CN109510562A - 功率模块、空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种功率模块、空调器。其中，一种功率模块，包括：外壳；功率开关电路，设置在外壳内部；至少一个采样电阻，设置在外壳内部，至少一个采样电阻与功率开关电路相连接。通过本发明的功率模块，能够缩短电阻的布线，减少线路电感对采用电压的干扰，同时也简化了功率模块的外围线路，实际操作简单易行，具有良好的工程意义和实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，具体而言，涉及一种功率模块，及一种空调器。
背景技术
功率模块是功率电力电子器件按一定的功能组合再灌封成一个模块。功率模块是由高速低功耗管芯片和优化的门极驱动电路，以及快速保护电路构成。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、变频家电的一种非常理想的电力电子器件。
然而，对于电机控制硬件设计人员来说，要设计外围线路时，一般会增加电阻进行电流采样，现有的功率模块的一种使用方式，电流采样电阻需要一起焊接在印刷电路板上，负载运行时，电阻在主回路中通过了大电流，会有发热的问题，同时线路设计过长也会有很大的采用干扰的问题。且当电流通过电阻会产生热，使电阻温度升高，而为了给电阻散热，会需要复杂的散热措施，如需设计风道，让空气通过电阻将热量带走，导致成本比较高，设计比较复杂。
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，本发明的一方面在于提出了一种功率模块。
本发明的另一方面在于提出了一种空调器。
有鉴于此，本发明的第一方面提出了一种功率模块，包括：外壳；功率开关电路，设置在外壳内部；至少一个采样电阻，设置在外壳内部，至少一个采样电阻与功率开关电路相连接。
根据本发明的功率模块，通过将采样电阻设置在功率模块的外壳内，与功率开关电路相连接，即将采样电阻内置在功率模块中，由此会缩短采样电阻的走线，减少了布线电感，采样电阻因电流通过产生的压降会因布线电感的减少，更能准确的体现通过的电流。这样当功率模块工作时，通过检测采样电阻上的电压，就可以知道负载上的电流，准确判断负载运行特性，从而能精确控制功率模块开关，达到控制负载的目的。本发明提供的功率模块，能够缩短电阻的布线，减少线路电感对采用电压的干扰，同时也简化了功率模块的外围线路，实际操作简单易行，具有良好的工程意义和实用价值。
根据本发明的上述功率模块，还可以具有以下技术特征：
在上述技术方案中，优选地，功率开关电路包括三相上桥臂功率器件和三相下桥臂功率器件；在采样电阻的数量为三个的情况下，三个采样电阻分别连接在三相下桥臂功率器件中每一相下桥臂功率器件的源极与功率模块的直流负端之间。
在该技术方案中，采样电阻的数量为一个或者多个，在采样电阻的数量为三个的情况下，通过将三个采样电阻分别连接在每一相下桥臂功率器件的源极与功率模块的直流负端之间，当功率模块工作时，通过检测采样电阻上的电压，就可以知道负载上的相电流，准确判断负载运行特性，从而能精确控制功率模块开关，达到控制负载的目的。
在上述任一技术方案中，优选地，功率开关电路包括三相上桥臂功率器件和三相下桥臂功率器件，其中三相下桥臂功率器件的源极之间设置有一个节点；在采样电阻的数量为一个的情况下，采样电阻连接在节点与功率模块的直流负端之间。
在该技术方案中，采样电阻的数量为一个或者多个，在采样电阻的数量为一个的情况下，通过将采样电阻连接在三相下桥臂功率器件的源极之间的节点与功率模块的直流负端之间，当功率模块工作时，通过检测采样电阻上的电压，就可以知道负载上的母线电流，准确判断负载运行特性，从而能精确控制功率模块开关，达到控制负载的目的。
在上述任一技术方案中，优选地，功率模块还包括：散热板，设置在外壳内部；至少一个采样电阻设置在散热板上，散热板用于对至少一个采样电阻进行散热。
在该技术方案中，通过将采样电阻内置在功率模块中，并设置在散热板上，采样电阻通过电流时所产生的热量可以通过散热板进行散热，从而减少采样电阻发热对电控腔体的影响，同时也缩短电阻的布线，减少线路电感对采用电压的干扰，简化外围线路的设计，也减少了在印制板布线时，采样电阻所占用的空间。
在上述任一技术方案中，优选地，散热板包括：绝缘导热片和散热基板；至少一个采样电阻设置在绝缘导热片上；绝缘导热片用于将至少一个采样电阻产生的热量传导至散热基板上，散热基板用于散热。
在该技术方案中，散热板由散热基板和绝缘导热片组成，采样电阻放置在绝缘导热片上，这样当功率模块工作时，采样电阻因电流通过产生的热量，可以通过绝缘导热片传导到散热基板上，从而确保采样电阻不会过热损坏。
在上述任一技术方案中，优选地，散热基板为散热铝基板。
在该技术方案中，散热基板种类有陶瓷基板、软式印刷电路板、硬式印制电路板、铝基板等，在此优选地，散热基板为铝基板。
在上述任一技术方案中，优选地，功率模块还包括：第一电容，第一电容与功率开关电路相连接。
在该技术方案中，功率模块还包括第一电容，第一电容与功率开关电路相连接，具体而言，第一电容连接在功率模块的功率因数校正电路与功率开关电路之间，且并联在功率开关电路的用电端，一方面用于提高线路的功率因数，另一方面减少线路的无功功率，提高线路的效率。
在上述任一技术方案中，优选地，三相上桥臂功率器件中每一相上桥臂功率器件的源极和漏极之间接有第一二极管，第一二极管的阳极连接至上桥臂功率器件的源极，第一二极管的阴极连接至上桥臂功率器件的漏极；三相下桥臂功率器件中每一相下桥臂功率器件的源极和漏极之间接有第二二极管，第二二极管的阳极连接至下桥臂功率器件的源极，二极管的阴极连接至下桥臂功率器件的漏极。
在该技术方案中，通过在每一相上桥臂功率器件的源极和漏极之间接有第一二极管，以及在每一相下桥臂功率器件的源极和漏极之间接有第二二极管，避免各功率器件被较高的反向电压击穿，起到保护各功率器件、保护功率模块的作用。
在上述任一技术方案中，优选地，三相上桥臂功率器件中每一相上桥臂功率器件和三相下桥臂功率器件中每一相下桥臂功率器件均为绝缘栅双极型晶体管。
在该技术方案中，功率开关电路的每一相上桥臂功率器件和每一相下桥臂功率器件均为绝缘栅双极型晶体管，但不限于此。
本发明的第二方面提出了一种空调器，包括：如上述技术方案中任一项的功率模块，因而该空调器具有该功率模块全部的技术效果，不再赘述。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，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示出了根据本发明的一个实施例的功率模块的示意图；
图2示出了根据本发明的另一个实施例的功率模块的示意图；
图3示出了根据本发明的再一个实施例的功率模块中采样电阻的位置示意图。
其中，图1至图3中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
102外壳，104功率开关电路，106采样电阻，108散热基板，110绝缘导热片，112第一电容。
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。
下面参照图1至图3描述根据本发明一些实施例的功率模块和空调器。
如图1至图2所示，本发明的第一方面的一个实施例，提供了一种功率模块，包括：外壳102；功率开关电路104，设置在外壳102内部；至少一个采样电阻106，设置在外壳102内部，至少一个采样电阻106与功率开关电路104相连接。
本发明提供的功率模块，通过将采样电阻106设置在功率模块的外壳102内，与功率开关电路104相连接，即将采样电阻106内置在功率模块中，由此会缩短采样电阻106的走线，减少了布线电感，采样电阻106因电流通过产生的压降会因布线电感的减少，更能准确的体现通过的电流。这样当功率模块工作时，通过检测采样电阻106上的电压，就可以知道负载上的电流，准确判断负载运行特性，从而能精确控制功率模块开关，达到控制负载的目的。本发明提供的功率模块，能够缩短电阻的布线，减少线路电感对采用电压的干扰，同时也简化了功率模块的外围线路，实际操作简单易行，具有良好的工程意义和实用价值。
在本发明的一个实施例中，优选地，如图1所示，功率开关电路104包括三相上桥臂功率器件Q1至Q3和三相下桥臂功率器件Q4至Q6；在采样电阻106的数量为三个的情况下，三个采样电阻106分别连接在三相下桥臂功率器件Q4至Q6中每一相下桥臂功率器件的源极与功率模块的直流负端之间。
在该实施例中，采样电阻106的数量为一个或者多个，在采样电阻106的数量为三个的情况下，通过将三个采样电阻106分别连接在每一相下桥臂功率器件的源极与功率模块的直流负端之间，当功率模块工作时，通过检测采样电阻106上的电压，就可以知道负载上的相电流，准确判断负载运行特性，从而能精确控制功率模块开关，达到控制负载的目的。
在本发明的另一个实施例中，优选地，如图2所示，功率开关电路104包括三相上桥臂功率器件Q1至Q3和三相下桥臂功率器件Q4至Q6，其中三相下桥臂功率器件Q4至Q6的源极之间设置有一个节点；在采样电阻106的数量为一个的情况下，采样电阻106连接在节点与功率模块的直流负端之间。
在该实施例中，采样电阻106的数量为一个或者多个，在采样电阻106的数量为一个的情况下，通过将采样电阻106连接在三相下桥臂功率器件的源极之间的节点与功率模块的直流负端之间，当功率模块工作时，通过检测采样电阻106上的电压，就可以知道负载上的母线电流，准确判断负载运行特性，从而能精确控制功率模块开关，达到控制负载的目的。
在上述任一实施例中，优选地，功率模块还包括：散热板，设置在外壳102内部；至少一个采样电阻106设置在散热板上，散热板用于对至少一个采样电阻106进行散热。
在该实施例中，通过将采样电阻106内置在功率模块中，并设置在散热板上，采样电阻106通过电流时所产生的热量可以通过散热板进行散热，从而减少采样电阻106发热对电控腔体的影响，同时也缩短电阻的布线，减少线路电感对采用电压的干扰，简化外围线路的设计，也减少了在印制板布线时，采样电阻106所占用的空间。
在本发明的一个实施例中，优选地，如图3所示，散热板包括：绝缘导热片110和散热基板108；至少一个采样电阻106设置在绝缘导热片110上；绝缘导热片110用于将至少一个采样电阻106产生的热量传导至散热基板108上，散热基板108用于散热。
在该实施例中，散热板由散热基板108和绝缘导热片110组成，采样电阻106放置在绝缘导热片110上，这样当功率模块工作时，采样电阻106因电流通过产生的热量，可以通过绝缘导热片110传导到散热基板108上，从而确保采样电阻106不会过热损坏。
在本发明的一个实施例中，优选地，散热基板108为散热铝基板。
在该实施例中，散热基板108种类有陶瓷基板、软式印刷电路板、硬式印制电路板、铝基板等，在此优选地，散热基板108为铝基板。
在本发明的一个实施例中，优选地，如图1和图2所示，功率模块还包括：第一电容112，第一电容112与功率开关电路104相连接。
在该实施例中，功率模块还包括第一电容112，第一电容112与功率开关电路104相连接，具体而言，第一电容112连接在功率模块的功率因数校正电路与功率开关电路104之间，且并联在功率开关电路104的用电端，一方面用于提高线路的功率因数，另一方面减少线路的无功功率，提高线路的效率。
在本发明的一个实施例中，优选地，如图1和图2所示，三相上桥臂功率器件Q1至Q3中每一相上桥臂功率器件的源极和漏极之间接有第一二极管，第一二极管的阳极连接至上桥臂功率器件的源极，第一二极管的阴极连接至上桥臂功率器件的漏极；三相下桥臂功率器件Q4至Q6中每一相下桥臂功率器件的源极和漏极之间接有第二二极管，第二二极管的阳极连接至下桥臂功率器件的源极，二极管的阴极连接至下桥臂功率器件的漏极。
在该实施例中，通过在每一相上桥臂功率器件的源极和漏极之间接有第一二极管，以及在每一相下桥臂功率器件的源极和漏极之间接有第二二极管，避免各功率器件被较高的反向电压击穿，起到保护各功率器件、保护功率模块的作用。
在上述任一实施例中，优选地，三相上桥臂功率器件Q1至Q3中每一相上桥臂功率器件和三相下桥臂功率器件Q4至Q6中每一相下桥臂功率器件均为IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。
在该实施例中，功率开关电路104的每一相上桥臂功率器件和每一相下桥臂功率器件均为绝缘栅双极型晶体管IGBT，但不限于此。
本发明的第二方面的实施例，提供了一种空调器，包括如上述实施例中任一项的功率模块，因而该空调器具有该功率模块全部的技术效果，不再赘述。
本发明提供的功率模块、空调器，通过功率模块内置采样电阻，利用功率模块的散热板进行散热，采样电阻通过很大的电流时所产生的热可以通过散热板进行散热；同时减少了布线长度，即减少电流采样路径，减少了线路电感对电阻压降的影响，电流通过电阻时，在电阻上产生压降，该采用电阻上的压降，反馈给控制功率模块的MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，从而来精准控制功率模块开关，达到控制负载的目的；也减少了在印制板布线时，电阻所占用的空间；实际操作简单易行，具有良好的工程意义、广泛的应用场合和很高的实用价值。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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)
1.一种功率模块，其特征在于，包括：
外壳；
功率开关电路，设置在所述外壳内部；
至少一个采样电阻，设置在所述外壳内部，所述至少一个采样电阻与所述功率开关电路相连接。
2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，
所述功率开关电路包括三相上桥臂功率器件和三相下桥臂功率器件；
在所述采样电阻的数量为三个的情况下，三个所述采样电阻分别连接在所述三相下桥臂功率器件中每一相下桥臂功率器件的源极与所述功率模块的直流负端之间。
3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，
所述功率开关电路包括三相上桥臂功率器件和三相下桥臂功率器件，其中所述三相下桥臂功率器件的源极之间设置有一个节点；
在所述采样电阻的数量为一个的情况下，所述采样电阻连接在所述节点与所述功率模块的直流负端之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的功率模块，其特征在于，还包括：
散热板，设置在所述外壳内部；
所述至少一个采样电阻设置在所述散热板上，所述散热板用于对所述至少一个采样电阻进行散热。
5.根据权利要求4所述的功率模块，其特征在于，所述散热板包括：绝缘导热片和散热基板；
所述至少一个采样电阻设置在所述绝缘导热片上；
所述绝缘导热片用于将所述至少一个采样电阻产生的热量传导至所述散热基板上，所述散热基板用于散热。
6.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于，
所述散热基板为散热铝基板。
7.根据权利要求4所述的功率模块，其特征在于，还包括：
第一电容，所述第一电容与所述功率开关电路相连接。
8.根据权利要求2或3所述的功率模块，其特征在于，
所述三相上桥臂功率器件中每一相上桥臂功率器件的源极和漏极之间接有第一二极管，所述第一二极管的阳极连接至所述上桥臂功率器件的源极，所述第一二极管的阴极连接至所述上桥臂功率器件的漏极；
所述三相下桥臂功率器件中每一相下桥臂功率器件的源极和漏极之间接有第二二极管，所述第二二极管的阳极连接至所述下桥臂功率器件的源极，所述二极管的阴极连接至所述下桥臂功率器件的漏极。
9.根据权利要求8所述的功率模块，其特征在于，
所述三相上桥臂功率器件中每一相上桥臂功率器件和所述三相下桥臂功率器件中每一相下桥臂功率器件均为绝缘栅双极型晶体管。
10.一种空调器，其特征在于，包括：
如权利要求1至9中任一项的所述功率模块。
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