CN110594987A - 空调器和集成式空调控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空调器和集成式空调控制器，其中，控制器包括：基板；设置在基板之上的整流桥；设置在基板之上且与整流桥相连的功率因数校正PFC电路；设置在基板之上驱动压缩机的压缩机驱动电路；设置在基板之上驱动风机的风机驱动电路；驱动压缩机驱动电路的压缩机控制芯片，压缩机控制芯片设置在基板之上且与压缩机驱动电路相连；以及驱动风机驱动电路的风机控制芯片，风机控制芯片设置在基板之上且与风机驱动电路相连。由此，集成式空调控制器通过将整流桥、功率因素校正PFC电路、压缩机驱动电路、风机驱动电路、压缩机控制芯片和风机控制芯片集成在同一基板上，实现高集成电控，减小空调控制器体积，降低成本。

Description

空调器和集成式空调控制器
技术领域
本发明涉及电控技术领域，特别涉及一种集成式空调控制器以及一种空调器。
背景技术
目前，变频空调室外电控板主要包括整流桥、PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)开关、压缩机IPM(Intelligent Power Module，智能功率模块)、风机IPM这四种功率器件。相关技术的变频空调室外电控板上的这四种功率器件采用各自插针式安装在PCB板上，然后用同一块散热器(翅片)进行集中散热。但是通过上述四种功率器件各自采用插针式安装在PCB板上的安装方式，会导致变频空调室外电控板的体积较大，而且由于不分插针安装成本较高。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种集成式空调控制器，通过将整流桥、功率因素校正PFC电路、压缩机驱动电路、风机驱动电路、压缩机控制芯片和风机控制芯片集成在同一基板上，实现高集成电控，减小空调控制器体积，降低成本。本发明的第二个目的在于提出一种空调器。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的集成式空调控制器包括：基板；设置在所述基板之上的整流桥；设置在所述基板之上且与整流桥相连的功率因数校正PFC电路，其中，所述PFC电路包括PFC开关管和PFC二极管；设置在所述基板之上驱动压缩机的压缩机驱动电路，其中，所述压缩机驱动电路包括第一至第六开关管以及与所述第一至第六开关管并联的第一至第六快速恢复二极管；设置在所述基板之上驱动风机的风机驱动电路，所述风机驱动电路包括第一至第六逆导IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)；驱动所述压缩机驱动电路的压缩机控制芯片，所述压缩机控制芯片设置在所述基板之上且与所述压缩机驱动电路相连；以及驱动所述风机驱动电路的风机控制芯片，所述风机控制芯片设置在所述基板之上且与所述风机驱动电路相连。
根据本发明实施例的集成式空调控制器，通过将整流桥、功率因素校正PFC电路、压缩机驱动电路、风机驱动电路、压缩机控制芯片和风机控制芯片集成在同一基板上，实现高集成电控，减小空调控制器体积，降低成本。
另外，根据本发明上述实施例提出的集成式空调控制器还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述的集成式空调控制器还包括：微控制器，所述微控制器设置在所述基板之上，且所述微控制器与所述压缩机控制芯片和风机控制器相连。
根据本发明的一个实施例，所述PFC开关管包括SiC MOSFET(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应管)、SiC IGBT或者GaN材料的HEMT(High Electron Mobility Transistor，高电子迁移率晶体管)器件，PFC二极管为Si材料制器件。
根据本发明的一个实施例，所述第一至第六开关管包括SiC MOSFET、SiC IGBT或者GaN材料的HEMT器件，所述第一至第六快速恢复二极管为Si材料制器件。
根据本发明的一个实施例，所述第一至第六逆导IGBT为Si材料制器件。
根据本发明的一个实施例，所述整流桥、所述PFC电路、所述压缩机驱动电路、所述风机驱动电路、所述压缩机控制芯片和所述风机控制芯片之间通过金属导线和金属跳线相连。
根据本发明的一个实施例，所述集成式空调控制器为DIP封装。
根据本发明的一个实施例，所述基板的底部裸露在所述DIP封装之外。
根据本发明的一个实施例，所述整流桥、所述PFC电路、所述压缩机驱动电路和风机驱动电路中的器件均为裸芯片，所述压缩机控制芯片和所述风机控制芯片均为管芯。
为达到上述目的，本发明第二方面提出了一种空调器，其包括上述集成式空调控制器。
根据本发明提出的空调器，采用上述集成式空调控制器，通过将整流桥、功率因素校正PFC电路、压缩机驱动电路、风机驱动电路、压缩机控制芯片和风机控制芯片集成在同一基板上，实现高集成电控，减小空调控制器体积，降低成本。
本发明附加的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
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，
图1是根据本发明实施例的集成式控制器的方框示意图；
图2是根据本发明一个具体实施例的功率模块的电路原理图；
图3根据本发明一个实施例的集成式空调控制器的方框示意图；
图4是根据本发明一个具体实施例的功率模块的剖面结构示意图；
图5是根据本发明实施例的空调器的方框示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图来描述本发明实施例的空调器和集成式空调控制器。
图1是根据本发明实施例的集成式控制器的方框示意图。
如图1所示，集成式空调控制器100包括：基板1、整流桥2、功率因数校正PFC电路3、压缩机驱动电路4、风机驱动电路5、驱动压缩机驱动电路4的压缩机控制芯片6以及驱动风机驱动电路5的风机控制芯片7。
本发明实施例中，经过整流桥2整流后的市电变为直流电，可给功率因数校正PFC电路3、压缩机驱动电路4和风机驱动电路5提供工作电压，使集成式空调控制器100能正常工作；功率因数校正PFC电路3可根据整流后的电流进行功率因数校正，即通过补偿电流和电压之间的相位差所造成交换功率损失，提高用电设备功率因数，也就是提升集成式空调控制器100对电力的有效利用。
进一步地，压缩机驱动电路4与空调内的压缩机连接，可以驱动压缩机工作。风机驱动电路5与空调内的风机连接，可以驱动风机工作。具体地，压缩机控制芯片6可控制压缩机驱动电路4输出驱动信号，通过驱动信号驱动压缩机工作；风机控制芯片7可控制风机驱动电路5输出驱动信号，通过驱动信号驱动风机。
可选地，整流桥2、PFC电路3、压缩机驱动电路4、风机驱动电路5、压缩机控制芯片6和风机控制芯片7之间可通过金属导线和金属跳线相连。
具体地，整流桥2设置在基板1之上；功率因数校正PFC电路3设置在基板1之上且与整流桥2相连，其中，PFC电路3包括PFC开关管和PFC二极管；压缩机驱动电路4设置在基板1之上驱动压缩机，其中，压缩机驱动电路包括第一至第六开关管以及与第一至第六开关管并联的第一至第六快速恢复二极管；风机驱动电路5设置在基板1之上驱动风机，风机驱动电路包括第一至第六逆导IGBT；压缩机控制芯片6设置在基板1之上且与压缩机驱动电路4相连；风机控制芯片7设置在基板1之上且与风机驱动电路5相连。
图2是根据本发明一个具体实施例的功率模块的电路原理图。
如图2所示，功率模块包括整流桥2、PFC开关3、压缩机驱动电路4和风机驱动电路5，其中，整流桥2包括二极管11、二极管12、二极管13、二极管14；PFC开关3包括PFC开关管21、PFC二极管22、PFC开关驱动23；压缩机驱动电路包括第一至第六开关管311～316、第一至第六快速恢复二极管321～326和压缩机IPM驱动33；风机驱动电路包括第一至第六逆导IGBT 411～416和风机IPM驱动43。
可以理解的是，上述功率模块通过将整流桥2、功率因数校正PFC电路3、压缩机驱动电路4、风机驱动电路5集成在同一散热基板1上，可减小空调室外电控板的面积，还可采购相应的芯片进行功率模块封装生产，进一步降低制造成本。
进一步地，如图3所示，根据本发明的一个实施例，集成式空调控制器100还包括：微控制器8，微控制器8设置在基板1之上，且微控制器8与压缩机控制芯片6和风机控制芯片7相连。
具体而言，集成式空调控制器100通过微控制器8向压缩机控制芯片6和风机控制芯片7发送控制指令，当压缩机控制芯片6和风机控制芯片7接收到控制指令时，控制压缩机驱动电路4和风机驱动电路5工作，其中，压缩机驱动电路4驱动压缩机以及风机驱动电路5驱动风机。
进一步地，根据本发明的一个实施例，PFC开关管21可包括SiC MOSFET、SiC IGBT或者GaN材料的HEMT(High Electron Mobility Transistor，高电子迁移率晶体管)器件，PFC二极管22可为Si材料制器件。
进一步地，根据本发明的一个实施例，第一至第六开关管311～316可包括SiCMOSFET、SiC IGBT或者GaN材料的HEMT器件，第一至第六快速恢复二极管321～326可为Si材料制器件。
可以理解的是，通过将PFC开关管21、第一至第六开关管211～316设置为SiCMOSFET、SiC IGBT或者GaN材料的HEMT器件，由此，利用SiC、GaN材料制成的器件开关速度快的优点，可减小功率模块的开关损耗，并有利于节约电能，且有效降低功率模块的发热。
另外，通过将PFC二极管22、第一至第六快速恢复二极管321～326设置为Si材料制成的器件，可降低功率模块制造成本。
进一步地，根据本发明的一个实施例，第一至第六逆导IGBT411～416可为Si材料制器件。
也就是说，可通过将风机驱动电路5内的第一至第六逆导IGBT411～416设计为Si材料制器件，缩小功率模块尺寸，并且基于风机输出电流小、功耗低的特性，减少功率模块尺寸可进一步地解决功率模块散热差和发热高的问题。
进一步地，整流桥2、PFC电路3、压缩机驱动电路4、风机驱动电路5、压缩机控制芯片6和风机控制芯片7之间可通过金属导线和金属跳线相连。
图4是根据本发明一个具体实施例的功率模块的剖面结构示意图。
具体地，如图4所示，功率模块包括散热基板1、绝缘层52、铜布线53、芯片(即PFC开关管21、第一至第六开关管211～316、PFC二极管22、第一至第六快速恢复二极管321～326、第一至第六逆导IGBT411～416、压缩机控制芯片6和风机控制芯片7等)54和金属跳线55，其中，功率模块内部电路的电连接可通过金属导线53和金属跳线55实现。
进一步地，根据本发明的一个实施例，集成式空调控制器100为DIP(Dual In-linePackage，双列直插式封装)封装。
具体地，可通过使用DIP封装形式(例如塑封、灌胶)对内部电路内的整流桥2、PFC电路3、压缩机驱动电路4、风机驱动电路5、压缩机控制芯片6和风机控制芯片7等器件进行填充包裹，以起到对集成式空调控制器100内部电路的保护作用。
进一步地，根据本发明的一个实施例，基板的底部裸露在DIP封装之外。
可以理解的是，基板1的底部裸露在DIP封装之外，可与外界存在更大的接触面积，以便于对集成式空调控制器100进行散热。
进一步地，根据本发明的一个实施例，整流桥2、PFC电路3、压缩机驱动电路4和风机驱动电路5中的器件均为裸芯片，压缩机控制芯片6和风机控制芯片7均为管芯。
可以理解的是，功率模块(整流桥2、PFC电路3、压缩机驱动电路4和风机驱动电路5)所选用的器件均为裸芯片，并被安装在同一散热基板1上，以便于对功率模块进行散热，提升集成式空调控制器100的性能及其可靠性。
举例而言，本发明示例的集成式空调控制器100通过微控制器8向压缩机控制芯片6和风机控制芯片7发送控制指令，当压缩机控制芯片6和风机控制芯片7接收到控制指令时，控制压缩机驱动电路4和风机驱动电路5工作，其中，压缩机驱动电路4驱动压缩机以及风机驱动电路5驱动风机。
综上，根据本发明实施例的集成式空调控制器，通过将整流桥、功率因素校正PFC电路、压缩机驱动电路、风机驱动电路、压缩机控制芯片和风机控制芯片集成在同一基板上，实现高集成电控，减小空调控制器体积，降低成本。
图5是根据发明实施例的空调器的方框示意图。如图5所示，该空调器1000包括上述实施例的集成式空调控制器100。
根据本发明实施例提出的空调，采用前述实施例的集成式空调控制器，通过将整流桥、功率因素校正PFC电路、压缩机驱动电路、风机驱动电路、压缩机控制芯片和风机控制芯片集成在同一基板上，实现高集成电控，减小空调控制器体积，降低成本。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种集成式空调控制器，其特征在于，包括：
基板；
设置在所述基板之上的整流桥；
设置在所述基板之上且与整流桥相连的功率因数校正PFC电路，其中，所述PFC电路包括PFC开关管和PFC二极管；
设置在所述基板之上驱动压缩机的压缩机驱动电路，其中，所述压缩机驱动电路包括第一至第六开关管以及与所述第一至第六开关管并联的第一至第六快速恢复二极管；
设置在所述基板之上驱动风机的风机驱动电路，所述风机驱动电路包括第一至第六逆导IGBT；
驱动所述压缩机驱动电路的压缩机控制芯片，所述压缩机控制芯片设置在所述基板之上且与所述压缩机驱动电路相连；以及
驱动所述风机驱动电路的风机控制芯片，所述风机控制芯片设置在所述基板之上且与所述风机驱动电路相连。
2.如权利要求1所述的集成式空调控制器，其特征在于，还包括：
微控制器，所述微控制器设置在所述基板之上，且所述微控制器与所述压缩机控制芯片和风机控制器相连。
3.如权利要求1所述的集成式空调控制器，其特征在于，所述PFC开关管包括SiCMOSFET、SiC IGBT或者GaN材料的HEMT器件，PFC二极管为Si材料制器件。
4.如权利要求1所述的集成式空调控制器，其特征在于，所述第一至第六开关管包括SiC MOSFET、SiC IGBT或者GaN材料的HEMT器件，所述第一至第六快速恢复二极管为Si材料制器件。
5.如权利要求1所述的集成式空调控制器，其特征在于，所述第一至第六逆导IGBT为Si材料制器件。
6.如权利要求1所述的集成式空调控制器，其特征在于，其中，所述整流桥、所述PFC电路、所述压缩机驱动电路、所述风机驱动电路、所述压缩机控制芯片和所述风机控制芯片之间通过金属导线和金属跳线相连。
7.如权利要求1所述的集成式空调控制器，其特征在于，所述集成式空调控制器为DIP封装。
8.如权利要求7所述的集成式空调控制器，其特征在于，所述基板的底部裸露在所述DIP封装之外。
9.如权利要求1所述的集成式空调控制器，其特征在于，所述整流桥、所述PFC电路、所述压缩机驱动电路和风机驱动电路中的器件均为裸芯片，所述压缩机控制芯片和所述风机控制芯片均为管芯。
10.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的集成式空调控制器。
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