CN110594988A - 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；形成在基板之上的器件层，器件层包括：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；以及驱动风机驱动电路的风机控制芯片；覆盖且包围器件层的填充层；形成在填充层之上的第一散热板；形成在基板之下的第二散热板。由此，通过设置两层散热板进行双面散热，以解决因集成式空调控制器高度集成所导致的功率模块发热量大的问题，进而提升集成式空调控制器的可靠性。
Description
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开关、压缩机IPM(IntelligentPower 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可通过集成的方式进行设置。
但相关技术的问题在于，现有的集成方式是通过将整流桥、PFC开关、压缩机IPM、风机IPM以各自插针式安装在PCB板上，这种集成方式导致当元器件工作时，整个电控板的温度会升高，可能会导致电控板性能下降，或是部分元器件寿命减短，从而影响到电控板的可靠性等问题。
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，通过设置两层散热板进行双面散热，以解决因集成式空调控制器高度集成所导致的功率模块发热量大的问题，进而提升集成式空调控制器的可靠性。
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；形成在所述基板之上的器件层，所述器件层包括：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；覆盖且包围所述器件层的填充层；形成在所述填充层之上的第一散热板；形成在所述基板之下的第二散热板。
根据本发明实施例的集成式空提控制器，通过设置两层散热板进行双面散热，以解决因集成式空调控制器高度集成所导致的功率模块发热量大的问题，进而提升集成式空调控制器的可靠性。
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，所述器件层还包括：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、SiC IGBT或者GaN材料的HEMT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(Dual In-linePackage，双列直插式封装)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。
根据本发明的一个实施例，所述第一散热板具有散热褶皱。
根据本发明的一个实施例，所述填充层包括高导热DIP封装料。
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，通过设置两层散热板进行双面散热，以解决因集成式空调控制器高度集成所导致的功率模块发热量大的问题，进而提升集成式空调控制器的可靠性。
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、器件层2和填充层3。
具体地，器件层2形成在基板1之上，器件层2包括：设置在基板1之上的整流桥21；设置在基板1之上且与整流桥21相连的功率因数校正PFC电路22，其中，PFC电路22包括PFC开关管和PFC二极管；设置在基板1之上驱动压缩机的压缩机驱动电路23，其中，压缩机驱动电路23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；设置在基板1之上驱动风机的风机驱动电路24，风机驱动电路24包括第一至第六逆导IGBT；驱动压缩机驱动电路23的压缩机控制芯片25，压缩机控制芯片25设置在基板1之上且与压缩机驱动电路23相连；以及驱动风机驱动电路24的风机控制芯片26，风机控制芯片26设置在基板1之上且与风机驱动电路24相连；覆盖且包围器件层2的填充层3；形成在填充层3之上的第一散热板31；形成在基板1之下的第二散热板32。
本发明实施例中，经过整流桥21整流后的市电变为直流电，可给功率因数校正PFC电路22、压缩机驱动电路23和风机驱动电路24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22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23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24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25可控制压缩机驱动电路23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26可控制风机驱动电路24输出驱动信号，通过驱动信号驱动风机。
可选地，形成在填充层3之上的第一散热板31和形成在基板1之下的第二散热板32可为热导率高的铝基板，其中，形成在填充层3之上的第一散热板31表面具有褶皱，便于与外界进行热交换，形成在基板1之下的第二散热板32表面平整，便于安装额外散热器，填充层3中填充的材料为高热导率材料，该填充层3一方面为电路提供绝缘环境，另一方面将器件层2发出的热量快速地通过填充的材料，传递给基板1之下的第二散热板32。
可选地，器件层2上整流桥21、功率因数校正PFC电路22、压缩机驱动电路23和风机驱动电路24可设置在器件层2的一侧，形成功率器件区域即功率模块，压缩机控制芯片24和风机控制芯片25可设置在器件层2的另一层，形成控制器件区域即控制模块。
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21、功率因数校正PFC电路22、压缩机驱动电路23和风机驱动电路24，其中，整流桥21包括二极管11、二极管12、二极管13、二极管14；功率因数校正PFC电路22包括PFC开关管221、PFC二极管222、PFC开关驱动223；压缩机驱动电路23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24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21、功率因数校正PFC电路22、压缩机驱动电路23、风机驱动电路24集成在同一散热基板1上，可减小空调室外电控板的面积，还可采购功率模块(整流桥21、PFC电路22、压缩机驱动电路23和风机驱动电路24)所选用的器件进行封装生产，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，器件层2还包括：微控制器27，微控制器27设置在基板1之上，且微控制器27与压缩机控制芯片25和风机控制芯片26相连。
本发明实施例中，空调可根据其实际制冷效果与目标温度的差异对压缩机与风机进行进一步地控制，即集成式空调控制器100可通过微控制器27分别向压缩机控制芯片25和风机控制芯片26发送控制指令，当压缩机控制芯片25和风机控制芯片26接收到控制指令时，控制压缩机驱动电路23和风机驱动电路24工作，其中，压缩机驱动电路23输出驱动信号，通过驱动信号驱动压缩机以及风机驱动电路24输出驱动信号，通过驱动信号驱动风机。由此，通过微控制器可快速响应与控制压缩机与风机的输出调整，提升用户的体验。
进一步地，根据本发明的一个实施例，PFC开关管221包括SiC MOSFET、SiC IGBT或者GaN材料的HEMT器件，PFC二极管222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为Si材料制器件。
可以理解的是，通过将PFC开关管221、第一至第六开关管311～316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222、第一至第六快速恢复二极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为Si材料制器件。
也就是说，可通过将风机驱动电路24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，根据本发明的一个实施例，整流桥21、PFC电路22、压缩机驱动电路23、风机驱动电路24、压缩机控制芯片25和风机控制芯片26之间通过金属导线和金属跳线相连。
具体而言，如图4所示，功率模块可包含制作于同一散热基板1上的整流桥21、PFC电路22、压缩机驱动电路23和风机驱动电路24，其中，功率模块结构上包括基板1之下的第二散热板32，填充层3、绝缘层52、金属导线53，裸晶圆54，金属绑线55，高导热DIP封装料56、形成在填充层3之上的第一散热板31、形成在填充层3之上的第一散热板31的褶皱571。绝缘层52紧贴于形成在基板1之下的第二散热板32的表面，金属导线53位于绝缘层52表面，裸芯片54为与整流桥21、PFC电路22、压缩机驱动电路23、风机驱动电路24相关的芯片，裸芯片54贴于金属导线53的表面，金属绑线55电连接裸芯片54与金属导线53，高导热DIP封装料56填充于填充层3，形成在填充层3之上的第一散热板31与高导热DIP封装料56连接。
需要说明的是，金属绑线55可形成小弧度，使得高导热塑封料56的厚度减小，从而增加模块正面的散热速度。
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1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21、PFC电路22、压缩机驱动电路23和风机驱动电路24中的器件均为裸芯片，压缩机控制芯片25和风机控制芯片26均为管芯。
可以理解的是，功率模块(整流桥21、PFC电路22、压缩机驱动电路23和风机驱动电路24)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。
进一步地，如图4所示，根据本发明的一个实施例，第一散热板31具有散热褶皱571。
也就是说，形成在填充层3之上的第一散热板31表面具有散热褶皱571，可增大第一散热板31的表面积，进而加快与外界热交换，从而加速器件层2的散热。
进一步地，根据本发明的一个实施例，填充层3包括高导热DIP封装料。
可选地，填充层3可为70～150um厚的高导热DIP封装料。
具体地，高导热DIP封装料一方面用于保护功率模块的铜布线53、裸芯片54和金属绑线55免受机械、湿气等的损害，另一方面用于将器件层2发出的热量快速传递给第一散热板31。
综上，根据本发明实施例的集成式空调控制器，通过设置两层散热板进行双面散热，以解决因集成式空调控制器高度集成所导致的功率模块发热量大的问题，进而提升集成式空调控制器的可靠性。
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，通过设置两层散热板进行双面散热，以解决因集成式空调控制器高度集成所导致的功率模块发热量大的问题，进而提升集成式空调控制器的可靠性。
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 (12)
1.一种集成式空调控制器，其特征在于，包括：
基板；
形成在所述基板之上的器件层，所述器件层包括：
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；
覆盖且包围所述器件层的填充层；
形成在所述填充层之上的第一散热板；
形成在所述基板之下的第二散热板。
2.如权利要求1所述的集成式空调控制器，其特征在于，所述器件层还包括：
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.如权利要求1所述的集成式空调控制器，其特征在于，所述第一散热板具有散热褶皱。
11.如权利要求1所述的集成式空调控制器，其特征在于，所述填充层包括高导热DIP封装料。
12.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的集成式空调控制器。
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| CN107195623A (zh) * | 2017-06-14 | 2017-09-22 | 扬州国扬电子有限公司 | 一种双面散热高可靠功率模块 |
| CN107504726A (zh) * | 2017-08-22 | 2017-12-22 | 广东美的制冷设备有限公司 | 制冷装置的电控板组件及制冷装置 |
-
2018
- 2018-06-13 CN CN201810606829.4A patent/CN110594988A/zh active Pending
Patent Citations (2)
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