CN110601554A - 高集成智能功率模块及电器设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高集成智能功率模块及电器设备，该高集成智能功率模块包括：整流桥，用于接入交流电源，并将交流电源整流成直流电源；控制模块，用于输出第一控制信号和第二控制信号；功率开关模块，用于根据第一控制信号进行工作，以使其构成的PFC电路对直流电源进行功率因素校正；多个功率模块，用于根据第二控制信号和功率因素校正后的直流电源驱动对应负载工作；以及安装载体，控制模块、整流桥、功率开关模块及多个功率模块集成于安装载体上。本发明解决了电控板采用多个分立的元器件实现时器件较多，导致空调器装配复杂，以及自身的功耗较大，发热等也较严重，导致空调的热效率，不利于空调器实现节能减排的问题。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种高集成智能功率模块及电器设备。
背景技术
随着科技进步和社会生产力的发展，资源过度消耗、环境污染、生态破坏、气候变暖等问题日益突出，绿色发展、节能减排成为各企业及工业领域的转变发展方向。因此，空调、冰箱等耗能较大的制冷设备如何实现降低能耗，节约能量成为研究人员的努力方向。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种高集成智能功率模块及电器设备，旨在提高集成智能功率模块的集成度，实现风机及压缩机的一体化驱动控制，减小电控板的体积，方便安装问题，实现节能减排。
为实现上述目的，本发明提出一种高集成智能功率模块，所述高集成智能功率模块包括：
整流桥，用于接入交流电源，并将交流电源整流成直流电源；
功率开关模块，用于将所述整流桥输出的直流电源进行校正；
控制模块，用于输出控制信号；
多个功率模块，用于根据所述控制信号和所述功率开关模块校正后的直流电源驱动对应负载工作；以及
安装载体，所述控制模块、整流桥、功率开关模块及多个功率模块集成于所述安装载体上。
可选地，所述功率模块的数量为两个，且分别为风机驱动功率模块及压缩机驱动功率模块。
可选地，所述控制模块包括MCU、PFC驱动芯片、风机功率驱动芯片及压缩机功率驱动芯片，所述MCU具有第一控制端、多个第二控制端及多个第三控制端，所述MCU的第一控制端与PFC驱动芯片的信号输入端连接；所述MCU的多个第二控制端与所述风机功率驱动芯片的多个信号输入端一一对应连接；所述MCU的多个第三控制端与所述压缩机功率驱动芯片的多个信号输入端一一对应连接；
所述PFC驱动芯片的信号输出端与所述功率开关模块的受控端连接；
所述风机功率驱动芯片的多个输出端与所述风机驱动功率模块的多个受控端一一对应连接；
所述压缩机功率驱动芯片的多个输出端与所述压缩机驱动功率模块的多个受控端一一对应连接。
可选地，所述风机功率驱动芯片基于所述MCU的控制，并根据检测到的所述风机驱动功率模块的电流信号、电压信号及温度信号，驱动所述风机驱动功率模块工作；
所述压缩机功率驱动芯片基于所述MCU的控制，并根据检测到的所述压缩机驱动功率模块的电流信号、电压信号及温度信号，驱动所述压缩机驱动功率模块工作；
PFC驱动芯片基于所述MCU的控制，并根据检测到的所述压缩机驱动功率模块的电流信号、电压信号及温度信号，驱动所述功率开关模块工作。
可选地，所述控制模块还包括整流桥保护芯片，所述整流桥保护芯片的检测端与所述整流桥的输出端连接。
可选地，所述PFC驱动芯片、风机功率驱动芯片及压缩机功率驱动芯片封装为一集成芯片。
可选地，所述PFC驱动芯片与所述风机功率驱动芯片封装为一集成芯片，或所述PFC驱动芯片与所述压缩机功率驱动芯片封装为一集成芯片。
可选地，所述风机功率驱动芯片和所述压缩机功率驱动芯片封装为一集成芯片。
可选地，所述风机驱动功率模块包括风机功率驱动芯片及风机驱动逆变电路，所述风机功率驱动芯片的多个信号输入端与所述控制模块的多个控制端一一对应连接，所述风机功率驱动芯片的多个输出端与所述风机功率模块的多个受控端一一对应连接。
可选地，所述风机功率驱动芯片及所述风机功率模块封装为一集成芯片。
可选地，所述压缩机驱动功率模块包括压缩机功率驱动芯片及压缩机驱动逆变电路，所述压缩机功率驱动芯片的多个信号输入端与所述控制模块的多个控制端一一对应连接，所述压缩机功率驱动芯片的多个输出端与所述压缩机功率模块的多个受控端一一对应连接。
可选地，所述压缩机功率驱动芯片及所述压缩机功率模块封装为一集成芯片。
可选地，所述功率开关模块包括PFC驱动芯片及无源PFC单元，所述PFC驱动芯片的信号输入端与所述控制模块的控制端连接，所述PFC驱动芯片的信号输出端与所述无源PFC单元的受控端连接。
可选地，所述PFC驱动芯片及所述无源PFC单元封装为一集成芯片。
可选地，所述PFC单元包括功率开关管及第一二极管，以及用于分别连接外部开关电源的第一引出端子、第二引出端子，所述功率开关管的栅极与所述控制模块的控制端连接，所述功率开关管的发射极连接所述第一引出端子，所述功率开关管的集电极与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极用于经所述第二引出端子连接所述外部开关电源。
可选地，所述PFC单元还包括第二二极管，所述第二二极管的阳极连接功率开关管的阳极，所述第二二极管的阴极连接所述功率开关管的集电极。
可选地，所述PFC单元还包括电感，所述电感的第一端与所述整流桥和/或所述功率开关管的集电极连接，所述电感的第二端与所述第一二极管连接。
可选地，所述高集成智能功率模块还包括封装壳体，所述封装壳体罩设于所述安装载体、以及集成于所述安装载体上的控制模块、整流桥、功率开关模块及多个功率模块上。
可选地，所述高集成智能功率模块还包括封装壳体，所述封装壳体包裹于所述安装载体、控制模块、整流桥、功率开关模块及多个功率模块的外周。
可选地，所述安装载体为PCB板和/或引线框架。
本发明还提出一种电器设备包括如上所述的高集成智能功率模块；所述高集成智能功率模块包括：整流桥，用于接入交流电源，并将所述交流电源整流成直流电源；控制模块，用于输出第一控制信号和第二控制信号；功率开关模块，用于根据所述第一控制信号进行工作，以使其构成的PFC电路对所述直流电源进行功率因素校正；多个功率模块，用于根据所述第二控制信号和功率因素校正后的直流电源驱动对应负载工作；以及安装载体，所述控制模块、整流桥、功率开关模块及多个功率模块集成于所述安装载体上。
可选地，所述电器设备为空调器或冰箱。
本发明高集成智能功率模块通过设置安装载体，并将控制模块、整流桥、功率开关模块及多个功率模块集成与安装载体上，通过控制模块，输出控制信号以控制功率开关模块工作，以使其构成的PFC电路对所述直流电源进行功率因素校正，同时还将进行功率因素校正后的直流电输出至功率模块，并在控制模块输出相应的控制信号，以控制多个所述功率模块驱动对应的负载工作。本发明通过将控制模块、整流桥、功率开关模块及多个功率模块集成与安装载体上，无需导线连接，可以缩短控制模块与整流桥、功率开关模块及多个功率模块之间的距离，并减小跳线过长及过多引起的电磁干扰，此外将以上各功能模块集成在一个安装载体上，可以提高集成智能功率模块的集成度，实现风机及压缩机的一体化驱动控制，从而减小电控板的体积，方便安装。同时还可以减少电控板的元器件，简化了电控板的PCB板布局，有效的降低了空调器的生产成本。本发明解决了电控板均电控板采用分立的元器件实现时器件较多，导致空调器装配复杂，以及自身的功耗较大，空调器的维修率及生产成本较高，不利于空调器的稳定使用的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明高集成智能功率模块一实施例的结构示意图；
图2为图1中控制模块一实施例的结构示意图；
图3为图1中多个功率模块一实施例的结构示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 100 | 安装载体 | 40 | 多个功率模块 |
| 10 | 整流桥 | 41 | 风机驱动功率模块 |
| 20 | 功率开关模块 | 42 | 压缩机驱动功率模块 |
| 30 | 控制模块 | 411 | 风机功率驱动芯片 |
| 31 | PFC驱动芯片 | 412 | 风机驱动逆变电路 |
| 32 | 风机功率驱动芯片 | 421 | 压缩机功率驱动芯片 |
| 33 | 压缩机功率驱动芯片 | 422 | 压缩机驱动逆变电路 |
| 34 | 整流桥保护芯片 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种高集成智能功率模块，适用于空调器、冰箱等电器设备中。
在空调器、洗衣机、冰箱等电器设备中，大多设置有电机，并通过电机来驱动其他负载工作。例如空调器，传统的空调器一般包括室内机和室外机，室外机和室内机中均设置电机及驱动电机工作的电控板。以室外机的电控板为来说，室外机的电控板上大多设置有驱动压缩机的智能功率模块，驱动风机的智能功率模块，主控制模块，电源模块等功能模块。这些功能模块大多采用分立或者部分集成的电路模块来实现，且分散的排布在电控PCB板的各个部分，但是由于电控板自身结构、强弱电隔离、防信号干扰、散热等要求，要求各功能模块之间的间距保证在安全距离内，使得室外机电控板的体积较大，不利于安装。或者将这些分散在多块电路板上，再采用跳线的方式来实现主控制模块与其他功能模块之间，以及各功能模块之间相互的电气连接，但是分散设置各功能模块会导致跳线较多且长，导致电器EMC性能下降。并且这两种结构的电控板均会出现电控板的器件较多，导致室外机的装配复杂，同时还会增加空调器的生产成本，且维修率也会增加，不利于空调器的稳定使用。更重要的是，电控板在采用多个元器件来实现时，多个元器件自身的能耗较大，发热等也较严重，导致空调的热效率，不利于空调器实现节能减排。
为了解决上述问题，参照图1，在本发明一实施例中，该高集成智能功率模块包括：安装载体100以及集成于所述安装载体100上的整流桥10、功率开关模块20、控制模块30及多个功率模块40。
本实施例中，所述整流桥10的输入端用于接入交流电源，所述整流桥10的输出端与所述功率开关模块20的输入端连接；所述功率开关模块20的输出端与多个所述功率模块的电源输入端连接；所述控制模块30的多个控制端与所述功率开关模块20的受控端及多个所述功率模块的受控端一一对应连接。
本实施例中，整流桥10，用于将接入的交流电源整流成直流电源；
功率开关模块20，用于将所述整流桥10输出的直流电源进行校正；
控制模块30，用于输出控制信号；
多个功率模块40，用于根据所述控制信号和所述功率开关模块20校正后的直流电源驱动对应负载工作。
本实施例中，安装载体100可以采用PCB板、引线框架、纸板、半玻纤板、玻纤板等材料所制成的电路基板实现，安装载体100的形状可以根据高集成智能功率模块中集成于安装载体100上的控制模块30、整流桥10、功率开关模块20及多个功率模块40的具体位置及大小确定，可以为方形，但不限于方形。在具体实现时，控制模块30、整流桥10、功率开关模块20及多个功率模块40可以设置在一个安装载体100上以一体设置成高集成的智能功率模块，也可以分设于两个安装载体100上后通过封装材料封装成一个整体。
安装载体100上还设置有绝缘层及电路布线层。绝缘层可选采用热塑性胶或者热固性胶等材料制成，以实现安装载体100与电路布线层之间的固定连接且绝缘。电路布线层根据高集成智能功率模块的电路设计，在安装载体100上形成对应的线路以及对应供控制模块30、整流桥10、功率开关模块20及多个功率模块40中的各电子元件安装的安装位，即焊盘。具体地，在安装基板上设置好绝缘层后，将铜箔铺设在绝缘层上，并按照预设的电路设计蚀刻所述铜箔，从而形成电路布线层。在将控制模块30、整流桥10、功率开关模块20及多个功率模块40等电路模块的电子元件集成于安装载体100上的电路布线层后，还可以通过金属引线实现各电路模块之间的电气连接。
本实施例中，整流桥10可以采用四个贴片二极管来组合实现，四个贴片二极管组成的整流桥10将输入的交流电转换成直流电后输出。
本实施例中，功率开关模块20可以仅由PFC开关来实现，或者还与二极管、电感等其他元器件组成PFC电路来实现对直流电源的功率因素校正。PFC电路可以采用无源PFC电路来实现，以构成升压型PFC电路，或者降压型PFC电路，或者升降压型PFC电路。可以理解的是，在实际应用中，功率开关模块20与整流桥位置及连接关系可以根据PFC电路设置类型进行适应性调整，此处不做限制。功率开关模块20基于控制模块30的控制，并将整流桥10输入的直流电进行功率因素调整，调整后的直流电可以通过外部开关电源电路，产生各种数值的驱动电压，例如产生5V、15V等电压，分别用于MCU及各IPM驱动IC供电。
本实施例中，控制模块30中可以具有驱动电路单元及控制电路单元，驱动电路单元中还集成有能够连续检测整流桥10、功率开关模块20及功率模块中各元件电流、温度以及电压等参数的实时检测电路，并在发生严重过载甚至直接短路，或者温度过热，驱动电压过压等故障时，能够控制功率模块中的功率元件软关断，同时发出故障信号至控制电路单元，以使控制电路单元控制其他电路模块工作，从而避免因故障而损坏其他电路模块。此外，控制模块30中还可以集成桥臂对管互锁电路，以及驱动电源欠压保护电路，从而保证功率模块能够安全稳定的运行。
各功率模块中均集成了多个功率开关管，多个功率开关管组成驱动逆变电路，例如可以由六个功率开关管组成三相逆变桥电路，或者由四个功率开关管组成两相逆变器桥电路。三相逆变桥电路包括三相上桥臂功率开关管和三相下桥臂功率开关管，其中，三相上桥臂功率开关管和三相下桥臂功率开关管可以全部或者部分采用MOS管来实现，全部或者部分采用IGBT来实现，本实施例三相上桥臂功率开关管和三相下桥臂功率开关管中六个功率开关管可选为均采用IGBT来实现。两相逆变桥电路包括两相上桥臂功率开关管和两相下桥臂功率开关管，其中，两相上桥臂功率开关管和两相下桥臂功率开关管可以全部或者部分采用MOS管来实现，全部或者部分采用IGBT来实现，本实施例两相上桥臂功率开关管和两相下桥臂功率开关管中四个功率开关管可选为均采用IGBT来实现。可以理解的是，将控制模块30及功率模块集成在同一安装载体100上，从而可以缩短控制模块30与功率模块之间的间距，驱动延时小，可以提高功率模块中各功率开关管的开关速度，并且可以减小功率模块的开关损耗及电磁干扰，保证功率模块能够长期可靠的运行。
本发明高集成智能功率模块通过设置安装载体100，并将控制模块30、整流桥10、功率开关模块20及多个功率模块40集成与安装载体100上，并通过控制模块30，驱动所述功率开关模块20将所述整流桥10输出的直流电压进行校正后输出至控制模块30，以为控制模块30提供稳定的工作电压，同时还将进行功率因素校正后的直流电源输出至各功率模块，并在控制模块30输出相应的控制信号，以控制多个功率模块40驱动对应的负载工作。本发明通过将控制模块30、整流桥10、功率开关模块20及多个功率模块40集成与安装载体100上，无需导线连接，可以缩短控制模块30与整流桥10、功率开关模块20及多个功率模块40之间的距离，并减小跳线过长及过多引起的电磁干扰，此外将以上各功能模块集成在一个安装载体100上，可以提高集成智能功率模块的集成度，实现多个负载，例如风机及压缩机的一体化驱动控制，从而减小电控板的体积，方便安装。同时还可以减少电控板的元器件，简化了电控板的PCB板布局，有效的降低了空调器的生产成本。本发明解决了电控板采用多个分立的元器件实现时器件较多，导致空调器装配复杂，以及自身的功耗较大，发热等也较严重，导致空调的热效率，不利于空调器实现节能减排的问题。
需要说明的是，目前行业内节能的研究方向还是停留在改善家电的性能、对家电变频控制、能量回收等方面进行研究，这是由于目前行业内生产芯片的厂家不生产电器，而生产电器的厂家又不生产芯片，并且，从市场的角度，芯片集成度越高，芯片成本较高，市场适用范围反而越窄，反之，芯片集成度越低，芯片成本较低，市场适用范围反而更广，所以生产芯片的厂家基本不会朝高集成方向去研究，而本专利为了进一步节能，克服行业偏见，从控制负载工作的智能功率模块出发，通过提供高集成智能功率模块，对行业研究电器节能提供新的路径和方向。
参照图1及图3，在一可选实施例中，多个所述功率模块的数量为两个，且分别为风机驱动功率模块41及压缩机驱动功率模块42。
本实施例中，高集成智能功率模块中集成的风机驱动功率模块41用于驱动风轮电机，压缩机驱动功率模块42用于驱动压缩机电机，当然在其他实施例中，功率模块还可以用于驱动其他电机的变频器和各种逆变电源，并应用于变频调速，冶金机械，电力牵引，伺服驱动，及空调等变频家电等领域中。风机驱动功率模块41和压缩机驱动功率模块42中分别集成有多个IGBT、MOS管等功率开关管，多个功率开关管的数量可以为四个或六个，其具体数量可以根据电机类型、驱动功率等设置，此处不做限制。
参照图1及图2，在一可选实施例中，控制模块30包括MCU、PFC驱动芯片31、风机功率驱动芯片32及压缩机功率驱动芯片33，所述MCU的第一控制端与PFC驱动芯片31的信号输入端连接；所述MCU的多个第二控制端与所述风机功率驱动芯片32多个信号输入端一一对应连接；所述MCU的多个第三控制端与所述压缩机功率驱动芯片33的多个信号输入端一一对应连接；所述风机功率驱动芯片32的多个输出端与所述风机驱动功率模块41的多个受控端一一对应连接；所述压缩机功率驱动芯片33的多个输出端与所述压缩机驱动功率模块42的多个受控端一一对应连接。
本实施例中，MCU中集成有时序控制器、存储器、数据处理器，以及存储在所述存储器上并可在所述数据处理器上运行的软件程序和/或模块，MCU通过运行或执行存储在存储器内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，输出相应的时序控制信号至PFC驱动芯片31、风机功率驱动芯片32及压缩机功率驱动芯片33，如此设置，使得PFC驱动芯片31将接收到的时序控制信号转换成对应的驱动信号，以驱动功率开关模块20中的功率开关管工作。风机功率驱动芯片32则将接收到的时序控制信号转换成对应的驱动信号，以驱动风机功率驱动芯片32中对应的功率开关管导通/关断，从而驱动风机工作。以及，压缩机功率驱动芯片33将接收到的时序控制信号转换成对应的驱动信号，以驱动各功率模块中对应的功率开关管导通/关断，从而驱动压缩机工作。
参照图1及图2，上述实施例中，风机功率驱动芯片32、压缩机功率驱动芯片33、PFC驱动芯片31均设置有温度检测电路、电流检测电路、电压检测电路等实时检测电路，以分别对续检测整流桥10、功率开关模块20及功率模块中各元件电流、温度以及电压等参数的实时检测电路，并在发生严重过载甚至直接短路，或者温度过热，驱动电压过压等故障时，能够控制功率模块中的功率元件软关断，同时发出故障信号至控制电路单元，以使控制电路单元控制其他电路模块工作，从而避免因故障而损坏其他电路模块。
具体地，所述风机功率驱动芯片32基于所述MCU的控制，并根据检测到的所述风机驱动功率模块41的电流信号、电压信号及温度信号，驱动所述风机驱动功率模块41工作；所述压缩机功率驱动芯片33基于所述MCU的控制，并根据检测到的所述压缩机驱动功率模块42的电流信号、电压信号及温度信号，驱动所述压缩机驱动功率模块42工作；PFC驱动芯片31基于所述MCU的控制，并根据检测到的所述PFC驱动芯片的电流信号、电压信号及温度信号，驱动所述功率开关模块20工作。
可以理解的是，风机功率驱动芯片32和压缩机功率驱动芯片33中一般均具有高压侧功率驱动电路和低压侧功率驱动电路，高压侧功率驱动电路包括三相高压侧驱动单元，低压侧功率驱动电路包括三相低压侧驱动单元。本实施例中，风机功率驱动芯片32和压缩机功率驱动芯片33的数量均可以是一个也可以是多个。例如在风机功率驱动芯片32的数量为一个时，三相高压侧驱动单元和三相低压侧驱动单元均封装集成在同一芯片中。在风机功率驱动芯片32的数量为两个时，高压侧功率驱动电路的三相高压侧驱动单元封装集成在高压集成一芯片中，低压侧功率驱动电路的三相低压侧功率驱动电路封装集成在低压集成在另一芯片中。在风机功率驱动芯片32的数量为三个时，三相高压侧驱动单元的每一相高压侧驱动单元对应与三相低压侧驱动单元中的一相高压侧驱动单元封装集成在同一芯片中。或者风机功率驱动芯片32的数量可以设置为独立的六个，六个独立的风机功率驱动芯片32分别与所述三相上桥臂功率开关管和三相下桥臂功率开关管一一对应。具体设置方式可根据高集成智能功率模块的内部结构方式不同而不同，此处不做限制。
参照图1及图2，在一可选实施例中，PFC驱动芯片31、风机功率驱动芯片32及压缩机功率驱动芯片33可以单独设置为一个芯片，或者与其他驱动芯片封装集成与一体，即组成一集成芯片，例如PFC驱动芯片31、风机功率驱动芯片32及压缩机功率驱动芯片33可以封装集成于同一芯片中，或者PFC驱动芯片31与所述风机功率驱动芯片32封装集成于同一芯片中，或者PFC驱动芯片31与压缩机功率驱动芯片33封装集成于同一芯片中，或者风机功率驱动芯片32和压缩机功率驱动芯片33封装集成于同一芯片中。本实施例可选为PFC驱动芯片31、风机功率驱动芯片32及压缩机功率驱动芯片33可以分别集成为一独立的芯片。当然在其他实施例中，PFC驱动芯片31、风机功率驱动芯片32及压缩机功率驱动芯片33还可其他形式及其他形态设置，此处不做限制。
参照图1及图2，上述实施例中，所述控制模块30还可包括整流桥保护芯片34，所述整流桥保护芯片34的检测端与所述整流桥10的输出端连接。
本实施例中，整流桥保护芯片34中集成了温度检测电路、电流检测电路、电压检测电路，以分别检测整流桥10的温度、电流及电压，并在整流桥10发生短路、过流，或者温度过热，驱动电压过压等故障时，能够控制功率模块中的功率元件软关断，并控制其他电路模块停止工作，从而工作功率模块停止电能输出。
参照图1及图3，在一可选实施例中，所述风机驱动功率模块41包括风机功率驱动芯片411及风机驱动逆变电路412，所述风机功率驱动芯片411的多个信号输入端与所述控制模块30的多个控制端一一对应连接，所述风机功率驱动芯片411的多个输出端与所述风机驱动逆变电路412的多个受控端一一对应连接。
本实施例中，风机功率驱动芯片411与风机驱动逆变电路412可以集成于一集成芯片中，即封装为一集成芯片，以使风机功率驱动芯片411与风机驱动逆变电路412一体化设置。
参照图1及图2，在一可选实施例中，所述压缩机驱动功率模块42包括压缩机功率驱动芯片421及压缩机驱动逆变电路422，所述压缩机功率驱动芯片421的多个信号输入端与所述控制模块30的多个控制端一一对应连接，所述压缩机功率驱动芯片421的多个输出端与所述压缩机驱动逆变电路422的多个受控端一一对应连接。
本实施例中，压缩机驱动功率驱动芯片与压缩机驱动逆变电路422可以集成于一集成芯片中，即封装为一集成芯片，以使压缩机驱动功率驱动芯片与压缩机驱动逆变电路422一体化设置。
参照图1至图3，在一可选实施例中，所述功率开关模块20包括PFC驱动芯片31及无源PFC单元(图未示出)，所述PFC驱动芯片31的信号输入端与所述控制模块30的控制端连接，所述PFC驱动芯片31的信号输出端与所述无源PFC单元的受控端连接。
本实施例中，PFC驱动芯片31及无源PFC单元可以封装集成于一集成芯片中，即封装为一集成芯片，以使PFC驱动芯片31及无源PFC单元一体化设置。
其中，所述PFC单元包括功率开关管(图未示出)及第一二极管(图未示出)，以及用于分别连接外部开关电源的第一引出端子、第二引出端子，所述功率开关管的栅极与控制模块30的控制端连接，所述功率开关管的发射极连接第一引出端子，所述功率开关管与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极用于经所述第二引出端子连接所述外部开关电源。第一二极管的阳极连接功率开关管的集电极，该二极管的阴极，以及功率开关管的发射极引出端子，以连接外部开关电源电路中的元件。
需要说明的是，PFC单元还可以根据功率开关管的类型设置第二二极管，例如在功率开关管设置为IGBT时，第二二极管的阳极连接功率开关管的阳极，所述第二二极管的阴极连接所述功率开关管的集电极，该第二二极管为高功率反并联二极管(可以是FRD，FastRecovery Diode，快恢复二极管)，用于实现功率开关管的快速关断。PFC单元还可以包括电感，电感的位置，以及与功率开关管和第一二极管的连接关系可以根据PFC单元的类型适应性设置，此处不做限制。
可以理解的是，上述实施例中，MCU、功率开关模块20中的各单体裸芯片，风机驱动功率模块41的各单体裸芯片，以及压缩机驱动功率模块42中的各单体裸芯片可以分别先集成于一独立的芯片中，再与各功率模块中的功率开关管进行二次封装，并一体化设置制得高集成智能功率模块。
参照图1至图3，在一可选实施例中，所述高集成智能功率模块还包括封装壳体(图未示出)，所述封装壳体罩设于所述安装载体100、以及集成于所述安装载体100上的控制模块30、整流桥10、功率开关模块20及多个功率模块40上，或者所述封装壳体包裹于所述安装载体100、以及集成于所述安装载体100上的控制模块30、整流桥10、功率开关模块20及多个功率模块40的外周。
本实施例中，封装壳体可以是环氧树脂模制化合物的树脂支架，封装壳体可以由热固性材料、热塑性材料中的任何一种形成。
具体地，在封装壳体可以罩设于安装基板、控制模块30、整流桥10、功率开关模块20及多个功率模块40上时，高集成智能功率模块无需单独设置散热器来给高集成智能功率模块中的功率元件进行散热，并通过安装载体100的下表面裸露在封装件外，而加速各元件的散热。或者封装壳体包裹于所述安装载体100、以及集成于所述安装载体100上的控制模块30、整流桥10、功率开关模块20及多个功率模块40的外周，以使封装壳体与安装基板、控制模块30、整流桥10、功率开关模块20及多个功率模块40一体成型设置。在封装壳体与安装载体100、控制模块30、整流桥10、功率开关模块20及多个功率模块40一体成型设置时，可以通过塑封或者灌封工艺一体成型设置。
本发明还提出一种电器设备，所述电器设备包括如上所述的高集成智能功率模块。该高集成智能功率模块的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本发明空调器中使用了上述高集成智能功率模块，因此，本发明空调器的实施例包括上述高集成智能功率模块全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。
本实施例中，该电器设备可以是空调器、冰箱等制冷设备。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (20)
1.一种高集成智能功率模块，其特征在于，所述高集成智能功率模块包括：
整流桥，用于接入交流电源，并将所述交流电源整流成直流电源；
控制模块，用于输出第一控制信号和第二控制信号；
功率开关模块，用于根据所述第一控制信号进行工作，以使其构成的PFC电路对所述直流电源进行功率因素校正；
多个功率模块，用于根据所述第二控制信号和功率因素校正后的直流电源驱动对应负载工作；以及
安装载体，所述控制模块、整流桥、功率开关模块及多个功率模块集成于所述安装载体上。
2.如权利要求1所述的高集成智能功率模块，其特征在于，所述功率模块的数量为两个，且分别为风机驱动功率模块及压缩机驱动功率模块。
3.如权利要求2所述的高集成智能功率模块，其特征在于，所述控制模块包括MCU、PFC驱动芯片、风机功率驱动芯片及压缩机功率驱动芯片，
所述MCU具有第一控制端、多个第二控制端及多个第三控制端，所述MCU的第一控制端与PFC驱动芯片的信号输入端连接；所述MCU的多个第二控制端与所述风机功率驱动芯片的多个信号输入端一一对应连接；所述MCU的多个第三控制端与所述压缩机功率驱动芯片的多个信号输入端一一对应连接；
所述PFC驱动芯片的信号输出端与所述功率开关模块的受控端连接；
所述风机功率驱动芯片的多个输出端与所述风机驱动功率模块的多个受控端一一对应连接；
所述压缩机功率驱动芯片的多个输出端与所述压缩机驱动功率模块的多个受控端一一对应连接。
4.如权利要求3所述的高集成智能功率模块，其特征在于，所述风机功率驱动芯片基于所述MCU的控制，并根据检测到的所述风机驱动功率模块的电流信号、电压信号及温度信号，驱动所述风机驱动功率模块工作；
所述压缩机功率驱动芯片基于所述MCU的控制，并根据检测到的所述压缩机驱动功率模块的电流信号、电压信号及温度信号，驱动所述压缩机驱动功率模块工作；
PFC驱动芯片基于所述MCU的控制，并根据检测到的所述压缩机驱动功率模块的电流信号、电压信号及温度信号，驱动所述功率开关模块工作。
5.如权利要求3所述的高集成智能功率模块，其特征在于，所述控制模块还包括整流桥保护芯片，所述整流桥保护芯片的检测端与所述整流桥的输出端连接。
6.如权利要求3所述的高集成智能功率模块，其特征在于，所述PFC驱动芯片、风机功率驱动芯片及压缩机功率驱动芯片封装为一集成芯片。
7.如权利要求3所述的高集成智能功率模块，其特征在于，所述PFC驱动芯片与所述风机功率驱动芯片封装为一集成芯片，或所述PFC驱动芯片与所述压缩机功率驱动芯片封装为一集成芯片。
8.如权利要求3所述的高集成智能功率模块，其特征在于，所述风机功率驱动芯片和所述压缩机功率驱动芯片封装为一集成芯片。
9.如权利要求2所述的高集成智能功率模块，其特征在于，所述风机驱动功率模块包括风机功率驱动芯片及风机驱动逆变电路，所述风机功率驱动芯片的多个信号输入端与所述控制模块的多个控制端一一对应连接，所述风机功率驱动芯片的多个输出端与所述风机功率模块的多个受控端一一对应连接。
10.如权利要求9所述的高集成智能功率模块，其特征在于，所述风机功率驱动芯片及所述风机功率模块封装为一集成芯片。
11.如权利要求2所述的高集成智能功率模块，其特征在于，所述压缩机驱动功率模块包括压缩机功率驱动芯片及压缩机驱动逆变电路，所述压缩机功率驱动芯片的多个信号输入端与所述控制模块的多个控制端一一对应连接，所述压缩机功率驱动芯片的多个输出端与所述压缩机功率模块的多个受控端一一对应连接。
12.如权利要求11所述的高集成智能功率模块，其特征在于，所述压缩机功率驱动芯片及所述压缩机功率模块封装为一集成芯片。
13.如权利要求1所述的高集成智能功率模块，其特征在于，所述功率开关模块包括PFC驱动芯片及无源PFC单元，所述PFC驱动芯片的信号输入端与所述控制模块的控制端连接，所述PFC驱动芯片的信号输出端与所述无源PFC单元的受控端连接。
14.如权利要求13所述的高集成智能功率模块，其特征在于，所述PFC驱动芯片及所述无源PFC单元封装为一集成芯片。
15.如权利要求13所述的高集成智能功率模块，其特征在于，所述PFC单元包括功率开关管及第一二极管，以及用于分别连接外部开关电源的第一引出端子、第二引出端子，所述功率开关管的栅极与所述控制模块的控制端连接，所述功率开关管的发射极连接所述第一引出端子，所述功率开关管的集电极与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极用于经所述第二引出端子连接所述外部开关电源。
16.如权利要求1至15任意一项所述的高集成智能功率模块，其特征在于，所述高集成智能功率模块还包括封装壳体，所述封装壳体罩设于所述安装载体、以及集成于所述安装载体上的控制模块、整流桥、功率开关模块及多个功率模块上。
17.如权利要求1至15任意一项所述的高集成智能功率模块，其特征在于，所述高集成智能功率模块还包括封装壳体，所述封装壳体包裹于所述安装载体、控制模块、整流桥、功率开关模块及多个功率模块的外周。
18.如权利要求1至15任意一项所述的高集成智能功率模块，其特征在于，所述安装载体为PCB板和/或引线框架。
19.一种电器设备，其特征在于，包括如权利要求1至18任意一项所述的高集成智能功率模块。
20.如权利要求19所述的电器设备，其特征在于，所述电器设备为空调器或冰箱。
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