CN109861504B - 空调器、智能功率模块及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种空调器、智能功率模块及其控制方法，所述智能功率模块可包括：功率开关；驱动功率开关的驱动模块，驱动模块包括多个并联连接的驱动单元，每个驱动单元包括第一开关管和第二开关管；检测模块，检测模块分别与功率开关和驱动模块相连，检测模块用于对功率开关进行检测以获取功率开关的状态参数，根据功率开关的状态参数调整参与驱动的驱动单元的数量。本申请的智能功率模块，能够根据功率开关的状态参数调整驱动单元的数量，从而使功率开关处于最佳的工作状态。

Description

空调器、智能功率模块及其控制方法

技术领域

本申请涉及空调技术领域，特别涉及一种空调器、智能功率模块及其控制方法。

背景技术

智能功率模块，即IPM(Intelligent Power Module)，是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动类产品。智能功率模块把功率开关器件和高压驱动电路集成在一起，并内藏有过电压、过电流和过热等故障检测电路。智能功率模块一方面接收MCU的控制信号，驱动后续电路工作，另一方面将系统的状态检测信号送回MCU。与传统分立方案相比，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，变频家电的一种理想电力电子器件。

发明内容

本申请实施例通过提供一种空调器、智能功率模块及其控制方法，能够根据功率开关的状态参数调整驱动单元的数量，从而使功率开关处于最佳的工作状态。

本申请实施例提供了一种智能功率模块，包括：功率开关；驱动所述功率开关的驱动模块，所述驱动模块包括多个并联连接的驱动单元，每个所述驱动单元包括第一开关管和第二开关管；以及检测模块，所述检测模块分别与所述功率开关和所述驱动模块相连，所述检测模块用于对所述功率开关进行检测以获取所述功率开关的状态参数，根据所述功率开关的状态参数调整参与驱动的驱动单元的数量。

另外，根据本申请上述实施例提出的智能功率模块还可以具有如下附加的技术特征：

在本申请的一个实施例中，所述功率开关的状态参数为所述功率开关的当前输出电压。

在本申请的一个实施例中，所述检测模块用于根据所述功率开关的当前输出电压，通过预先建立的参数映射关系，确定所述当前输出电压对应的参与驱动的驱动单元的数量，其中，所述参数映射关系用于指示所述当前输出电压与参与驱动的驱动单元的数量的映射关系。

在本申请的一个实施例中，其中，所述参与驱动的驱动单元的数量与所述功率开关的输出电压呈正相关关系。

在本申请的一个实施例中，所述多个驱动单元中每个驱动单元的第一端均与预设电源相连，所述多个驱动单元中每个驱动单元的第二端均接地，其中，当参与驱动的驱动单元为一个时，所述参与驱动的驱动单元的输入端与所述检测模块相连，所述参与驱动的驱动单元的输出端与所述功率开关相连；当参与驱动的驱动单元为多个时，所述多个参与驱动的驱动单元中的第一驱动单元的输入端与所述检测模块相连，所述多个参与驱动的驱动单元中除所述第一驱动单元以外的每个驱动单元的输入端与前一驱动单元的输出端相连，且所述多个参与驱动的驱动单元中的最后一个驱动单元的输出端与所述功率开关相连。

在本申请的一个实施例中，每相邻的两个驱动单元之间设置有开关单元，所述开关单元的公共端与相邻的两个驱动单元中的前一个驱动单元的输出端相连，所述开关单元的第一端与相邻的两个驱动单元中的后一个驱动单元的输入端相连，所述开关单元的第二端与所述功率开关相连，所述开关单元在所述检测模块的控制下接通所述公共端与所述第一端或者接通所述公共端与所述第二端。

在本申请的一个实施例中，所述第一开关管的第一端作为所述驱动单元的第一端与所述预设电源相连，所述第二开关管的第二端作为所述驱动单元的第二端接地，所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端相连并作为所述驱动单元的输出端，所述第一开关管的控制端与所述第二开关管的控制端相连并作为所述驱动单元的输入端。

在本申请的一个实施例中，上述的智能功率模块还包括设置在所述检测模块与所述驱动模块之间的输入模块，其中，所述输入模块包括：第一电阻，所述第一电阻的一端与所述检测模块相连，所述第一电阻的另一端与所述驱动模块相连；第一二极管，所述第一二极管的阴极与预设电源相连，所述第一二极管的阳极与所述第一电阻的另一端相连；第二二极管，所述第二二极管的阴极与所述第一电阻的一端相连，所述第二二极管的阳极接地。

在本申请的一个实施例中，上述的智能功率模块还包括设置在所述功率开关与所述驱动模块之间的输出模块，其中，所述输出模块包括：第三二极管，所述第三二极管的阴极与预设电源相连；第四二极管，所述第四三二极管的阴极与所述第三二极管的阳极相连并具有第一节点，所述第四三二极管的阳极接地，所述第一节点与所述功率开关和所述驱动模块均相连。

本申请实施例提供了一种空调器，包括上述的智能功率模块。

本申请实施例提供了一种智能功率模块的控制方法，包括以下步骤：对所述智能功率模块中的功率开关进行检测以获取所述功率开关的状态参数；

根据所述功率开关的状态参数调整参与驱动的驱动单元的数量，其中，所述智能功率模块包括多个并联连接的驱动单元。

另外，根据本申请上述实施例提出的智能功率模块的控制方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本申请的一个实施例中，所述功率开关的状态参数为所述功率开关的当前输出电压。

在本申请的一个实施例中，所述根据所述功率开关的状态参数调整参与驱动的驱动单元的数量，包括：根据所述功率开关的当前输出电压，通过预先建立的参数映射关系，确定所述当前输出电压对应的参与驱动的驱动单元的数量，其中，所述参数映射关系用于指示所述当前输出电压与参与驱动的驱动单元的数量的映射关系。

在本申请的一个实施例中，其中，所述参与驱动的驱动单元的数量与所述功率开关的输出电压呈正相关关系。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请能够根据功率开关的状态参数调整驱动单元的数量，从而使功率开关处于最佳的工作状态。

附图说明

图1为本申请实施例一的智能功率模块的示意图；

图2为本申请实施例二的空调器的方框示意图；以及

图3为本申请实施例三的智能功率模块的控制方法的流程图。

具体实施方式

为了解决现有技术中驱动模块仅由一组MOS构成，其驱动电压不能实现自适应的技术问题，本申请提出了一种智能功率模块，驱动功率开关的驱动模块可包括多个并联的驱动单元，从而能够根据功率开关的状态参数调整驱动单元的数量，使功率开关处于最佳的工作状态。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一

图1为本申请实施例一的智能功率模块的示意图。

如图1所示，本申请实施例的智能功率模块，可包括：功率开关100、驱动功率开关100的驱动模块200和检测模块300。

其中，驱动模块200可包括多个并联连接的驱动单元210，每个驱动单元210可包括第一开关管和第二开关管。检测模块300分别与功率开关100和驱动模块200相连，检测模块300用于对功率开关100进行检测以获取功率开关100的状态参数，根据功率开关100的状态参数调整参与驱动的驱动单元210的数量。其中，第一开关管可以为PMOS管，第二开关管可以为NMOS管。

具体地，驱动模块200由多个并联的驱动单元210组成，可也通过调节驱动单元210的个数来实现驱动电压自适应，使功率开关100处于最佳工作状态。检测模块300检测功率开关100的状态参数(如功率开关的输出压降)，然后根据状态参数调整驱动单元210的个数。例如，当功率开关的输出压降很小时，保持当前参与驱动的驱动单元210个数不变；当功率开关的输出压降大于一定值时，增加参与驱动的驱动单元210的个数。

在本申请的一个实施例中，功率开关100的状态参数可以为功率开关100的当前输出电压。例如，可以为功率开关栅极电压。

其中，当栅极电压为0时，功率开关相当于是绝缘体，不导通，可增加参与驱动的驱动单元的个数，以使功率开关处于导通状态；当栅极电压大于预设值时，功率开关导通，可保持当前参与驱动的驱动单元个数不变；当栅极电压处于中间值时，功率开关处于半导通状态，此时，可通过增加参与驱动的驱动单元的个数，以使功率开关处于全导通状态。

在本申请的一个实施例中，检测模块300用于根据功率开关100的当前输出电压，通过预先建立的参数映射关系，确定当前输出电压对应的参与驱动的驱动单元的数量，其中，参数映射关系用于指示当前输出电压与参与驱动的驱动单元的数量的映射关系。其中，参与驱动的驱动单元的数量与功率开关的输出电压呈正相关关系。

也就是说，预先经过大量实验测试获取功率开关在不同电压下，对应的参与驱动的驱动单元的数量，功率开关的输出电压越大，对应的参与驱动的驱动单元的数量越多；功率开关的输出电压越小，对应的参与驱动的驱动单元的数量越少。

下面对智能功率模块中各个元器件的连接关系进行介绍。

在本申请的一个实施例中，如图1所示，多个驱动单元中每个驱动单元的第一端均与预设电源相连，多个驱动单元中每个驱动单元的第二端均接地，其中，当参与驱动的驱动单元为一个时，参与驱动的驱动单元的输入端与检测模块300相连，参与驱动的驱动单元的输出端与功率开关100相连；当参与驱动的驱动单元为多个时，多个参与驱动的驱动单元中的第一驱动单元的输入端与检测模块300相连，多个参与驱动的驱动单元中除第一驱动单元以外的每个驱动单元的输入端与前一驱动单元的输出端相连，且多个参与驱动的驱动单元中的最后一个驱动单元的输出端与功率开关100相连。

其中，第一开关管的第一端作为驱动单元的第一端与预设电源相连，第二开关管的第二端作为驱动单元的第二端接地，第一开关管的第二端与第二开关管的第一端相连并作为驱动单元的输出端，第一开关管的控制端与第二开关管的控制端相连并作为驱动单元的输入端。

在本申请的一个实施例中，每相邻的两个驱动单元之间设置有开关单元，开关单元的公共端与相邻的两个驱动单元中的前一个驱动单元的输出端相连，开关单元的第一端与相邻的两个驱动单元中的后一个驱动单元的输入端相连，开关单元的第二端与功率开关100相连，开关单元在检测模块300的控制下接通公共端与第一端或者接通公共端与第二端。

其中，开关单元用于控制对应的驱动单元的开启或关闭，例如，当功率开关100的输出电压值小于预设值时，通过控制开关单元开启，来增加参与驱动的驱动单元的数量。

在本申请的一个实施例中，如图1所示，上述的智能功率模块，还包括设置在检测模块300与驱动模块200之间的输入模块400，其中，输入模块400可包括：第一电阻R1、第一二极管D1和第二二极管D2。其中，第一电阻R1的一端与检测模块300相连，第一电阻R1的另一端与驱动模块200相连；第一二极管D1的阴极与预设电源VCC相连，第一二极管D1的阳极与第一电阻R1的另一端相连；第二二极管D2的阴极与第一电阻R1的一端相连，第二二极管D2的阳极接地GND。

在本申请的一个实施例中，上述的智能功率模块，还可包括：设置在功率开关100与驱动模块200之间的输出模块500，其中，输出模块500可包括：第三二极管D3和第四二极管D4，其中，第三二极管D3的阴极与预设电源相连；第四三二极管D4的阴极与第三二极管D3的阳极相连并具有第一节点J1，第四三二极管D4的阳极接地，第一节点J1与功率开关100和驱动模块200均相连。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请能够根据功率开关的状态参数调整驱动单元的数量，从而使功率开关处于最佳的工作状态。

基于同一构思，本申请实施例还提供了空调器，见实施例二。

实施例二

图2为本申请实施例二的空调器的方框示意图。

如图2所示，本申请实施例的空调器100可包括：上述的智能功率模块110。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请能够根据功率开关的状态参数调整驱动单元的数量，从而使功率开关处于最佳的工作状态。

基于同一构思，本申请实施例还提供了智能功率模块的控制方法，见实施例三。

实施例三

图3为本申请实施例三的智能功率模块的控制方法的流程图。

如图3所示，本申请实施例的智能功率模块的控制方法可包括以下步骤：

S1，对智能功率模块中的功率开关进行检测以获取功率开关的状态参数。

S2，根据功率开关的状态参数调整参与驱动的驱动单元的数量，其中，智能功率模块包括多个并联连接的驱动单元。

在本申请的一个实施例中，功率开关的状态参数为功率开关的当前输出电压。

在本申请的一个实施例中，根据功率开关的状态参数调整参与驱动的驱动单元的数量，包括：根据功率开关的当前输出电压，通过预先建立的参数映射关系，确定当前输出电压对应的参与驱动的驱动单元的数量，其中，参数映射关系用于指示当前输出电压与参与驱动的驱动单元的数量的映射关系。

在本申请的一个实施例中，其中，参与驱动的驱动单元的数量与功率开关的输出电压呈正相关关系。

需要说明的是，本申请实施例中智能功率模块中未披露的细节，请参照本申请实施例中智能功率模块中所披露的细节，这里不在赘述。

本申请能够根据功率开关的状态参数调整驱动单元的数量，从而使功率开关处于最佳的工作状态。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本申请可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种智能功率模块，其特征在于，包括：

功率开关；

驱动所述功率开关的驱动模块，所述驱动模块包括多个并联连接的驱动单元，每个所述驱动单元包括第一开关管和第二开关管；以及

检测模块，所述检测模块分别与所述功率开关和所述驱动模块相连，所述检测模块用于对所述功率开关进行检测以获取所述功率开关的状态参数，根据所述功率开关的状态参数调整参与驱动的驱动单元的数量；

其中，所述多个驱动单元中每个驱动单元的第一端均与预设电源相连，所述多个驱动单元中每个驱动单元的第二端均接地，其中，

当参与驱动的驱动单元为一个时，所述参与驱动的驱动单元的输入端与所述检测模块相连，所述参与驱动的驱动单元的输出端与所述功率开关相连；

当参与驱动的驱动单元为多个时，所述多个参与驱动的驱动单元中的第一驱动单元的输入端与所述检测模块相连，所述多个参与驱动的驱动单元中除所述第一驱动单元以外的每个驱动单元的输入端与前一驱动单元的输出端相连，且所述多个参与驱动的驱动单元中的最后一个驱动单元的输出端与所述功率开关相连。

2.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述功率开关的状态参数为所述功率开关的当前输出电压。

3.根据权利要求2所述的智能功率模块，其特征在于，所述检测模块用于根据所述功率开关的当前输出电压，通过预先建立的参数映射关系，确定所述当前输出电压对应的参与驱动的驱动单元的数量，其中，所述参数映射关系用于指示所述当前输出电压与参与驱动的驱动单元的数量的映射关系。

4.根据权利要求2或3所述的智能功率模块，其特征在于，其中，所述参与驱动的驱动单元的数量与所述功率开关的输出电压呈正相关关系。

5.根据权利要求4所述的智能功率模块，其特征在于，每相邻的两个驱动单元之间设置有开关单元，所述开关单元的公共端与相邻的两个驱动单元中的前一个驱动单元的输出端相连，所述开关单元的第一端与相邻的两个驱动单元中的后一个驱动单元的输入端相连，所述开关单元的第二端与所述功率开关相连，所述开关单元在所述检测模块的控制下接通所述公共端与所述第一端或者接通所述公共端与所述第二端。

6.根据权利要求4所述的智能功率模块，其特征在于，所述第一开关管的第一端作为所述驱动单元的第一端与所述预设电源相连，所述第二开关管的第二端作为所述驱动单元的第二端接地，所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端相连并作为所述驱动单元的输出端，所述第一开关管的控制端与所述第二开关管的控制端相连并作为所述驱动单元的输入端。

7.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，还包括设置在所述检测模块与所述驱动模块之间的输入模块，其中，所述输入模块包括：

第一电阻，所述第一电阻的一端与所述检测模块相连，所述第一电阻的另一端与所述驱动模块相连；

第一二极管，所述第一二极管的阴极与预设电源相连，所述第一二极管的阳极与所述第一电阻的另一端相连；

第二二极管，所述第二二极管的阴极与所述第一电阻的一端相连，所述第二二极管的阳极接地。

8.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，还包括设置在所述功率开关与所述驱动模块之间的输出模块，其中，所述输出模块包括：

第三二极管，所述第三二极管的阴极与预设电源相连；

第四二极管，所述第四二极管的阴极与所述第三二极管的阳极相连并具有第一节点，所述第四二极管的阳极接地，所述第一节点与所述功率开关和所述驱动模块均相连。

9.一种空调器，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的智能功率模块。

10.一种智能功率模块的控制方法，其特征在于，所述控制方法用于如权利要求1-8中任一项所述的智能功率模块，所述控制方法包括以下步骤：

对所述智能功率模块中的功率开关进行检测以获取所述功率开关的状态参数；

根据所述功率开关的状态参数调整参与驱动的驱动单元的数量，其中，所述智能功率模块包括多个并联连接的驱动单元。

11.根据权利要求10所述的智能功率模块的控制方法，其特征在于，所述功率开关的状态参数为所述功率开关的当前输出电压。

12.根据权利要求11所述的智能功率模块的控制方法，其特征在于，所述根据所述功率开关的状态参数调整参与驱动的驱动单元的数量，包括：

根据所述功率开关的当前输出电压，通过预先建立的参数映射关系，确定所述当前输出电压对应的参与驱动的驱动单元的数量，其中，所述参数映射关系用于指示所述当前输出电压与参与驱动的驱动单元的数量的映射关系。

13.根据权利要求11或12所述的智能功率模块的控制方法，其特征在于，其中，所述参与驱动的驱动单元的数量与所述功率开关的输出电压呈正相关关系。

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