CN106357145A - 智能功率模块和空调器 - Google Patents

智能功率模块和空调器 Download PDF

Info

Publication number
CN106357145A
CN106357145A CN201610864699.5A CN201610864699A CN106357145A CN 106357145 A CN106357145 A CN 106357145A CN 201610864699 A CN201610864699 A CN 201610864699A CN 106357145 A CN106357145 A CN 106357145A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
spm
pipe
drive circuit
resistance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610864699.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106357145B (zh
Inventor
魏调兴
冯宇翔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meiken Semiconductor Technology Co ltd
Original Assignee
Midea Group Co Ltd
Guangdong Midea Refrigeration Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Midea Group Co Ltd, Guangdong Midea Refrigeration Equipment Co Ltd filed Critical Midea Group Co Ltd
Priority to CN201610864699.5A priority Critical patent/CN106357145B/zh
Publication of CN106357145A publication Critical patent/CN106357145A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106357145B publication Critical patent/CN106357145B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

本发明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。

Description

智能功率模块和空调器
技术领域
本发明涉及智能功率模块技术领域，具体而言，涉及一种智能功率模块和一种空调器。
背景技术
智能功率模块(Intelligent Power Module，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(High Voltage IntegratedCircuit，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(Insulated Gate BipolarTransistor，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(Fast Recovery Diode，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。
发明内容
本发明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，本发明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。
本发明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，根据本发明的第一方面的实施例，提出了一种智能功率模块，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。
根据本发明的实施例的智能功率模块，通过在每一相上桥臂电路和每一相下桥臂电路中使用具有温度自适应功能的驱动电路适配调节每一相的功率开关管的开通关断速度，可以在智能功率模块的内部温度较低时，有效地减小功率开关管的开关电能损耗，以及在智能功率模块的内部温度较高时，有效地避免对电路系统造成干扰，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。
根据本发明的上述实施例的智能功率模块，还可以具有以下技术特征：
根据本发明的一个实施例，在上述技术方案中，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。
在该实施例中，智能功率模块的每一相上桥臂电路通过驱动电路中包含的温度监测单元监测智能功率模块的内部温度，并根据温度监测单元输出的电平信号控制驱动信号输入端与模拟开关的第一选择端连通还是与第二选择端连通，其中，第一选择端连接的第二电阻的阻值大于第二选择端连接的第三电阻的阻值，以实现根据智能功率模块的内部温度自动适配合适的驱动电阻，从而调节功率开关管的开通关断速度，具体地，温度监测单元包含的热敏电阻为负温度系数的阶跃型热敏电阻。
根据本发明的一个实施例，在上述任一技术方案中，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。
在该实施例中，当智能功率模块的每一相上桥臂电路通过驱动电路中的温度监测单元监测到智能功率模块的内部温度小于一预设温度阈值时，此时热敏电阻的阻值较大，温度监测单元输出高电平信号，则驱动电路的驱动信号输入端与模拟开关的第二选择端接通，即将阻值较小的第三电阻串入电路中，自动适配较小的驱动电阻，此时功率开关管的开关速度较快，可以有效地减小功率开关管的开关电能功耗；而当智能功率模块的内部温度大于或等于该预设温度阈值时，此时热敏电阻的阻值较小，温度监测单元输出低电平信号，则驱动电路的驱动信号输入端与模拟开关的第一选择端接通，即将阻值较大的第二电阻串入电路，自动适配较大的驱动电阻，此时功率开关管的开关速度较慢，可以有效地避免在温度较高时对电路系统的干扰，提高智能功率模块的适用性。
根据本发明的一个实施例，在上述任一技术方案中，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，以及所述第四电阻的第一端连接至所述第二驱动电路的供电电源正端，所述第四电阻的第二端连接至所述第二热敏电阻的第一端并作为所述第二温度监测单元的输出端，所述第二热敏电阻的第二端连接至所述第二驱动电路的供电电源负端，以及所述第二温度监测单元的输出端连接至所述第二模拟开关的控制端，所述第五电阻的第一端连接至所述第二模拟开关的第一选择端，所述第六电阻的第一端连接至所述第二模拟开关的第二选择端，所述第五电阻的第二端和所述第六电阻的第二端连接至所述第二驱动电路的驱动信号输出端，以及所述第二驱动电路的驱动信号输入端根据所述第二模拟开关的控制端输出的第二控制信号连接至所述第二模拟开关的第一选择端或所述第二模拟开关的第二选择端，其中，所述第二控制信号为所述第二温度监测单元的输出端输出的电平信号，且所述第五电阻大于所述第六电阻。
在该实施例中，智能功率模块的每一相下桥臂电路通过驱动电路中包含的温度监测单元监测智能功率模块的内部温度，并根据温度监测单元输出的电平信号控制驱动信号输入端与模拟开关的第一选择端连通还是与第二选择端连通，其中，第一选择端连接的第五电阻的阻值大于第二选择端连接的第六电阻的阻值，以实现根据智能功率模块的内部温度自动适配合适的驱动电阻，从而调节功率开关管的开通关断速度，具体地，温度监测单元包含的热敏电阻为负温度系数的阶跃型热敏电阻。
根据本发明的一个实施例，在上述任一技术方案中，当所述智能功率模块的内部温度小于预设温度阈值时，所述第二驱动电路的驱动信号输入端根据所述第二控制信号连接至所述第二模拟开关的第二选择端，其中，所述第二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，所述第二驱动电路的驱动信号输入端根据所述第二控制信号连接至所述第二模拟开关的第一选择端，其中，所述第二控制信号为低电平信号。
在该实施例中，当智能功率模块的每一相下桥臂电路通过驱动电路中的温度监测单元监测到智能功率模块的内部温度小于一预设温度阈值时，此时热敏电阻的阻值较大，温度监测单元输出高电平信号，则驱动电路的驱动信号输入端与模拟开关的第二选择端接通，即将阻值较小的第六电阻串入电路中，自动适配较小的驱动电阻，此时功率开关管的开关速度较快，可以有效地减小功率开关管的开关电能功耗；而当智能功率模块的内部温度大于或等于该预设温度阈值时，此时热敏电阻的阻值较小，温度监测单元输出低电平信号，则驱动电路的驱动信号输入端与模拟开关的第一选择端接通，即将阻值较大的第五电阻串入电路，自动适配较大的驱动电阻，此时功率开关管的开关速度较慢，可以有效地避免在温度较高时对电路系统的干扰，提高智能功率模块的适用性。
根据本发明的一个实施例，在上述任一技术方案中，所述每一相上桥臂电路还包括第一二极管，所述每一相下桥臂电路还包括第二二极管；所述智能功率模块还包括：三相高压区供电电源正端、三相高压区供电电源负端、三相低电压参考端和高电压输入端；以及所述HVIC管的三相高压区中对应相的电源正极分别作为所述智能功率模块对应相的高压区供电电源正端；所述HVIC管的三相高压区中对应相的电源负极分别连接至所述第一功率开关管的发射极、所述第一二极管的阳极、所述第二功率开关管的集电极、所述第二二极管的阴极，并作为所述智能功率模块对应相的高压区供电电源负端；所述第一功率开关管的集电极与所述第一二极管的阴极相连并作为所述高电压输入端；所述第二功率开关管的发射极与所述第二二极管的阳极相连并作为所述智能功率模块对应相的低电压参考端。
在该实施例中，智能功率模块通过使用具有温度自适应功能的驱动电路，则在智能功率模块的内部温度低于预设温度阈值时，自动适配较小的驱动电阻，以有效地减小功率开关管的开关电能损耗，而在智能功率模块的内部温度大于或等于预设温度阈值时，自动适配较大的驱动电阻，以减小功率开关管的开关速度，从而减小二极管叠加在功率开关管上的反向恢复电流和线路寄生电感产生的浪涌电压，有效地避免在智能功率模块的内部温度较高时反向恢复电流和浪涌电压对电路系统的干扰，提高智能功率模块的适用性。
根据本发明的一个实施例，在上述任一技术方案中，还包括：低压区供电电源正端和低压区供电电源负端；以及所述HVIC管的电源正端、负端分别作为所述低压区供电电源正端和所述低压区供电电源负端。
根据本发明的一个实施例，在上述任一技术方案中，还包括：三相上桥臂信号输入端和三相下桥臂信号输入端；以及所述HVIC管上设置有分别连接至所述三相上桥臂信号输入端和所述三相下桥臂信号输入端的接线端。
根据本发明的一个实施例，在上述任一技术方案中，所述预设温度阈值的取值范围为55℃～65℃。
在该实施例中，作为监测智能功率模块的内部温度的标准的预设温度阈值的取值范围为55℃～65℃，以避免温度过高影响智能功率模块的可靠性，优选地可以选取为60℃。
根据本发明的一个实施例，在上述任一技术方案中，所述智能功率模块的所述第一功率开关管和所述第二功率开关管包括IGBT。
根据本发明的一个实施例，在上述任一技术方案中，所述智能功率模块的高电压输入端的电压为300V。
根据本发明第二方面的实施例，还提出了一种空调器，包括：如上述任一项实施例中所述的智能功率模块。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了相关技术中的智能功率模块的结构示意图；
图2示出了相关技术中的智能功率模块的开通关断波形示意图；
图3示出了根据本发明的实施例的智能功率模块的结构示意图；
图4示出了根据本发明的实施例的智能功率模块的每一相上桥臂电路中的第一驱动电路的结构示意图；
图5示出了根据本发明的实施例的智能功率模块的每一相下桥臂电路中的第二驱动电路的结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合图3至图5对本发明的实施例的智能功率模块进行说明。
如图3所示，根据本发明的实施例的智能功率模块200，包括：HVIC管201和三相上桥臂电路、三相下桥臂电路。
其中，HVIC管201的VCC端作为智能功率模块200的低压区供电电源正端VDD，VDD一般为15V；HVIC管201的HIN1端为智能功率模块200的U相上桥臂信号输入端UHIN；HVIC管201的HIN2端为智能功率模块200的V相上桥臂信号输入端VHIN；HVIC管201的HIN3端为智能功率模块200的W相上桥臂信号输入端WHIN；HVIC管201的LIN1端为智能功率模块200的U相下桥臂信号输入端ULIN；HVIC管201的LIN2端为智能功率模块200的V相下桥臂信号输入端VLIN；HVIC管201的LIN3端为智能功率模块200的W相下桥臂信号输入端WLIN；HVIC管201的GND端为智能功率模块200的低压区供电电源负端COM。其中，智能功率模块200的UHIN、VHIN、WHIN、ULIN、VLIN、WLIN六路输入接收0V～5V的输入信号。
HVIC管201的VB1端为智能功率模块200的U相高压区供电电源正端UVB；HVIC管201的HO1端串联驱动电路231后与U相上桥臂IGBT管221的基极相连；HVIC管201的VS1端与U相上桥臂IGBT管221的发射极、FRD管211的阳极、U相下桥臂IGBT管224的集电极、FRD管214的阴极相连，并作为智能功率模块200的U相高压区供电电源负端UVS。
HVIC管201的VB2端为所述智能功率模块200的V相高压区供电电源正端VVB；HVIC管201的HO2端串联驱动电路232后与V相上桥臂IGBT管222的基极相连；HVIC管201的VS2端与V相上桥臂IGBT管222的发射极、FRD管212的阳极、V相下桥臂IGBT管225的集电极、FRD管215的阴极相连，并作为智能功率模块200的W相高压区供电电源负端VVS。
HVIC管201的VB3端为智能功率模块200的W相高压区供电电源正端WVB；HVIC管201的HO3端串联驱动电路233后与W相上桥臂IGBT管223的基极相连；HVIC管201的VS3端与W相上桥臂IGBT管223的发射极、FRD管213的阳极、W相下桥臂IGBT管226的集电极、FRD管216的阴极相连，并作为智能功率模块200的W相高压区供电电源负端WVS。
HVIC管201的LO1端串联驱动电路234后与U相下桥臂IGBT管224的基极相连；HVIC管201的LO2端串联驱动235后与V相下桥臂IGBT管225的基极相连；HVIC管201的LO3端串联驱动电路236后与W相下桥臂IGBT管226的基极相连。
U相下桥臂IGBT管224的发射极与FRD管214的阳极相连，并作为智能功率模块200的U相低电压参考端UN；V相下桥臂IGBT管225的发射极与FRD管215的阳极相连，并作为智能功率模块200的V相低电压参考端VN；W相下桥臂IGBT管226的发射极与FRD管216的阳极相连，并作为智能功率模块200的W相低电压参考端WN。
VCC为HVIC管201电源正端，GND为HVIC管201的电源负端；VCC-GND电压一般为15V；VB1和VS1分别为U相高压区的电源正极和负极，HO1为U相高压区的信号输出端；VB2和VS2分别为V相高压区的电源正极和负极，HO2为V相高压区的信号输出端；VB3和VS3分别为W相高压区的电源正极和负极，HO3为W相高压区的信号输出端；LO1、LO2、LO3分别为U相、V相、W相低压区的信号输出端。
U相上桥臂IGBT管221的集电极、FRD管211的阴极、V相上桥臂IGBT管222的集电极、FRD管212的阴极、W相上桥臂IGBT管223的集电极、FRD管213的阴极相连，并作为智能功率模块200的高电压输入端P，P一般接300V。
HVIC管201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。
在本发明的实施例的智能功率模块200中，采用具有温度自适应功能的驱动电路231、232、233、234、235、236，对智能功率模块200的IGBT211、212、213、214、215、216提供基极驱动(即栅极驱动)。
对于具有相同电路结构的U相上桥臂电路、V相上桥臂电路和W相上桥臂电路，以U相上桥臂电路为例对驱动电路231进行说明，如图4所示：
驱动电路231包括热敏电阻2311和常规电阻2312组成的温度监测单元、模拟开关2313、常规电阻2314、常规电阻2315。
HVIC管201的VB1端与驱动电路231的A端相连，作为温度监测单元的供电电源正端；HVIC管201的VS1端与驱动电路231的B端相连，作为温度监测单元的供电电源负端；温度监测单元的输出端C与模拟开关2313的控制端相连，以向模拟开关输出控制信号。
HVIC管201的HO1端与驱动电路231的D端相连，作为驱动电路231的驱动信号输入端；驱动电路231的E端与U相上桥臂IGBT管221的基极相连，作为驱动电路231的驱动信号输出端。
VB1与VS1间电压为15V，热敏电阻2311为负温度系数的阶跃型热敏电阻，常规电阻2312的电阻值可取为100kΩ，常规电阻2314的电阻值可取为330Ω，常规电阻2315的电阻值可取为150Ω，即常规电阻2314的电阻值大于常规电阻2315的电阻值，当智能功率模块200的内部温度没有超过预设的温度上限(比如60℃)时，热敏电阻2311的阻值较大(比如大于或等于20kΩ)，温度监测单元的输出端C为高电平(比如大于或等于2.5V)，即输出的控制信号为高电平信号，模拟开关2313处于与常规电阻2315连接的状态，因常规电阻2315的阻值较小，U相上桥臂IGBT管221的开关速度较快，有利于降低功率器件的开关电能损耗；当智能功率模块200的内部温度大于或等于预设的温度上限(比如60℃)，热敏电阻2311的阻值较小(比如小于20kΩ)，温度监测单元的输出端C为低电平(比如小于2.5V)，即输出的控制信号为低电平信号，模拟开关2313处于与常规电阻2314连接的状态，因常规电阻2314的阻值较大，U相上桥臂IGBT管221的开关速度较慢，能有效抑制反向恢复电流Irr和浪涌电压Us。
对于具有相同电路结构的U相下桥臂电路、V相下桥臂电路和W相下桥臂电路，以U相下桥臂电路为例对驱动电路234进行说明，如图5所示：
驱动电路234包括热敏电阻2341和常规电阻2342组成的温度监测单元、模拟开关2343、常规电阻2344、常规电阻2345。
HVIC管201的VCC端与驱动电路234的A’端相连，作为温度监测单元的供电电源正端；HVIC管201的GND端与基极驱动电路234的B’端相连，作为温度监测单元的供电电源负端；温度监测单元的输出端C’与模拟开关2343的控制端相连，以向模拟开关输出控制信号。
HVIC管201的LO1端与驱动电路234的D’端相连，作为驱动电路234的驱动信号输入端；驱动电路234的E’端与U相下桥臂IGBT管224的基极相连，作为驱动电路234的驱动信号输出端。
VCC与GND间电压为15V，热敏电阻2341为负温度系数的阶跃型热敏电阻，常规电阻2342的电阻值可取为100kΩ，常规电阻2344的电阻值可取为330Ω，常规电阻2345的电阻值可取为150Ω，即常规电阻2344的电阻值大于常规电阻2345的电阻值，当智能功率模块200的内部温度没有超过预设的温度上限(比如60℃)，热敏电阻2341的阻值较大(比如大于或等于20kΩ)，温度监测单元的输出端C’为高电平(比如大于或等于2.5V)，即输出的控制信号为高电平信号，模拟开关2343处于与常规电阻2345连接的状态，因常规电阻2345的阻值较小，U相下桥臂IGBT管224的开关速度较快，有利于降低功率器件的开关电能损耗；当智能功率模块200的内部温度大于或等于预设的温度上限(比如60℃)，热敏电阻2341的阻值较小(比如小于20kΩ)，温度监测单元的输出端C’为低电平(比如小于2.5V)，即输出的控制信号为低电平信号，模拟开关2343处于与常规电阻2344连接的状态，因常规电阻2344的阻值较大，U相下桥臂IGBT管224的开关速度较慢，能有效抑制反向恢复电流Irr和浪涌电压Us。
对于本发明的上述实施例中的参数值的选取设定并不限于上述具体数值，可以根据实际需要调整。
由上述实施例的技术方案可知，本发明的实施例的智能功率模块200的基极驱动电路具有温度自适应功能，在智能功率模块200内温度较低时，自动适配较小的基极驱动电阻，减小功率器件的开关电能损耗；当智能功率模块200内温度较高时，自动适配较大的基极驱动电阻，减缓IGBT管的开关速度，减小FRD管叠加到IGBT管上的反向恢复电流Irr和线路寄生电感产生的浪涌电压Us，能够有效避免在温度较高时Irr和Us引起的对电路系统干扰，提高智能功率模块200的适用性；从而使本发明的智能功率模块200在正常保护机制持续生效的前提下，维持了系统的稳定性、可用性、健壮性，提高了产品的用户满意度，降低产品投诉。
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明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。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

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，以及所述第四电阻的第一端连接至所述第二驱动电路的供电电源正端，所述第四电阻的第二端连接至所述第二热敏电阻的第一端并作为所述第二温度监测单元的输出端，所述第二热敏电阻的第二端连接至所述第二驱动电路的供电电源负端，以及所述第二温度监测单元的输出端连接至所述第二模拟开关的控制端，所述第五电阻的第一端连接至所述第二模拟开关的第一选择端，所述第六电阻的第一端连接至所述第二模拟开关的第二选择端，所述第五电阻的第二端和所述第六电阻的第二端连接至所述第二驱动电路的驱动信号输出端，以及所述第二驱动电路的驱动信号输入端根据所述第二模拟开关的控制端输出的第二控制信号连接至所述第二模拟开关的第一选择端或所述第二模拟开关的第二选择端，其中，所述第二控制信号为所述第二温度监测单元的输出端输出的电平信号，且所述第五电阻大于所述第六电阻。
5.根据权利要求4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，所述第二驱动电路的驱动信号输入端根据所述第二控制信号连接至所述第二模拟开关的第二选择端，其中，所述第二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，所述第二驱动电路的驱动信号输入端根据所述第二控制信号连接至所述第二模拟开关的第一选择端，其中，所述第二控制信号为低电平信号。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的智能功率模块，其特征在于，
所述每一相上桥臂电路还包括第一二极管，所述每一相下桥臂电路还包括第二二极管；
所述智能功率模块还包括：三相高压区供电电源正端、三相高压区供电电源负端、三相低电压参考端和高电压输入端；以及
所述HVIC管的三相高压区中对应相的电源正极分别作为所述智能功率模块对应相的高压区供电电源正端；
所述HVIC管的三相高压区中对应相的电源负极分别连接至所述第一功率开关管的发射极、所述第一二极管的阳极、所述第二功率开关管的集电极、所述第二二极管的阴极，并作为所述智能功率模块对应相的高压区供电电源负端；
所述第一功率开关管的集电极与所述第一二极管的阴极相连并作为所述高电压输入端；
所述第二功率开关管的发射极与所述第二二极管的阳极相连并作为所述智能功率模块对应相的低电压参考端。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的智能功率模块，其特征在于，还包括：低压区供电电源正端和低压区供电电源负端；以及
所述HVIC管的电源正端、负端分别作为所述低压区供电电源正端和所述低压区供电电源负端。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的智能功率模块，其特征在于，还包括：三相上桥臂信号输入端和三相下桥臂信号输入端；以及
所述HVIC管上设置有分别连接至所述三相上桥臂信号输入端和所述三相下桥臂信号输入端的接线端。
9.根据权利要求3或5所述的智能功率模块，其特征在于，所述预设温度阈值的取值范围为55℃～65℃。
10.一种空调器，其特征在于，包括：如权利要求1至9中任一项所述的智能功率模块。
CN201610864699.5A 2016-09-28 2016-09-28 智能功率模块和空调器 Active CN106357145B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610864699.5A CN106357145B (zh) 2016-09-28 2016-09-28 智能功率模块和空调器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610864699.5A CN106357145B (zh) 2016-09-28 2016-09-28 智能功率模块和空调器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106357145A true CN106357145A (zh) 2017-01-25
CN106357145B CN106357145B (zh) 2018-11-13

Family

ID=57865702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610864699.5A Active CN106357145B (zh) 2016-09-28 2016-09-28 智能功率模块和空调器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106357145B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106849630A (zh) * 2017-03-13 2017-06-13 广东美的制冷设备有限公司 智能功率模块及其控制方法、空调器
CN110601602A (zh) * 2018-06-13 2019-12-20 重庆美的制冷设备有限公司 智能功率模块的驱动ic电路、智能功率模块及空调器
WO2020186733A1 (zh) * 2019-03-20 2020-09-24 广东美的制冷设备有限公司 功率器件及电器
WO2020186736A1 (zh) * 2019-03-19 2020-09-24 广东美的制冷设备有限公司 功率器件及电器
CN111817555A (zh) * 2020-06-01 2020-10-23 上海三菱电机·上菱空调机电器有限公司 驱动电阻可调的空调室外机组转换器电路及控制方法
CN111817641A (zh) * 2020-06-01 2020-10-23 上海三菱电机·上菱空调机电器有限公司 变频空调室外机的逆变电路及逆变电路的驱动控制方法
CN113037059A (zh) * 2019-12-24 2021-06-25 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 一种智能功率模块及驱动控制方法
CN116780887A (zh) * 2023-08-16 2023-09-19 广东汇芯半导体有限公司 一种具有驱动电阻选择功能的智能功率模块

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102292914A (zh) * 2009-08-27 2011-12-21 富士电机株式会社 半导体驱动装置
CN102882358A (zh) * 2011-07-13 2013-01-16 通用电气公司 用于电力变换器中的开关电路及发电系统
CN204179925U (zh) * 2014-10-20 2015-02-25 广东美的集团芜湖制冷设备有限公司 智能功率模块及空调器
CN204481715U (zh) * 2015-03-16 2015-07-15 广东美的制冷设备有限公司 智能功率模块及空调器
US20150311779A1 (en) * 2012-10-31 2015-10-29 Rohm Co., Ltd. Electronic circuit
CN206041852U (zh) * 2016-09-28 2017-03-22 广东美的制冷设备有限公司 智能功率模块和空调器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102292914A (zh) * 2009-08-27 2011-12-21 富士电机株式会社 半导体驱动装置
CN102882358A (zh) * 2011-07-13 2013-01-16 通用电气公司 用于电力变换器中的开关电路及发电系统
US20150311779A1 (en) * 2012-10-31 2015-10-29 Rohm Co., Ltd. Electronic circuit
CN204179925U (zh) * 2014-10-20 2015-02-25 广东美的集团芜湖制冷设备有限公司 智能功率模块及空调器
CN204481715U (zh) * 2015-03-16 2015-07-15 广东美的制冷设备有限公司 智能功率模块及空调器
CN206041852U (zh) * 2016-09-28 2017-03-22 广东美的制冷设备有限公司 智能功率模块和空调器

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106849630A (zh) * 2017-03-13 2017-06-13 广东美的制冷设备有限公司 智能功率模块及其控制方法、空调器
CN106849630B (zh) * 2017-03-13 2024-03-15 广东美的制冷设备有限公司 智能功率模块及其控制方法、空调器
CN110601602A (zh) * 2018-06-13 2019-12-20 重庆美的制冷设备有限公司 智能功率模块的驱动ic电路、智能功率模块及空调器
WO2020186736A1 (zh) * 2019-03-19 2020-09-24 广东美的制冷设备有限公司 功率器件及电器
WO2020186733A1 (zh) * 2019-03-20 2020-09-24 广东美的制冷设备有限公司 功率器件及电器
CN113037059A (zh) * 2019-12-24 2021-06-25 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 一种智能功率模块及驱动控制方法
CN113037059B (zh) * 2019-12-24 2022-11-08 广东美的白色家电技术创新中心有限公司 一种智能功率模块及驱动控制方法
CN111817555A (zh) * 2020-06-01 2020-10-23 上海三菱电机·上菱空调机电器有限公司 驱动电阻可调的空调室外机组转换器电路及控制方法
CN111817641A (zh) * 2020-06-01 2020-10-23 上海三菱电机·上菱空调机电器有限公司 变频空调室外机的逆变电路及逆变电路的驱动控制方法
CN116780887A (zh) * 2023-08-16 2023-09-19 广东汇芯半导体有限公司 一种具有驱动电阻选择功能的智能功率模块
CN116780887B (zh) * 2023-08-16 2023-11-07 广东汇芯半导体有限公司 一种具有驱动电阻选择功能的智能功率模块

Also Published As

Publication number Publication date
CN106357145B (zh) 2018-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106357145A (zh) 智能功率模块和空调器
CN105322822B (zh) 智能功率模块和空调器
CN207884513U (zh) 智能功率模块及空调器
CN206041852U (zh) 智能功率模块和空调器
CN109889026B (zh) 功率器件及电器
CN205453539U (zh) 智能功率模块和空调器
CN105577016B (zh) 智能功率模块和空调器
CN205453536U (zh) 智能功率模块和空调器
CN205453535U (zh) 智能功率模块和空调器
CN205195590U (zh) 智能功率模块和空调器
CN105790565B (zh) 智能功率模块和空调器
CN104821705B (zh) 智能功率模块电路和空调器
CN205453540U (zh) 智能功率模块和空调器
CN205453537U (zh) 智能功率模块和空调器
CN204615626U (zh) 智能功率模块电路和空调器
CN109639116A (zh) 功率器件和电器
CN205453538U (zh) 智能功率模块和空调器
CN204886739U (zh) 智能功率模块电路
CN105577017A (zh) 智能功率模块和空调器
CN205792214U (zh) 一种自适应抗静电增强的智能功率模块
CN209562400U (zh) 功率器件和电器
CN105577020B (zh) 智能功率模块和空调器
CN209184474U (zh) 智能功率模块、家用电器
CN102594099A (zh) 智能功率模块的栅极驱动电路
CN204947927U (zh) 智能功率模块和空调器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230111

Address after: 400064 plant 1, No. 70, Meijia Road, Nan'an District, Chongqing

Patentee after: Meiken Semiconductor Technology Co.,Ltd.

Address before: 528311 Lingang Road, Beijiao Town, Shunde District, Foshan, Guangdong

Patentee before: GD MIDEA AIR-CONDITIONING EQUIPMENT Co.,Ltd.

Patentee before: MIDEA GROUP Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right