拉电阻4000和W相上桥臂驱动信号产生电路4031；U相下桥臂驱动电路404包括输入端LIN1、输出端LO1、下拉电阻5000和U相下桥臂驱动信号产生电路4041；V相下桥臂驱动电路405包括输入端LIN2、输出端LO2、下拉电阻6000和V相下桥臂驱动信号产生电路4051；W相下桥臂驱动电路406包括输入端LIN3、输出端LO3、下拉电阻7000和W相下桥臂驱动信号产生电路4061。其中，上述输入端HIN1、输入端HIN2、输入端HIN3、输入端LIN1、输入端LIN2及输入端LIN3用于输入MCU(图未示)的控制信号，U相上桥臂驱动信号产生电路4011、V相上桥臂驱动信号产生电路4021、W相上桥臂驱动信号产生电路4031、U相下桥臂驱动信号产生电路4041、V相下桥臂驱动信号产生电路4051及W相下桥臂驱动信号产生电路4061用于根据其对应的输入端所输入的控制信号，从其对应的输出端输出相应的驱动信号，以驱动智能功率模块中相应的功率器件(图2未示)的导通和断开。

具体地，下拉电阻2000的一端与输入端HIN1连接，下拉电阻2000的另一端接地；下拉电阻3000的一端与输入端HIN2连接，下拉电阻3000的另一端接地；下拉电阻4000的一端与输入端HIN3连接，下拉电阻4000的另一端接地；下拉电阻5000的一端与输入端LIN1连接，下拉电阻5000的另一端接地；下拉电阻6000的一端与输入端LIN2连接，下拉电阻6000的另一端接地；下拉电阻7000的一端与输入端LIN3连接，下拉电阻7000的另一端接地。上述下拉电阻2000、下拉电阻3000、下拉电阻4000、下拉电阻5000、下拉电阻6000及下拉电阻7000的作用是为了使输入端HIN1、输入端HIN2、输入端HIN3、输入端LIN1、输入端LIN2及输入端LIN3悬空时，保证输出端HO1、输出端HO2、输出端HO3、输出端LO1、输出端LO2及输出端LO3为截止状态而非不定态。

上述U相上桥臂驱动信号产生电路4011连接于输入端HIN1和输出端HO1之间；上述V相上桥臂驱动信号产生电路4021连接于输入端HIN2和输出端HO2之间；上述W相上桥臂驱动信号产生电路4031连接于输入端HIN3和输出端HO3之间；上述U相下桥臂驱动信号产生电路4041连接于输入端LIN1和输出端LO1之间；上述V相下桥臂驱动信号产生电路4051连接于输入端LIN2和输出端LO2之间；上述W相下桥臂驱动信号产生电路4061连接于输入端LIN3和输出端LO3之间。

该智能功率模块中的监控电路500包括工作电压输入端VCC、短路报错输出端FT、充电电路400、RS触发器7007、第一电流源7009、第一电压源7010、第一非门7008、第一电压比较器7017、下拉电阻7080、第一模拟开关7011、第二模拟开关7012、第三模拟开关7013、第四模拟开关7014、第五模拟开关7015、第六模拟开关7016、第一开关控制电路301、第二开关控制电路302、第三开关控制电路303、第四开关控制电路304、第五开关控制电路305及第六开关控制电路306；

其中，上述充电电路200的输入端与工作电压输入端VCC连接，充电电路200的输出端分别与第一开关控制电路301、第二开关控制电路302、第三开关控制电路303、第四开关控制电路304、第五开关控制电路305及第六开关控制电路306的输入端连接；

第一开关控制电路301的输出端与第一模拟开关7011的控制端连接；第二开关控制电路302的输出端与第二模拟开关7012的控制端连接；第三开关控制电路303的输出端与第三模拟开关7013的控制端连接；第四开关控制电路304的输出端与第四模拟开关7014的控制端连接；第五开关控制电路305的输出端与第五模拟开关7015的控制端连接；第六开关控制电路306的输出端与第六模拟开关7016的控制端连接；

第一模拟开关7011的第一端、第二模拟开关7012的第一端、第三模拟开关7013的第一端、第四模拟开关7014的第一端、第五模拟开关7015的第一端及第六模拟开关7016的第一端连接于第一结点A，第一结点A与第一电压比较器7017的同相输入端连接；第一模拟开关7011的第二端与第二模拟开关7012的第二端、第三模拟开关7013的第二端、第四模拟开关7014的第二端、第五模拟开关7015的第二端、第六模拟开关7016的第二端连接于结点B，结点B与U相上桥臂驱动电路401的输入端HIN1、V相上桥臂驱动电路402的输入端HIN2、W相上桥臂驱动电路403的输入端HIN3、U相下桥臂驱动电路404的输入端LIN1、V相下桥臂驱动电路405的输入端LIN2及W相下桥臂驱动电路406的输入端LIN3连接；

第一电压比较器7017的反相输入端与第一电压源7010的正极连接；第一电压源7010的负极接地；第一电压比较器7017的输出端经第一非门7008与RS触发器7007的S端连接，RS触发器7007的R端与第一开关控制电路301连接，RS触发器7007的输出端与短路报错输出端FT连接。

其中，上述充电电路200包括第二电流源7001和第一电容7002；

具体地，第二电流源7001的负端与工作电压输入端VCC连接，第二电流源7001的正端经第一电容7002接地。

上述第一开关控制电路301包括第二电压比较器7004、第二非门7005、第二电压源7003及第一异或7006门；

具体地，第二电压比较器7004的反相输入端与第二电流源7001的正端连接，第二电压比较器7004的正相输入端与第二电压源7003的正极连接，第二电压比较器7004的输出端经第二非门7005与第一异或门7006的第一输入端连接，第二电压比较器7004的输出端还与RS触发器7007的R端连接；第二电压源7003的负极接地；第一异或门7006的第二输入端与第二开关控制电路302连接，第一异或门7006的输出端与第一模拟开关7011的控制端连接。

上述第二开关控制电路302包括第三电压比较器7021、第三非门7022、第三电压源7024及第二异或门7023；

具体地，第三电压比较器7021的反相输入端与第二电流源7001的正端连接，第三电压比较器7021的正相输入端与第三电压源7024的正极连接，第三电压比较器7021的输出端经第三非门7022与第二异或门7023的第一输入端连接；第二异或门7023的第一输入端还与第一开关控制电路301中的第一异或门7006的第二输入端连接；第三电压源7024的负极接地；第二异或门7023的第二输入端与第三开关控制电路303连接，第二异或门7023的输出端与第二模拟开关7012的控制端连接。

上述第三开关控制电路303包括第四电压比较器7031、第四非门7032、第四电压源7034及第三异或门7033；

具体地，第四电压比较器7031的反相输入端与第二电流源7001的正端连接，第四电压比较器7031的正相输入端与第四电压源7034的正极连接，第四电压比较器7031的输出端经第四非门7032与第三异或门7033的第一输入端连接；第三异或门7033的第一输入端还与第二开关控制电路302中的第二异或门7023的第二输入端连接；第四电压源7034的负极接地；第三异或门7033的第二输入端与第四开关控制电路304连接，第三异或门7033的输出端与第三模拟开关7013的控制端连接。

上述第四开关控制电路304包括第五电压比较器7041、第五非门7042、第五电压源7044及第四异或门7043；

具体地，第五电压比较器7041的反相输入端与第二电流源7001的正端连接，第五电压比较器7041的正相输入端与第五电压源7044的正极连接，第五电压比较器7041的输出端经第五非门7042与第四异或门7043的第一输入端连接；第四异或门7043的第一输入端还与第三开关控制电路303中的第三异或门7033的第二输入端连接；第五电压源7044的负极接地；第四异或门7044的第二输入端与第五开关控制电路305连接，第四异或门7033的输出端与第四模拟开关7014的控制端连接。

上述第五开关控制电路305包括第六电压比较器7051、第六非门7052、第六电压源7054及第五异或门7053；

具体地，第六电压比较器7051的反相输入端与第二电流源7001的正端连接，第六电压比较器7051的正相输入端与第六电压源7054的正极连接，第六电压比较器7051的输出端经第六非门7052与第五异或门7053的第一输入端连接；第五异或门7053的第一输入端还与第四开关控制电路304中的第四异或门7043的第二输入端连接；第六电压源7054的负极接地；第五异或门7053的第二输入端与第六开关控制电路306连接，第五异或门7053的输出端与第五模拟开关7015的控制端连接。

上述第六开关控制电路306包括第七电压比较器7061、第八电压比较器7071、第七非门7062、第八非门7072、第七电压源7064、第八电压源7074及第六异或门7063；

具体地，第七电压比较器7061的反相输入端与第二电流源7001的正端连接，第七电压比较器7061的正相输入端与第七电压源7064的正极连接，第七电压比较器7061的输出端经第七非门7062与第六异或门7063的第一输入端连接；第六异或门7063的第一输入端还与第五开关控制电路305中的第五异或门7053的第二输入端连接；第七电压源7064的负极接地；第六异或门7063的输出端与第六模拟开关7016的控制端连接；第八电压比较器7071的反相输入端与第七电压比较器7061的反相输入端连接，第八电压比较器7071的正相输入端与第八电压源7074的正极连接；第八电压源7074的负极接地；第八电压比较器7071的输出端经第八非门7072与第六异或门7063的第二输入端连接。

本实施例中，上述第二电流源7001的电流值为10μA，第一电容7002的容值为0.2pF，第二电压源7003的电压为5V，第三电压源7024的电压为6V，第四电压源7034的电压为8V，第五电压源7044的电压为9V，第六电压源7054的电压为10V，第七电压源7064的电压为11V，第八电压源7074的电压为12V。当智能功率模块开始上电时(即工作电压输入端VCC开始上电时)，第二电流源7001开始对第一电容7002充电，第二电压比较器7004、第三电压比较器7021、第四电压比较器7031、第五电压比较器7041、第六电压比较器7051、第七电压比较器7061、第八电压比较器7071的输出端全部为高电平，从而第二非门7005、第三非门7022、第四非门7032、第五非门7042、第六非门7052、第七非门7062、第八非门7072的输出端全部为低电平，因此，第一异或门7006、第二异或门7023、第三异或门7033、第四异或门7043、第五异或门7053、第六异或门7063的输出端都为低电平，从而第一模拟开关7011、第二模拟开关7012、第三模拟开关7013、第四模拟开关7014、第五模拟开关7015、第六模拟开关7016都处于断开状态；由于第二电压比较器7004的输出端为高电平，因此RS触发器7007的输出端(即Q端)被复位为低电平，即短路报错输出端FT端输出低电平。

经过时间t1后：

$t1=\frac{0.2\mathrm{pF}/5V}{10\mathrm{\μA}}=100\mathrm{ns}$

第一电容7002的电压高于第二电压源7003的电压，从而第二电压比较器7004的输出端为低电平，第二非门7005的输出端为高电平，从而使第一异或门7006的输出端高电平，使得第一模拟开关7011闭合，从而第一电流源7009的电流流过下拉电阻2000、下拉电阻3000、下拉电阻4000、下拉电阻5000、下拉电阻6000及下拉电阻7000。本实施例中，第一电流源7009的电流为10μA，下拉电阻2000、下拉电阻3000、下拉电阻4000、下拉电阻5000、下拉电阻6000及下拉电阻7000的阻值均为100kΩ，第一电压源7010的电压为0.45V、下拉电阻7080的阻值为100kΩ；在此，虽然第二电压比较器7004的输出端为低电平，使RS触发器7007的R端为低电平，但因为RS触发器7007的箝位作用，除非RS触发器7007的S端为高电平，否则RS触发器7007的输出端(即Q端)保持为低电平不变；

经过时间t2后：

$t2=\frac{0.2\mathrm{pF}/6V}{10\mathrm{\μA}}=120\mathrm{ns}$

第一电容7002的电压高于第三电压源7024的电压，使第三电压比较器7021的输出端输出低电平，第三非门7022的输出端输出高电平，从而使第一异或门7006的输出端重新回到低电平，而第二异或门7023的输出端输出高电平，从而第一模拟开关7011断开，第二模拟开关7012闭合，第一电流源7009的电流流过下拉电阻2000、下拉电阻3000、下拉电阻4000、下拉电阻5000、下拉电阻6000及下拉电阻7000；

经过时间t3后：

$t3=\frac{0.2\mathrm{pF}/7V}{10\mathrm{\μA}}=140\mathrm{ns}$

第一电容7002的电压高于第四电压源7034的电压，使第四电压比较器7031的输出端输出低电平，而第四非门7032的输出端输出高电平，从而使第二异或门7023的输出端重新回到低电平，而第三异或门7033的输出端输出高电平，即第二模拟开关7012断开，第三模拟开关7013闭合，第一电流源7009的电流流过下拉电阻2000、下拉电阻3000、下拉电阻4000、下拉电阻5000、下拉电阻6000及下拉电阻7000；

经过时间t4后：

$t4=\frac{0.2\mathrm{pF}/8V}{10\mathrm{\μA}}=160\mathrm{ns}$

第二电容7002的电压高于第五电压源7044的电压，使第五电压比较器7041的输出端输出低电平，而第五非门7042的输出端输出高电平，从而使第三异或门7033的输出端重新回到低电平，而第四异或门7043的输出端输出高电平，使得第三模拟开关7013断开，第四模拟开关7014闭合，第一电流源7009的电流流过下拉电阻2000、下拉电阻3000、下拉电阻4000、下拉电阻5000、下拉电阻6000及下拉电阻7000；

经过时间t5后：

$t5=\frac{0.2\mathrm{pF}/9V}{10\mathrm{\μA}}=180\mathrm{ns}$

第一电容7002的电压高于第六电压源7054的电压，使第六电压比较器7051的输出端输出低电平，而第六非门7052的输出端输出高电平，从而使第四异或门7043的输出端重新回到低电平，而第五异或门7053的输出端输出高电平，使得第四模拟开关7014断开，而第五模拟开关7015闭合，第一电流源7009的电流流过下拉电阻2000、下拉电阻3000、下拉电阻4000、下拉电阻5000、下拉电阻6000及下拉电阻7000；

经过时间t6后：

$t6=\frac{0.2\mathrm{pF}/10V}{10\mathrm{\μA}}=200\mathrm{ns}$

第一电容7002的电压高于第七电压源7064的电压，使第七电压比较器7061的输出端输出低电平，而第七非门7062的输出端输出高电平，从而使第五异或门7053的输出端重新回到低电平，而第六异或门7063的输出端输出高电平，使得第五模拟开关7015断开，而第六模拟开关7016闭合，第一电流源7009的电流流过下拉电阻2000、下拉电阻3000、下拉电阻4000、下拉电阻5000、下拉电阻6000及下拉电阻7000；

经过时间t7后：

$t7=\frac{0.2\mathrm{pF}/11V}{10\mathrm{\μA}}=220\mathrm{ns}$

第一电容7002的电压高于第八电压源7074的电压，使第八电压比较器7071的输出端输出低电平，而第八非门7072的输出端输出高电平，从而使得第六异或门7063的输出端重新回到低电平，使得第六模拟开关7016断开，第一电流源7009的电流不再流过下拉电阻2000、下拉电阻3000、下拉电阻4000、下拉电阻5000、下拉电阻6000及下拉电阻7000；

即在工作电压输入端VCC上电的0～100ns之间，监控电路500内部的第一电流源7009的电流仅流过监控电路500内部的下拉电阻7080，在第一电压比较器7017的同相输入端产生的电压U+为：

U+＝100kΩ×10μA＝1V

由于第一电压源7010的电压为0.45V，因此，第一电压比较器7017的同相输入端产生的电压U+大于第一电压源7010的电压(1V>0.45V)，使得第一电压比较器7017的输出端输出高电平，而第一非门7008的输出端输出低电平，使得RS触发器7007的S端为低电平，从而使RS触发器7007的Q端保持低电平，即短路报错输出端FT保持为低电平；

而在工作电压输入端VCC上电的100ns～220ns之间，监控电路500会分别对智能功率模块的六路驱动电路(即上述U相上桥臂驱动电路401、V相上桥臂驱动电路402、W相上桥臂驱动电路403、V相下桥臂驱动电路405、W相下桥臂驱动电路406)的下拉电阻输出电流，即在工作电压输入端VCC上电的100ns～220ns之间，监控电路500会分别对下拉电阻2000、下拉电阻3000、下拉电阻4000、下拉电阻5000、下拉电阻6000及下拉电阻7000输出电流，如果该智能功率模块的六个输入引脚(即上述输入端HIN1、输入端HIN2、输入端HIN3、输入端LIN1、输入端LIN2、输入端LIN3)没有短路，则上述其中一路驱动电路中的下拉电阻与监控电路500内部的下拉电阻7080并联，则会在第一电压比较器7017的反相输入端产生的电压U-为：

$U-=\frac{100\mathrm{k\Ω}\×100\mathrm{k\Ω}}{100\mathrm{k\Ω}+100\mathrm{k\Ω}}\×10\mathrm{\μA}=0.5V$

由于0.5V>0.45V，使第一电压比较器7017的输出端仍然输出高电平，而第一非门7008的输出端输出低电平，使RS触发器7007的S端为低电平，从而使RS触发器7007的Q端仍然保持为低电平，即短路报错输出端FT仍然保持为低电平；

然而，当上述六路驱动电路(即上述U相上桥臂驱动电路401、V相上桥臂驱动电路402、W相上桥臂驱动电路403、V相下桥臂驱动电路405、W相下桥臂驱动电路406)中的其中两路驱动电路的输入端相连而发生短路时，则上述其中两路驱动电路中的下拉电阻与监控电路500内部的下拉电阻7080并联，则会在第一电压比较器7017的反相输入端产生的电压U-为：

$U-=\frac{100\mathrm{k\Ω}}{3}\×10\mathrm{\μA}=0.33V$

由于0.33V<0.45V，使第一电压比较器7017的输出端输出低电平，而第一非门7008的输出端输出高电平，使得RS触发器7007的S端为高电平，从而使RS触发器7007的Q端置位成高电平，即短路报错输出端FT为高电平；

而在工作电压输入端VCC上电220ns以后，上述第一模拟开关7011、第二模拟开关7012、第三模拟开关7013、第四模拟开关7014、第五模拟开关7015及第六模拟开关7016全部断开，使得第一电流源7009的电流只流过监控电路500内部的下拉电阻7080，在第一电压比较器7017的同相输入端产生1V的压降，使第一电压比较器7017的输出端输出高电平，而第一非门7008的输出端输出低电平，使得RS触发器7007的S端为低电平，由于RS触发器7007的箝位作用，使得RS触发器7007的Q端保持原来的电平不变(即保持高电平不变)。并且，此时监控电路500不再对上述U相上桥臂驱动电路401、V相上桥臂驱动电路402、W相上桥臂驱动电路403、V相下桥臂驱动电路405、W相下桥臂驱动电路406产生电激励信号，从而不会影响U相上桥臂驱动电路401、V相上桥臂驱动电路402、W相上桥臂驱动电路403、V相下桥臂驱动电路405、W相下桥臂驱动电路406的正常工作。

即本实施例是在智能功率模块的上电过程中，监控电路500依次检测输入端HIN1、输入端HIN2、输入端HIN3、输入端LIN1、输入端LIN2及输入端LIN3的对地阻抗(即上述下拉电阻2000、下拉电阻3000、下拉电阻4000、下拉电阻5000、下拉电阻6000及下拉电阻7000)，当检测到的阻抗值出现异常偏小时，则在监控电路500的输出端输出高电平，即在短路报错输出端FT输出高电平，否则，在短路报错输出端FT保持低电平的输出状态。从而，本实施例通过检测短路报错输出端FT的电平，即可直接判断智能功率模块的输入引脚是否发生短路的情况。

本实施例中，由于上述输入端HIN1、输入端HIN2、输入端HIN3、输入端LIN1、输入端LIN2、输入端LIN3所输入的控制信号是在智能功率模块上电后的一段时间内由外部MCU所提供，因此，本实施例，在智能功率模块的上电过程中对其六个输入引脚(即上述输入端HIN1、输入端HIN2、输入端HIN3、输入端LIN1、输入端LIN2、输入端LIN3)的对地阻抗进行检测，并不会影响到智能功率模块的正常工作，即本实施例在现有的智能功率模块的基础上所引入的输入引脚短路自动检测功能，并不会影响到智能功率模块的正常工作。

本实施例提供的智能功率模块，包括工作电压输入端、U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路、W相下桥臂驱动电路、用于在智能功率模块的上电过程中对U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路及W相下桥臂驱动电路的输入端之间的短路状态进行检测的监控电路、以及用于输出检测结果的短路报错输出端；其中，监控电路的电源输入端与工作电压输入端连接；监控电路的检测输入端分别与U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路、W相下桥臂驱动电路的输入端连接；监控电路的检测输出端与短路报错输出端连接。本实施例提供的该智能功率模块能够自动检测其输入引脚是否发生了短路，在不改变智能功率模块现有的测试方法及制造方法的条件下，即可筛选出输入引脚发生了短路的智能功率模块产品，避免了输入引脚发生了短路的智能功率模块流入市场，提高了智能功率模块的可靠性，对智能功率模块的推广具有应用有极大的帮助。

本发明还提供一种空调器，该空调器包括智能功率模块，该智能功率模块的电路结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的空调器采用了上述智能功率模块的技术方案，因此该空调器具有上述智能功率模块所有的有益效果。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能功率模块，其特征在于，包括工作电压输入端、U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路、W相下桥臂驱动电路、用于在所述智能功率模块的上电过程中对所述U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路及W相下桥臂驱动电路的输入端之间的短路状态进行检测的监控电路、以及用于输出所述短路状态的短路报错输出端；其中，

所述监控电路的电源输入端与所述工作电压输入端连接；所述监控电路的检测输入端分别与所述U相上桥臂驱动电路、V相上桥臂驱动电路、W相上桥臂驱动电路、U相下桥臂驱动电路、V相下桥臂驱动电路、W相下桥臂驱动电路的输入端连接；所述监控电路的检测输出端与所述短路报错输出端连接。

2.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述监控电路包括第一开关控制电路、第二开关控制电路、第三开关控制电路、第四开关控制电路、第五开关控制电路、第六开关控制电路、第一模拟开关、第二模拟开关、第三模拟开关、第四模拟开关、第五模拟开关、第六模拟开关、充电电路、RS触发器、第一电流源、第一电压源、第一非门、第一电压比较器及下拉电阻；其中，

所述充电电路的输入端与所述工作电压输入端连接，其输出端分别与第一开关控制电路、第二开关控制电路、第三开关控制电路、第四开关控制电路、第五开关控制电路及第六开关控制电路的输入端连接；所述第一开关控制电路的输出端与第一模拟开关的控制端连接，第二开关控制电路的输出端与第二模拟开关的控制端连接，第三开关控制电路的输出端与第三模拟开关的控制端连接，第四开关控制电路的输出端与第四模拟开关的控制端连接，第五开关控制电路的输出端与第五模拟开关的控制端连接，第六开关控制电路的输出端与第六模拟开关的控制端连接；所述第一模拟开关的第一端、第二模拟开关的第一端、第三模拟开关的第一端、第四模拟开关的第一端、第五模拟开关的第一端及第六模拟开关的第一端连接于第一结点，所述第一结点与第一电压比较器的同相输入端连接；所述第一模拟开关的第二端、第二模拟开关的第二端、第三模拟开关的第二端、第四模拟开关的第二端、第五模拟开关的第二端及第六模拟开关的第二端连接于第二结点，所述第二结点与所述U相上桥臂驱动电路的输入端、V相上桥臂驱动电路的输入端、W相上桥臂驱动电路的输入端、U相下桥臂驱动电路的输入端、V相下桥臂驱动电路的输入端及W相下桥臂驱动电路的输入端连接；所述第一电压比较器的反相输入端与第一电压源的正极连接；所述第一电压源的负极接地；所述第一电压比较器的输出端经第一非门与RS触发器的S端连接，RS触发器的R端与第一开关控制电路连接，RS触发器的输出端与所述短路报错输出端连接。

3.如权利要求2所述的智能功率模块，其特征在于，所述充电电路包括第二电流源和第一电容；其中，

所述第二电流源的负端与所述工作电压输入端连接，第二电流源的正端经第一电容接地。

4.如权利要求3所述的智能功率模块，其特征在于，所述第一开关控制电路包括第二电压比较器、第二非门、第二电压源及第一异或门；其中，

所述第二电压比较器的反相输入端与所述第二电流源的正端连接，第二电压比较器的正相输入端与第二电压源的正极连接，第二电压比较器的输出端经第二非门与第一异或门的第一输入端连接，第二电压比较器的输出端还与所述RS触发器的R端连接；所述第二电压源的负极接地；所述第一异或门的第二输入端与第二开关控制电路连接，第一异或门的输出端与所述第一模拟开关的控制端连接。

5.如权利要求4所述的智能功率模块，其特征在于，所述第二开关控制电路包括第三电压比较器、第三非门、第三电压源及第二异或门；其中，

所述第三电压比较器的反相输入端与所述第二电流源的正端连接，第三电压比较器的正相输入端与第三电压源的正极连接，第三电压比较器的输出端经第三非门与第二异或门的第一输入端连接；所述第二异或门的第一输入端还与所述第一异或门的第二输入端连接；所述第三电压源的负极接地；所述第二异或门的第二输入端与第三开关控制电路连接，第二异或门的输出端与所述第二模拟开关的控制端连接。

6.如权利要求5所述的智能功率模块，其特征在于，所述第三开关控制电路包括第四电压比较器、第四非门、第四电压源及第三异或门；其中，

所述第四电压比较器的反相输入端与所述第二电流源的正端连接，第四电压比较器的正相输入端与第四电压源的正极连接，第四电压比较器的输出端经第四非门与第三异或门的第一输入端连接；所述第三异或门的第一输入端还与所述第二异或门的第二输入端连接；所述第四电压源的负极接地；所述第三异或门的第二输入端与第四开关控制电路连接，第三异或门的输出端与所述第三模拟开关的控制端连接。

7.如权利要求6所述的智能功率模块，其特征在于，所述第四开关控制电路包括第五电压比较器、第五非门、第五电压源及第四异或门；其中，

所述第五电压比较器的反相输入端与所述第二电流源的正端连接，第五电压比较器的正相输入端与第五电压源的正极连接，第五电压比较器的输出端经第五非门与第四异或门的第一输入端连接；所述第四异或门的第一输入端还与所述第三异或门的第二输入端连接；所述第五电压源的负极接地；所述第四异或门的第二输入端与第五开关控制电路连接，第四异或门的输出端与所述第四模拟开关的控制端连接。

8.如权利要求7所述的智能功率模块，其特征在于，所述第五开关控制电路包括第六电压比较器、第六非门、第六电压源及第五异或门；其中，

所述第六电压比较器的反相输入端与所述第二电流源的正端连接，第六电压比较器的正相输入端与第六电压源的正极连接，第六电压比较器的输出端经第六非门与第五异或门的第一输入端连接；所述第五异或门的第一输入端还与所述第四异或门的第二输入端连接；所述第六电压源的负极接地；所述第五异或门的第二输入端与第六开关控制电路连接，第五异或门的输出端与所述第五模拟开关的控制端连接。

9.如权利要求8所述的智能功率模块，其特征在于，所述第六开关控制电路包括第七电压比较器、第八电压比较器、第七非门、第八非门、第七电压源、第八电压源及第六异或门；其中，

所述第七电压比较器的反相输入端与所述第二电流源的正端连接，第七电压比较器的正相输入端与第七电压源的正极连接，第七电压比较器的输出端经第七非门与第六异或门的第一输入端连接；所述第六异或门的第一输入端还与所述第五异或门的第二输入端连接；所述第七电压源的负极接地；所述第六异或门的输出端与所述第六模拟开关的控制端连接；所述第八电压比较器的反相输入端与第七电压比较器的反相输入端连接，第八电压比较器的正相输入端与第八电压源的正极连接；所述第八电压源的负极接地；所述第八电压比较器的输出端经第八非门与第六异或门的第二输入端连接。

10.一种空调器，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的智能功率模块。