CN114583976A - 高集成智能功率模块及空调器 - Google Patents

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CN114583976A CN202011386387.0A CN202011386387A CN114583976A CN 114583976 A CN114583976 A CN 114583976A CN 202011386387 A CN202011386387 A CN 202011386387A CN 114583976 A CN114583976 A CN 114583976A
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Abstract

本发明公开一种高集成智能功率模块及空调器,该高集成智能功率模块包括:安装基板,压缩机IPM模块及风机IPM模块;三相压缩机浮动供电引脚及三相压缩机输出脚,分别与压缩机IPM模块电连接;三相风机浮动供电引脚及三相风机输出脚,分别与风机IPM模块电连接;多个压缩机滤波电容,每相压缩机浮动供电引脚及压缩机输出脚之间,至少串联设置有一个压缩机滤波电容;以及,多个风机滤波电容,每相风机浮动供电引脚及风机输出脚之间,至少串联设置有一个风机滤波电容。本发明可以滤除从各相浮动供电引脚从外围电路引入的干扰,避免这些干扰影响到各相浮动供电引脚对各自相输出脚的电位。

Description

高集成智能功率模块及空调器
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域,特别涉及一种高集成智能功率模块及空调器。
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,一般应用于驱动风机、压缩机等设备的电控板上。目前,智能功率模块中的驱动芯片大多采用单电源供电,低压侧直接使用直流电源VCC供电,而高压侧处于浮置状态,通过外接的二极管、电阻和电容等分立器件组成的自举电路来供电,以提高电源的利用率。由于智能功率模块的集成度高,同时也容易受到外界干扰,尤其是浮动供电引脚,影响智能功率模块的正常工作。
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空调器,旨在解决提高高集成智能功率模块的抗电磁干扰能力。
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:
安装基板,沿所述安装基板长度方向的两侧具有相对设置的强电引脚安装侧和弱电引脚安装侧;所述安装基板的表面设置有多个安装位;
压缩机IPM模块及风机IPM模块,分别安装于对应的所述安装位;
三相压缩机浮动供电引脚及三相压缩机输出脚,安装于所述强电引脚安装侧,三相所述压缩机浮动供电引脚及三相所述压缩机输出脚分别与所述压缩机IPM模块电连接;
三相风机浮动供电引脚及三相风机输出脚,安装于所述强电引脚安装侧,三相所述风机浮动供电引脚及三相所述风机输出脚分别与所述风机IPM模块电连接;
多个压缩机滤波电容,设置于所述安装基板对应的所述安装位,每相所述压缩机浮动供电引脚及压缩机输出脚之间,至少串联设置有一个所述压缩机滤波电容;以及,
多个风机滤波电容,设置于所述安装基板对应的所述安装位,每相所述风机浮动供电引脚及风机输出脚之间,至少串联设置有一个所述风机滤波电容。
可选地,所述压缩机IPM模块包括:
压缩机逆变功率模块及压缩机驱动芯片,安装于对应的所述安装位,所述压缩机逆变功率模块与压缩机驱动芯片电连接。
可选地,每相所述压缩机浮动供电引脚及压缩机输出脚之间串联设置的所述滤波电容的数量为两个,两个所述滤波电容分别为第一滤波电容和第二滤波电容,所述第一滤波电容和第二滤波电容并联设置。
可选地,所述第一滤波电容靠近所述风机浮动供电引脚及风机输出脚设置;
所述第二滤波电容靠近所述压缩机驱动芯片设置。
可选地,所述第一滤波电容距所述风机浮动供电引脚及风机输出脚小于5mm;
所述第二滤波电容距所述压缩机驱动芯片的距离小于10mm。
可选地,所述风机IPM模块包括:
风机逆变功率模块及风驱动芯片,安装于对应的所述安装位,所述压缩机逆变功率模块与所述风机驱动芯片电连接。
可选地,每相所述风机浮动供电引脚及风机输出脚之间串联设置的所述滤波电容,靠近所述风机浮动供电引脚及风机输出脚设置;
和/或,靠近所述风机驱动芯片设置。
可选地,所述高集成智能功率模块还包括:
PFC电感连接端,与外部电感的一端连接;
母线电容连接端,与外部母线电容连接;
PFC功率模块,所述PFC功率模块包括PFC功率开关管及PFC二极管,所述PFC功率开关管的输入端与所述PFC电感连接端及所述PFC二极管的阳极互连,所述PFC功率开关管的输出端与所述PFC电感连接负端连接;所述PFC二极管的阴极与所述母线电容连接端连接。
可选地,所述高集成智能功率模块还包括:
整流桥,所述整流桥的输出端接入PFC电感。
本发明还提出一种空调器,包括如上所述的高集成智能功率模块。
本发明通过在压缩机逆变功率模块的三相压缩机浮动供电引脚及三相压缩机输出脚之间均放置至少一个滤波电容,以滤除从各相压缩机浮动供电引脚从外围电路引入的干扰,避免这些干扰影响到各相压缩机浮动供电引脚对各自相压缩机输出脚的电位。同时还在风机逆变功率模块的三相风机浮动供电引脚及三相风机输出脚之间设置一个风机滤波电容,以滤除从各相风机浮动供电引脚从外围电路引入的干扰,避免这些干扰影响到各相风机浮动供电引脚对各自相风机输出脚的电位。本实施例还可以通过该滤波电容滤除高集成智能功率模块内部引线产生的电磁干扰,以避免相邻的走线之间的电磁干扰耦合至相压缩机浮动供电引脚上影响到各相压缩机浮动供电引脚对各自相压缩机输出脚的电位,有利于提高智能功率模块的可靠性。
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功能模块示意图;
图2为本发明高集成智能功率模块一实施例的内部电路结构示意图;
图3为本发明高集成智能功率模块应用于电控组件一实施例的电路结构示意图;
图4为本发明电控组件另一实施例的结构示意图。
附图标号说明:
10 压缩机IPM模块 UVW- 压缩机低电压参考脚
20 风机IPM模块 ITRIP 压缩机电流检测脚
30 PFC功率模块 FUVW- 风机低电压参考脚
40 整流桥 FITRIP 风机电流检测脚
C1~C6 压缩机滤波电容 VSS3 单点接地引脚
CF1~CF3 风机滤波电容
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。
本发明提出一种高集成智能功率模块。
参照图1至图4,在本发明一实施例中,该高集成智能功率模块包括:
安装基板(图未标示),沿所述安装基板长度方向的两侧具有相对设置的强电引脚安装侧和弱电引脚安装侧;所述安装基板的表面设置有多个安装位;
压缩机IPM模块10及风机IPM模块20,分别安装于对应的所述安装位上;
三相压缩机浮动供电引脚VB1、VB2、VB3及三相压缩机输出脚U、V、W,安装于所述强电引脚安装侧,三相所述压缩机浮动供电引脚VB1、VB2、VB3及三相所述压缩机输出脚U、V、W分别与所述压缩机IPM模块10电连接;
三相风机浮动供电引脚FVB1、FVB2、FVB3及三相风机输出脚FU、FV、FW,安装于所述强电引脚安装侧,三相所述风机浮动供电引脚FVB1、FVB2、FVB3及三相所述风机输出脚FU、FV、FW分别与所述风机IPM模块20电连接;以及,
多个压缩机滤波电容(C1~C6、CF1~CF3),设置于所述安装基板上,每相所述压缩机浮动供电引脚及压缩机输出脚之间,至少串联设置有一个所述压缩机滤波电容C1~C6;
多个风机滤波电容,每相所述风机浮动供电引脚及风机输出脚之间,至少串联设置有一个所述风机滤波电容CF1~CF3。
本实施例中,安装基板可以采用铝基板、铝合金基板、铜基板或者铜合金基板中的任意一种来实现。安装基板为功率开关管和驱动器件的安装载体,安装基板的形状可以根据功率开关管的具体位置、数量及大小确定,可以为方形,但不限于方形。安装基板上设置有电路布线层,电路布线层根据高集成智能功率模块的电路设计,在安装基板上形成对应的线路以及对应供功率开关管中的各电子元件安装的安装位,即焊盘。
当安装基板在采用氮化铝陶瓷安装基板来实现时,氮化铝陶瓷安装基板包括绝缘散热层及形成于所述绝缘散热层上的电路布线层。在采用金属材质制成的安装基板时,安装基板包括散热层、铺设在散热层上的绝缘层及形成于绝缘层上的电路布线层。本实施例中,安装基板可选为单面布线板。所述绝缘层夹设于所述电路布线层与所述金属安装基板之间。该绝缘层用于实现电路布线层与金属安装基板之间的电气隔离以及电磁屏蔽,以及对外部电磁干扰进行反射,从而避免外部电磁辐射干扰功率开关管正常工作,降低周围环境中的电磁辐射对高集成智能功率模块中的电子元件的干扰影响。该绝缘层可选采用热塑性胶或者热固性胶等材料制成,以实现安装基板与电路布线层之间的固定连接且绝缘。绝缘层可以采用环氧树脂、氧化铝、高导热填充材料一种或多种材质混合实现的高导热绝缘层来实现。在制作安装基板的过程中,可以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。
高集成智能功率模块中的元件可以是贴片式的电子元件,还可以是裸die晶圆。电路布线层根据功能设置的需求,设置有多个安装区,并且在每个安装区内形成有多个安装位。具体而言,电路布线层包括形成电流回路的电路布线,以及自电路布线形成的焊盘,高集成智能功率模块的元件设置于对应的焊盘上,压缩机IPM模块1030和风机IPM模块20可以通过电路布线、金属绑线等实现电连接。可以理解的是,在将电子元件安装在安装基板100上时,还可以对安装基板100的整体线路进行敷铜,以符合骚扰电压的标准和抗干扰的能力。
压缩机IPM模块10用于驱动压缩机工作,风机IPM模块20用于驱动风机工作。其中,所述压缩机IPM模块10包括:
压缩机逆变功率模块11及压缩机驱动芯片IC1,安装于对应的所述安装位上,所述压缩机逆变功率模块11与压缩机驱动芯片IC1电连接;
所述风机IPM模块20包括:
风机逆变功率模块21及风机驱动芯片IC2,安装于对应的所述安装位上,所述风机逆变功率模块21与所述风机驱动芯片IC2电连接。
本实施例中,压缩机IPM模块10中还设置有压缩机驱动芯片IC1,压缩机驱动芯片IC1的数量可以是一个,例如HVIC驱动芯片,该压缩机驱动芯片IC1为集成芯片,其中集成了四路、六路或者七路驱动功率开关管的驱动电路,具体可以根据驱动的功率开关管的数量进行集成设置。压缩机驱动芯片IC1的数量也可以数量可以与功率开关管的数量对应,也即每一压缩机驱动芯片IC1对应驱动一功率开关管工作。在智能功率模块工作时,压缩机驱动芯片IC1输出相应的控制信号,以控制PFC功率模块30和压缩机逆变功率模块11中的功率开关管导通,从而输出驱动电能,以驱动电机等负载工作。
压缩机逆变功率模块11中设置有多个功率开关管,功率开关管可以是氮化镓(GaN)功率开关管、Si基功率开关管或SiC基功率开关管。在实际应用时,功率开关管的数量可以为四个,或者是四个的倍数,也可以为六个,或者六个的倍数,六个功率开关管(T1~T6)组成逆变电路,以驱动压缩机工作。
在压缩机驱动芯片IC1中,均包括高压侧驱动单元和低压侧驱动电路,高压侧驱动单元和低压侧驱动单元。压缩机驱动芯片IC1的输入端与主控制器,也即MCU连接,MCU中集成有逻辑控制器、存储器、数据处理器等,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,输出相应的控制信号至压缩机驱动芯片IC1,以根据主控制器的控制信号驱动压缩机逆变功率模块11中的功率开关管导通/关断,从而驱动压缩机工作。
风机IPM模块20中还设置有风机驱动芯片IC2,风机驱动芯片IC2的数量可以是一个,例如HVIC驱动芯片,该风机驱动芯片IC2为集成芯片,其中集成了四路、六路或者七路驱动功率开关管的驱动电路,具体可以根据驱动的功率开关管的数量进行集成设置。风机驱动芯片IC2的数量也可以数量可以与功率开关管的数量对应,也即每一风机驱动芯片IC2对应驱动一功率开关管工作。在智能功率模块工作时,风机驱动芯片IC2输出相应的控制信号,以控制风机逆变功率模块21中的功率开关管导通,从而输出驱动电能,以驱动电机等负载工作。
风机逆变功率模块21中设置有多个功率开关管,功率开关管可以是氮化镓(GaN)功率开关管、Si基功率开关管或SiC基功率开关管。在实际应用时,功率开关管的数量可以为四个,或者是四个的倍数,也可以为六个,或者六个的倍数,六个功率开关管(TF1~TF6)组成逆变电路,以驱动风机工作。
在风机驱动芯片IC2中,均包括高压侧驱动单元和低压侧驱动电路,高压侧驱动单元和低压侧驱动单元。风机驱动芯片IC2的输入端与主控制器,也即MCU连接,MCU中集成有逻辑控制器、存储器、数据处理器等,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,输出相应的控制信号至风机驱动芯片IC2,以根据主控制器的控制信号驱动风机逆变功率模块21中的功率开关管导通/关断,从而驱动风机工作。
主控制器可以独立于智能功率模块100至外,在实际应用时,主控制器和高集成智能功率模块设置于电控板上,并通过电路布线或者导线实现电连接。当然在其他实施例中,主控制器可以设置于高集成于智能功率模块100中,以提高智能功率模块的集成度。
参照图3,本实施例以压缩机逆变功率模块11中的功率开关管均采用IGBT,驱动芯片101采用HVIC芯片为例进行说明。HVIC管IC1的VCC端作为所述高集成智能功率模块的低压区供电电源正端VDD,VDD一般为15V;所述HVIC管IC1的HIN1端作为所述高集成智能功率模块的U相上桥臂输入端HIN1;所述HVIC管IC1的HIN2端作为所述高集成智能功率模块的V相上桥臂输入端HIN2;所述HVIC管IC1的HIN3端作为所述高集成智能功率模块的W相上桥臂输入端HIN3;所述HVIC管IC1的LIN1端作为所述高集成智能功率模块的U相下桥臂输入端LIN1;所述HVIC管IC1的LIN2端作为所述高集成智能功率模块的V相下桥臂输入端VLIN;所述HVIC管IC1的LIN3端作为所述高集成智能功率模块的W相下桥臂输入端LIN3;在此,所述高集成智能功率模块的U、V、W三相的六路输入接收0~5V的输入信号;所述HVIC管IC1的VSS端作为所述高集成智能功率模块的低压区供电电源负端VSS1、VSS3,其中VSS1引脚在逻辑端,与VDD等低压引脚相邻,VSS3引脚在高压侧,与UVW-、ITRIP引脚相邻;所述HVIC管IC1的ITRIP端作为所述高集成智能功率模块的过流保护检测端VSS3;所述HVIC管IC1的VB1端作为所述高集成智能功率模块的U相高压区供电电源正端UVB;所述HVIC管IC1的HO1端与U相上桥臂IGBT管T1的栅极相连;所述HVIC管IC1的VS1端与所述IGBT管T1的射极、FRD管D1的阳极、U相下桥臂IGBT管T4的集电极、FRD管1T4的阴极相连,并作为所述高集成智能功率模块的U相高压区供电电源负端UVS;所述HVIC管IC1的VB2端作为所述高集成智能功率模块的U相高压区供电电源正端VVB;所述HVIC管IC1的HO3端与V相上桥臂IGBT管T3的栅极相连;所述HVIC管IC1的VS2端与所述IGBT管T2的射极、FRD管D2的阳极、V相下桥臂IGBT管T5的集电极、FRD管D5的阴极相连,并作为所述高集成智能功率模块的W相高压区供电电源负端VVS;所述HVIC管IC1的VB3端作为所述高集成智能功率模块的W相高压区供电电源正端WVB;所述HVIC管IC1的HO3端与W相上桥臂IGBT管T3的栅极相连;所述HVIC管IC1的VS3端与所述IGBT管T3的射极、FRD管D3的阳极、W相下桥臂IGBT管T6的集电极、FRD管T6的阴极相连,并作为所述高集成智能功率模块的W相高压区供电电源负端WVS;所述HVIC管IC1的LO1端与所述IGBT管T4的栅极相连;所述HVIC管IC1的LO2端与所述IGBT管T5的栅极相连;所述HVIC管IC1的LO3端与所述IGBT管T6的栅极相连;所述HVIC管IC1的LO3端与所述IGBT管126的栅极相连;所述IGBT管T4的射极与所述FRD管T4的阳极相连,并作为所述高集成智能功率模块的三相低电压参考脚UVW-;所述IGBT管T5的射极与所述FRD管D5的阳极相连,并作为所述高集成智能功率模块的三相低电压参考脚UVW-;所述IGBT管T6的射极与所述FRD管T6的阳极相连,并作为所述高集成智能功率模块的三相低电压参考脚UVW-;所述IGBT管T1的集电极、所述FRD管D1的阴极、所述IGBT管T2的集电极、所述FRD管D2的阴极、所述IGBT管T3的集电极、所述FRD管D3的阴极相连,并作为所述高集成智能功率模块的高电压输入端P,P一般接300V。所述HVIC管IC1的作用是:将输入端HIN1、HIN2、HIN3和LIN1、FLIN2、FLIN3的0~5V的逻辑信号分别传到输出端FHO1、FHO2、FHO3和FLO1、FLO2、FLO3,其中FHO1、FHO2、FHO3是VS~VS+15V的逻辑信号,FLO1、FLO2、FLO3是0~15V的逻辑信号。通过ITRIP检测UVW-输出的电流,实现过流保护。
上述实施例中,在压缩机IPM模块10的每个输入端与MCU之间还设置有一路RC滤波电路,每一个RC滤波电路均设置有一电容R1和电阻R3。在压缩机IPM模块10的温度反馈脚TH与MCU之间还设置有限流电阻和上拉电阻。在故障反馈脚与MCU之间同样还设置有限流电阻和上拉电阻。在压缩机驱动芯片IC1的电源端与接地端之间设置有压缩机滤波电容,以滤除外部电源与压缩机驱动芯片IC1的电源端之间的电磁干扰。
本实施例以风机逆变功率模块21中的功率开关管均采用IGBT,风机驱动芯片IC2采用FHVIC芯片为例进行说明。风机HVIC管IC2的VCC端作为所述高集成智能功率模块的低压区供电电源正端FVDD,FVDD一般为15V;所述HVIC管IC2的HIN1端作为所述高集成智能功率模块的U相上桥臂输入端FHIN1;所述风机HVIC管IC2的HIN2端作为所述高集成智能功率模块的V相上桥臂输入端VFHIN;所述风机HVIC管IC2的HIN3端作为所述高集成智能功率模块的W相上桥臂输入端HIN2;所述风机HVIC管IC2的LIN1端作为所述高集成智能功率模块的U相下桥臂输入端FLIN1;所述风机HVIC管IC2的LIN2端作为所述高集成智能功率模块的V相下桥臂输入端FLIN2;所述风机HVIC管IC2的LIN3端作为所述高集成智能功率模块的W相下桥臂输入端FLIN3;在此,所述高集成智能功率模块的U、V、W三相的六路输入接收0~5V的输入信号;所述风机HVIC管IC2的GND端作为所述高集成智能功率模块的低压区供电电源负端VSS2,其中VSS2引脚在逻辑端,与FVDD等低压引脚相邻,VSS3引脚在高压侧,与UVW-、FITRIP引脚相邻;所述风机HVIC管IC2的ITRIP端作为所述高集成智能功率模块的过流保护检测端FITRIP;所述HVIC管IC1的VB1端作为所述高集成智能功率模块的U相高压区供电电源正端UVB;所述HVIC2的HO1端与U相上桥臂IGBT管FT1的栅极相连;所述HVIC2的VS1端与所述IGBT管FT1的射极、FRD管D1的阳极、U相下桥臂IGBT管FT4的集电极、FRD管FT4的阴极相连,并作为所述高集成智能功率模块的U相高压区供电电源负端UVS;所述风机HVIC管IC2的VB2端作为所述高集成智能功率模块的U相高压区供电电源正端VVB;所述风机HVIC管IC2的HO3端与V相上桥臂IGBT管FT3的栅极相连;所述HVIC2的VS2端与所述IGBT管FT2的射极、FRD管的阳极、V相下桥臂IGBT管FT5的集电极、FRD管的阴极相连,并作为所述高集成智能功率模块的W相高压区供电电源负端VVS;所述风机HVIC管IC2的VB3端作为所述高集成智能功率模块的W相高压区供电电源正端WVB;所述风机HVIC管IC2的HO3端与W相上桥臂IGBT管FT3的栅极相连;所述风机HVIC管IC2的VS3端与所述IGBT管FT3的射极、FRD管的阳极、W相下桥臂IGBT管FT6的集电极、FRD管FT6的阴极相连,并作为所述高集成智能功率模块的W相高压区供电电源负端WVS;所述风机HVIC管IC2的LO1端与所述IGBT管FT4的栅极相连;所述风机HVIC管IC2的LO2端与所述IGBT管FT5的栅极相连;所述风机HVIC管IC2的LO3端与所述IGBT管FT6的栅极相连;所述风机HVIC管IC2的LO3端与所述IGBT管FT6的栅极相连;所述IGBT管FT4的射极与所述FRD管FT4的阳极相连,并作为所述高集成智能功率模块的三相低电压参考脚UVW-;所述IGBT管FT5的射极与所述FRD管的阳极相连,并作为所述高集成智能功率模块的三相低电压参考脚UVW-;所述IGBT管FT6的射极与所述FRD管FT6的阳极相连,并作为所述高集成智能功率模块的三相低电压参考脚UVW-;所述IGBT管FT1的集电极、所述FRD管的阴极、所述IGBT管FT2的集电极、所述FRD管的阴极、所述IGBT管FT3的集电极、所述FRD管的阴极相连,并作为所述高集成智能功率模块的高电压输入端P,P一般接300V。所述风机HVIC管IC2的作用是:将输入端FHIN1、FHIN2、FHIN3和FLIN1、FLIN2、LIN3的0~5V的逻辑信号分别传到输出端HO1、HO2、HO3和LO1、LO2、LO3,其中HO1、HO2、HO3是VS~VS+15V的逻辑信号,LO1、LO2、LO3是0~15V的逻辑信号。通过ITRIP检测UVW-输出的电流,实现过流保护。
上述实施例中,在风机IPM模块20的每个输入端与MCU之间还设置有一路RC滤波电路,每一个RC滤波电路均设置有一电容R1和电阻R3。在风机IPM模块20的温度反馈脚TH与MCU之间还设置有限流电阻和上拉电阻。在故障反馈脚与MCU之间同样还设置有限流电阻和上拉电阻。在风机驱动芯片IC2的电源端与接地端之间设置有风机滤波电容,以滤除外部电源与风机驱动芯片IC2的电源端之间的电磁干扰。在风机驱动芯片IC2的电源端与接地端之间设置有风机滤波电容,以滤除外部电源与风机驱动芯片IC2的电源端之间的电磁干扰。
高集成智能功率模块的引脚可以采用鸥翼型引脚或者直插型引脚来实现,本实施例优选为直插型引脚,上述引脚对应的安装位上的焊盘位置,并通过金属线与压缩机驱动芯片IC1和风机驱动芯片IC2实现电气连接。
需要说明的是,作为一种微电子器件,考虑到微电子的应用环境,安装基板的面积不宜设置得较大,也即在有限的面积内,将压缩机IPM模块10和风机IPM模块20设置在安装基板上,电路布线众多,需要考虑压缩机IPM模块10和风机IPM模块20之间的信号干扰,电路布线之间的避让,以及压缩机IPM模块10和风机IPM模块20内的驱动IC与逆变模块中的功率开关管之间强弱电隔离,大功率器件的热源与驱动IC等非热源之间的隔离。因此,在制造高集成智能功率模块时,既要兼顾高集成智能功率模块的尺寸,又要考虑器件与器件之间的强弱电之间的隔离,热源与非热源之间的隔离,还要考虑线路之间的线距、线宽满足安全规范的要求。由于线路密集,并且器件与器件之间,器件与引脚之间有较长的距离,在走线上为了避开其它部分,走线必然会有较多转折,进一步加大了距离,同时极易在引线上形成寄生电感,以及在密集的线路与线路之间极易形成寄生电容。
智能功率模块中的压缩机驱动芯片IC1和风机驱动芯片IC2大多采用单电源供电,低压侧直接使用直流电源供电,而高压侧处于浮置状态,因此大多采用浮动电源供电的方式为高压侧驱动电路供电,且常用浮动电源供电的方式具有自举电容式供电和电荷泵式供电两种。自举电容式通过外接的二极管、电阻和电容等元件组成的自举电路来供电,以提高电源的利用率。
例如,当功率逆变模块中的半桥结构的下桥臂功率管导通,上桥臂功率管关断时,高侧浮动电源随高侧浮动地电压的下降而下降,当高侧浮动电源下降到直流电源电压以下并且两者的压差超过自举二极管的导通压降时,直流电源通过自举二极管对自举电容进行充电。当上桥臂功率管开启,下桥臂功率管关断时,高侧浮动电源随高侧浮动地电压的上升而上升,高侧浮动电源电压远超过直流电源电压,自举二极管截止,自举电容为高压侧电路供电。自举浮动供电引脚VB用于给上桥IGBT栅极供电,如果其受到干扰,容易导致IGBT误触发,严重时会烧毁高集成智能功率模块。并且,在高集成智能功率模块中,由于功率密度变大,电路布线众多,电磁干扰加剧,VB特别容易受干扰。
为此,本实施例在压缩机逆变功率模块11的三相压缩机浮动供电引脚VB1、VB2、VB3及三相压缩机输出脚U、V、W之间均放置至少一个压缩机滤波电容,以滤除从各相压缩机浮动供电引脚从外围电路引入的干扰,避免这些干扰影响到各相压缩机浮动供电引脚对各自相压缩机输出脚的电位,同时还在风机逆变功率模块21的三相风机浮动供电引脚FVB1、FVB2、FVB3及三相风机输出脚FU、FV、FW之间设置一个风机滤波电容,以滤除从各相风机浮动供电引脚从外围电路引入的干扰,避免这些干扰影响到各相风机浮动供电引脚对各自相风机输出脚的电位。本实施例还可以通过各个滤波电容滤除高集成智能功率模块内部引线产生的电磁干扰,以避免相邻的走线之间的电磁干扰耦合至相压缩机浮动供电引脚上影响到各相压缩机浮动供电引脚对各自相压缩机输出脚的电位,有利于提高智能功率模块的可靠性。
参照图2和图3,为了进一步地提高滤波能力,上述实施例中,每相所述压缩机浮动供电引脚及压缩机输出脚之间串联设置的所述压缩机滤波电容的数量为两个,两个所述压缩机滤波电容分别为第一滤波电容C1、C2、C3和第二滤波电容C4、C5、C6,所述第一滤波电容C1、C2、C3和第二滤波电容C4、C5、C6并联设置。
其中,所述第一滤波电容C1、C2、C3在所述安装基板上靠近所述风机浮动供电引脚VB1、VB2、VB3及风机输出脚U、V、W设置;
本实施例中,每相所述压缩机浮动供电引脚VB1、VB2、VB3及压缩机输出脚U、V、W之间串联设置的两个所述滤波电容中的一个靠近所述风机浮动供电引脚VB1、VB2、VB3及风机输出脚U、V、W设置,每相所述压缩机浮动供电引脚VB1、VB2、VB3及压缩机输出脚U、V、W之间串联设置的两个所述滤波电容中的另一个靠近所述压缩机驱动芯片IC1。
其中,第一滤波电容放置在靠近引脚的位置,与压缩机浮动供电引脚及压缩机输出脚引脚的距离小于5mm;第二滤波电容放置在靠近压缩机驱动芯片IC1的位置,与压缩机驱动芯片IC1的距离小于10mm。位于引脚旁的滤波电容用于滤除从引脚传入的来自外围电路的干扰,避免这些干扰影响到压缩机浮动供电引脚对压缩机输出脚的电位,或者是干扰到相邻的走线;由于从压缩机浮动供电引脚及压缩机输出脚到压缩机驱动芯片IC1还有较长的走线距离,这段走线有可能受到周边走线的电磁干扰,导致电压不稳,因此位于压缩机驱动芯片IC1旁的滤波电容用于滤除这些干扰,保证不会影响压缩机驱动芯片IC1正常工作。所述第二滤波电容C4、C5、C6在所述安装基板上靠近所述压缩机驱动芯片IC1设置。具体地,在U相压缩机浮动供电引脚VB1与U相压缩机输出脚U之间串联设置有滤波电容C1、C4,第一滤波电容C1靠近U相压缩机浮动供电引脚VB1与U相压缩机输出脚设置,第二滤波电容C4靠近压缩机驱动芯片IC1;在V相压缩机浮动供电引脚B1与V相压缩机输出脚V之间串联设置有滤波电容C2、C5,第二滤波电容C2靠近V相压缩机浮动供电引脚VB2与V相压缩机输出脚设置,第二滤波电容C5靠近压缩机驱动芯片IC1;在W相压缩机浮动供电引脚VB3与W相压缩机输出脚V之间串联设置有滤波电容C3、C6,第一滤波电容C3靠近W相压缩机浮动供电引脚VB3与W相压缩机输出脚设置,第二滤波电容C4靠近压缩机驱动芯片IC1。
参照图2和图3,在一实施例中,每相所述风机浮动供电引脚FVB1、FVB2、FVB3及风机输出脚FU、FV、FW之间串联设置的所述风机滤波电容CF1、CF2、CF3,靠近所述风机浮动供电引脚FVB1、FVB2、FVB3及风机输出脚U、FV、FW设置;和/或,靠近所述风机驱动芯片IC2设置。也即,在U相风机浮动供电引脚FVB1与U相风机输出脚U之间串联设置有风机滤波电容CF1;在V相风机浮动供电引脚FVB2与V相风机输出脚U之间串联设置有风机滤波电容CF2;在W相风机浮动供电引脚FVB3与W相风机输出脚W之间串联设置有风机滤波电容CF3。
本实施例中,可以理解的是,压缩机电机的功率是大于风机电机的,因此在驱动压缩机和风机工作时,压缩机IPM模块10内功率器件的功率大于风机IPM模块20中功率器件的功率,并且,相较于压缩机逆变功率模块11,风机逆变功率模块21的驱动电流也较小,也即工作电流较小,因此产生的干扰相对少,因此可以仅设置一组风机滤波电容。该组风机滤波电容可以设置于引脚旁,以滤除从引脚传入的来自外围电路的干扰,避免这些干扰影响到风机浮动供电引脚对风机输出脚的电位,或者是干扰到相邻的走线;由于从风机浮动供电引脚及风机输出脚到风机驱动芯片IC2还有较长的走线距离,这段走线有可能受到周边走线的电磁干扰,导致电压不稳,也可以将风机滤波电容设置于风机驱动芯片IC2,以滤除这些干扰,保证不会影响压缩机驱动芯片IC1正常工作。
参照图2和图3,在一实施例中,所述高集成智能功率模块还包括:
PFC电感连接端PFC+,与外部电感的一端连接;
母线电容连接端P,与外部母线电容连接;
PFC功率模块30,所述PFC功率模块30包括PFC功率开关管及PFC二极管,所述PFC功率开关管的输入端与所述PFC电感连接端及所述PFC二极管的阳极互连,所述PFC功率开关管的输出端与所述PFC电感连接负端连接;所述PFC二极管的阴极与所述母线电容连接端连接。
本实施例中,外部电感的一端与整流桥10的正极输出端DC+连接,外部电感的另一端经PFC功率开关管T7与整流桥10的负极输出端DC-连接。外接电感、母线电容、整流桥10、PFC二极管D8、PFC功率开关管T7构成一个完整的PFC电路。PFC电路可以是升压型PFC电路,或者降压型PFC电路,或者升降压型PFC电路。本实施例可选为升压型PFC电路,也即PFC二极管D8为升压二极管。PFC功率开关模块30中,可以仅将PFC功率开关管T7及PFC二极管D8集成于智能功率模块中,也可以将母线电容、电感等其他元器件组成的PFC电路均集成于智能功率模块中。本实施例由于体积等因素未集成在所述智能功率模块中。PFC电路将直流电进行功率因素调整,调整后的直流电输出至逆变桥电路10的电源输入端,以使各功率模块驱动相应的负载工作。调整后的直流电还可以产生5V等驱动芯片的工作电压,以为主控制器等电路模块提供工作电压。
在PFC功率模块30工作的过程中,具有升压和储能两个工作过程,在进行升压时,PFC功率开关管T7截止,外接电感将整流桥10输出的电能以及存储的电能经PFC二极管D8输出至压缩机逆变功率模块11和风机逆变功率模块21,进行电能释放,以为母线电容进行充电,实现升压。在PFC功率开关管T7导通时,外接电感经PFC功率开关管T7与整流桥10的负极输出端连接,进行储能。
上述实施例中,PFC功率开关管T7靠近整流桥10设置,而PFC二极管D8则靠近IPM模块30,如此设置,可以缩短PFC功率开关管T7与整流桥10之间的引线长度,以及缩短PFC二极管D8与压缩机逆变功率模块11之间的引线长度,同时还可以避免PFC功率开关管T7对压缩机逆变功率模块11产生电磁干扰。
参照图2和图3,在一实施例中,所述PFC功率开关管的输出端与所述单点接地引脚VSS3电连接;
和/或,所述PFC功率开关管的输出端与所述压缩机驱动芯片IC1的接地端电连接。
本实施例中,PFC功率开关管的输出端引脚,也即PFC IGBT(T7)的发射极设置在强电引脚安装侧,PFC功率开关管的输出端可以通过内部走线与单点接地引脚VSS3电连接,PFC功率开关管的输出端也可以直接在通过内部走线与所述压缩机驱动芯片IC1的接地端VSS1实现电连接,可以缩短PFC功率开关管与压缩机驱动芯片IC1弱电接地脚之间的走线距离,从而降低走线上的寄生电感,由于寄生电感的减少,可以解决高集成智能功率模块误触发的问题。同时,可以使驱动电路从HVIC到IGBT栅极再到发射极再回到HVIC地端的驱动环路最短,从而提高PFC功率开关管的开关速度。
参照图2和图3,在一实施例中,所述高集成智能功率模块还包括:
整流桥40,所述整流桥40的输出端接入PFC电感。
本实施例中,整流桥40包括第一二极管D9、第二二极管D10、第三二极管D11及第四二极管D12,所述第一二极管D9和所述第二二极管D10设置于一个子安装位上;所述第三二极管D11和所述第四二极管D12分设于两个不同的安装位上;所述第一二极管D9的阳极与所述第三二极管D11的阴极电连接,所述第一二极管D9的阴极与所述第二二极管D10的阴极电连接;所述第二二极管D10的阳极与所述第四二极管D12的阴极电连接。本实施例中,第一二极管D9和第二二极管D10为共阴极的两个二极管,第三二极管D12和第四二极管D12为共阳极的两个二极管。共阳极的两个二极管设置在一个子安装位上,并通过该安装位实现电连接,共阴极的两个二极管分别安装两个不同子安装位上,并通过另一安装位实现电连接。如此,可以减少安装位的设置,从而缩小整流桥40设置在安装基板100上的面积,使得高集成智能功率模块结构紧凑,减小整体面积。同时还可以减少布线和焊线的步骤。
可以理解的是,智能功率模块在应用于制冷设备,例如空调、冰箱等设备中时,IPM模块30可用于驱动风机、压缩机等部件工作,也即本实施例将整流桥40、压缩机IPM模块10和PFC功率模块30集成于一体,形成三合一压缩机智能功率模块。或者,将整流桥40、风机IPM模块20和PFC功率模块30集成于一体,形成三合一风机智能功率模块。当然在其他实施例中,也可以将整流桥40、PFC功率模块30、压缩机IPM模块10和风机IPM模块20四者集成于一体,形成四合一高集成智能功率模块。在整流桥40的输出端与PFC功率模块30之间还设置有浪涌电流保护电路,以吸收整流桥40输出至PFC功率模块30之间的浪涌电流,以避免损坏PFC功率模块30中PFC二极管。
参照图2和图3,需要说明的是,为了避免电机过流时损坏电机及高集成智能功率模块,在高集成智能功率模块中集成过流保护功能,具体可以在高集成智能功率模块的安装基板上针对压缩机和风机,分别设置有压缩机过流检测脚(简称ITRIP或ITRIP)和风机过流检测脚FITRIP,以检测外部电流检测电阻201上的压降,当压降超过一定阈值时,压缩机过流检测脚和风机过流检测脚FITRIP上的电平发生翻转,例如由高电平转换成低电平,或者由低电平转换成高电平,从而触发IPM内部IC的保护功能,模块停止工作,以起到保护作用。此外,在高集成智能功率模块应用于空调器、冰箱、洗衣机等电器设备中,或者应用于变频器中时,高集成智能功率模块和外部采样电阻均安装在电控板(例如PCB板)上,考虑到微电子的应用环境,安装基板的面积不宜设置得较大,也即在有限的面积内,将压缩机IPM模块10和风机IPM模块20设置在安装基板上,需要考虑压缩机IPM模块10和风机IPM模块20之间的信号干扰,电路布线之间的避让,以及压缩机IPM模块10和风机IPM模块20内的驱动IC与逆变模块中的功率开关管之间强弱电隔离,大功率器件的热源与驱动IC等非热源之间的隔离。因此,在电控板PCB的布线,需要尽量单点接地,特别是强电地(下桥IGBT发射极输出)与弱电地(IPM的VSS或COM引脚,以及MCU的地端)应通过单点连接,通常是在电控板上设置单点接地的接地点。并且,在实际布线中,线路会引入寄生电感,在电流检测中,寄生电感会对检测造成较大影响。然而,压缩机IPM和风机IPM模块20的下桥发射极引脚一般与高压引脚放在一起,以便让高压大电流的走线更短;压缩机电流检测脚ITRIP、逻辑地引脚一般与其它低压逻辑引脚放在一起,以便缩短其它逻辑引脚到逻辑地的距离。此外,压缩机IPM和风机IPM模块20之间的下桥发射极引脚通常设置得较远,并且,在高压侧通常未设置接地脚,这样对高集成智能功率模块设置引脚,以及在电控板PCB布线上,会增加高集成智能功率模块与外部器件的走线,以及走线距离,容易增加寄生电感,导致过流保护不准确,或者逻辑地易受高压地影响。
为此,本实施例将压缩机低电压参考脚UVW-、风机低电压参考脚FUVW-UVW-、压缩机电流检测脚ITRIP、风机电流检测脚FITRIP及单点接地引脚VSS3均设置在强电引脚安装侧,压缩机电流检测脚ITRIP通过高集成智能功率模块内部电路布线层上的走线、绑线与压缩机驱动芯片IC1的电流反馈端实现电连接。并且,在压缩机驱动芯片IC1上设置两个接地端VSS,通过在压缩机驱动芯片IC1内部实现强电侧的单点接地脚与弱电侧的弱电接地脚VSS1实现电连接。如此,单点接地引脚VSS3可以通过高集成智能功率模块内部电路布线层上的走线、绑线与压缩机驱动芯片IC1的低压供电电源实现电连接,在外部电源为压缩机驱动芯片IC1供电时,通过设置在弱电引脚安装侧的低压供电电源302,即可实现与单点接地引脚VSS3实现电连接。压缩机低电压参考脚UVW-还通过外部电流检测电阻201与外部电源的高压供电电源301电连接时,还通过外部电流检测电阻201与该单点接地引脚VSS3实现电连接。同理,风机电流检测脚FITRIP通过高集成智能功率模块内部电路布线层上的走线、绑线与风机驱动芯片IC2的电流反馈端实现电连接,并且在风机驱动芯片IC2上设置两个接地端VSS,通过在风机驱动芯片IC2内部实现强电侧的单点接地脚与弱电侧的弱电接地脚VSS2实现电连接。如此,单点接地引脚VSS3可以通过高集成智能功率模块内部电路布线层上的走线、绑线与风机驱动芯片IC2的低压供电电源实现电连接,在外部电源为风机驱动芯片IC2供电时,通过设置在弱电引脚安装侧的低压供电电源302,即可实现与单点接地引脚VSS3实现电连接。风机低电压参考脚FUVW-还通过外部电流检测电阻201与外部电源的高压供电电源301电连接时,还通过外部电流检测电阻201与该单点接地引脚VSS3实现电连接。也即,外部电源的强电地(下桥IGBT发射极输出)与弱电地(VSS1、VSS2引脚)在高集成智能功率模块的单点接地引脚VSS3上实现单点接地,无需在电控板上另行设置单点接地点,可以缩短强电地与弱电地之间的走线距离。并且,在进行电控板PCB布线时,外部电流检测电阻201设置在高集成智能功率模块的强电引脚安装侧的外围,压缩机电流检测脚ITRIP也设置在强电引脚安装侧,可以缩短压缩机电流检测脚ITRIP和风机电流检测脚FITRIP与外部电流检测电阻201之间的走线距离,从而降低走线上的寄生电感,由于寄生电感的减少,可以解决高集成智能功率模块误触发的问题。
可以理解的是,压缩机逆变功率模块11的驱动电流从压缩机驱动芯片IC1的驱动端流到压缩机逆变功率模块11的压缩机低电压参考脚UVW-,再从压缩机低电压参考脚UVW-到达智能功率模块外部的单点接地脚VSS3,再从压缩机驱动芯片IC1高压侧的单点接地脚引脚回到栅极,形成驱动回路。同理,风机逆变功率模块21的驱动电流从风机驱动芯片IC2的驱动端流到风机逆变功率模块21的风机低电压参考脚FUVW-,再从风机低电压参考脚FUVW-到达智能功率模块外部的单点接地脚VSS3,再从风机驱动芯片IC2高压侧的单点接地脚引脚回到栅极,形成驱动回路,如此,在强电引脚安装侧,两者间距较小,可以缩短电流回路。
本发明还可以缩短驱动电流回路的走线,从而降低走线上的寄生电感,并提高功率模块20中开关管的开关速度,并且由于寄生电感的减少,还可以解决智能功率模块误触发的问题。此外,本实施例中,强电安装侧的功率模块20的接地端无需通过外部走线,直接在高集成智能功率模块内部(具体可以是压缩机驱动芯片IC1与弱电安装侧的压缩机弱电接地脚VSS1连接,或者通过风机驱动芯片IC2与弱电安装侧的风机弱电接地脚VSS2连接),无需考虑走线的安规要求,可以便于智能功率模块外围电控的布线,从而降低电器设备的电控板布线难度。
参照图2和图3,在一实施例中,所述压缩机低电压参考脚UVW-、压缩机电流检测脚ITRIP、单点接地引脚VSS3及风机低电压参考脚FUVW-、风机电流检测脚FITRIP在所述强电引脚安装侧相邻设置。
需要说明的是,参照图4,图中Ls1~Ls4表示线路中的等效寄生电感,当压缩机电流检测脚ITRIP与外部压缩机电流检测电阻201及压缩机低电压参考脚UVW-(下桥发射极引脚)之间的接线是在A点(靠近下桥发射极引脚)连接时,压缩机电流检测脚ITRIP的电压会受走线电阻上方的Ls1的影响。同理,当风机电流检测脚FITRIP与外部风机电流检测电阻201及风机低电压参考脚FUVW-(下桥发射极引脚)之间的接线是在A点(靠近下桥发射极引脚)连接时,风机电流检测脚FITRIP的电压会受走线电阻上方的Ls1的影响。上述走线的电阻使跳变电平下降,因为它相当于为分流电阻(电流检测电阻201)增加一个串联电阻。Ls1在流过反向恢复电流时会产生电压尖峰,容易引起误触发,因此需要将连接点设置在图中的B点,也即靠近(外部电流检测电阻201),此时Ls1相当于具有较大时间常数的滤波器,可以滤除电压尖峰,通过压缩机电流检测脚ITRIP布线最大程度减小Ls1的噪声影响。为此,本实施例中,压缩机下桥发射极引脚(UVW-)、压缩机电流检测脚ITRIP(Itrip或ITRIP)、风机低电压参考脚FUVW-、风机电流检测脚FITRIP、单点接地脚VSS3、尽可能靠近设置,从而在IPM外部电控布线上,可以尽量缩短走线距离,也即让外围电控布线时,压缩机下桥发射极引脚UVW-(风机下桥发射极引脚FUVW-)到采样电阻、外部采样电阻到压缩机电流检测脚ITRIP(风机电流检测脚FITRIP)、压缩机电流检测脚ITRIP(风机电流检测脚FITRIP)到地、外部电流检测电阻201到地的走线距离均缩到最短。尽量减小Ls2~Ls4,从而减少寄生电感对电流检测的影响,保证电流检测不受干扰,以获得可靠的电流保护和测量性能。同时在减少单点接地点的同时,使得压缩机低电压参考脚UVW-、压缩机电流检测脚ITRIP与风机低电压参考脚FUVW-、风机电流检测脚FITRIP尽量靠近设置,从而还可以减少内部走线距离。由于低电压参考脚UVW-、压缩机电流检测脚ITRIP和单点接地脚VSS3三个引脚是相邻的,可以使得低电压参考脚UVW-到外部电流检测电阻201、外部电流检测电阻201到压缩机电流检测脚ITRIP、压缩机电流检测脚ITRIP到单点接地脚VSS3、外部电流检测电阻201到单点接地脚之间的走线距离均缩到最短,可以减少寄生电感影响,保证电流检测不受干扰。
参照图2和图3,在一实施例中,所述弱电引脚安装侧设置有第一低压供电正端引脚VDD、第二低压供电正端引脚FVDD、第一低压供电负端引脚VSS1及第二低压供电负端引脚VSS2;
所述压缩机驱动芯片IC1的电源端与所述第一低压供电正端引脚VDD电连接;
所述风机驱动芯片IC2的电源端与所述第二低压供电正端引脚FVDD电连接;
所述压缩机驱动芯片IC1的接地端与所述第一低压供电负端引脚VSS1电连接;
所述风机驱动芯片IC2的接地端与所述第二低压供电负端引脚VSS2电连接。
可以理解的是,两个驱动芯片的驱动电压可以设置为相同,也可以设置为不同,本实施例在弱电引脚安装侧设置两组低压供电正端引脚和低压供电负端引脚,也即让压缩机驱动芯片IC1和风机驱动芯片IC2分别连接不同一的电源脚和同一个弱电接地脚。如此,可以缩短两个驱动芯片至低压供电正端引脚和低压供电负端引脚的距离,缩短引线长度,同时还可以降低外部电路布线的复杂度。通过设置两个弱电接地脚来接入低压供电电源,从而使低压供电电源与强电供电电源实现单点接地,可以降低高集成智能功率模块的电路布线复杂度,
进一步地,上述实施例中,所述单点接地引脚VSS3分别与所述压缩机驱动芯片IC1及所述风机驱动芯片IC2的接地端连接。
本实施例中,单点接地脚VSS3和第一低压供电负端引脚(压缩机弱电接地脚)VSS1均是与压缩机驱动芯片IC1的接地端连接的,单点接地脚VSS3和第二低压供电负端引脚(风机弱电接地脚)VSS2则可以通过风机驱动芯片IC2实现电连接。将实现单点接地的公共点设置在高集成智能功率模块上,高压侧地通过单点接地脚VSS3,穿过模块(具体可以为驱动芯片内部)内部到达低压侧地压缩机弱电接地脚VSS1和风机弱电接地脚VSS2,形成便利的单点接地,减少地线的长度。如此,可以缩短强电地与弱电地实现单点接地时的走线,强电安装侧的接地端与弱电安装侧的压缩机弱电接地脚VSS1和风机弱电接地脚VSS2之间在高集成智能功率模块上即可实现电连接,从而无需在电控板上再设置接地点来进行连接,进而无需考虑走线的安规要求,可以便于高集成智能功率模块外围电控的布线,从而降低电器设备的电控板布线难度,有利于提高高集成智能功率模块的可靠性。本发明解决了高集成智能功率模块过流保护容易误触发,导致高集成智能功率模块可靠性差的问题。
本发明还提出一种电控组件。
参照图3,该电控组件包括主控制器、低压供电电源(图未标示)、高压供电电源(图未标示)、压缩机电流检测电阻SR1、风机电流检测电阻SR2及如上所述的高集成智能功率模块,其中,
所述压缩机电流检测电阻SR1的一端与所述高集成智能功率模块的压缩机低电压参考脚及压缩机电流检测脚互连,所述压缩机电流检测电阻SR1的另一端与所述高集成智能功率模块的单点接地引脚连接;
所述压缩机低电压参考脚还经所述压缩机电流检测电阻SR1与所述高压供电电源的负端连接;
所述风机电流检测电阻SR2的一端与所述高集成智能功率模块的风机低电压参考脚及风机电流检测脚互连,所述风机电流检测电阻SR2的另一端与所述高集成智能功率模块的单点接地引脚连接;
所述风机低电压参考脚还经所述风机电流检测电阻SR2与所述高压供电电源的负端连接。
本实施例中,压缩机电流检测电阻SR1串联设置于压缩机低电压参考脚UVW-与单点接地引脚VSS3之间,可以检测流经压缩机三相下桥臂开关管的电流,并将电流转换成电压信号,从而实现对电机的电流检测。风机电流检测电阻SR2串联设置于风机低电压参考脚UVW-与单点接地引脚VSS3之间,可以检测流经压缩机三相下桥臂开关管的电流,并将电流转换成电压信号,从而实现对电机的电流检测。
参照图3,在一些实施例中,所述电控组件还包括:
电控板(图未示出),设置有电路布线层,所述电流检测电阻201和所述高集成智能功率模块安装于所述电控板上,所述电流检测电阻201和所述高集成智能功率模块通过所述电路布线层对应的引线电连接。
本实施例中,电控板上可以形成整流桥堆、PFC电路、直流母线电容、高集成智能功率模块的焊盘,整流桥堆、PFC电路、直流母线电容、高集成智能功率模块之间通过电路布线层上的引线实现电连接。其中,电流检测电阻201设置与高集成智能功率模块强电引脚安装侧同侧,使得高集成智能功率模块中,低电压参考脚UVW-经外部电流检测电阻201与单点接地脚连接时,可以缩短两者之间的距离,并且压缩机电流检测脚ITRIP也设置在强电引脚安装侧,从而可以缩短低电压参考脚UVW-与压缩机电流检测脚ITRIP之间的距离。
本发明还提出一种空调器,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。
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 (10)

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:
安装基板,沿所述安装基板长度方向的两侧具有相对设置的强电引脚安装侧和弱电引脚安装侧;所述安装基板的表面设置有多个安装位;
压缩机IPM模块及风机IPM模块,分别安装于对应的所述安装位;
三相压缩机浮动供电引脚及三相压缩机输出脚,安装于所述强电引脚安装侧,三相所述压缩机浮动供电引脚及三相所述压缩机输出脚分别与所述压缩机IPM模块电连接;
三相风机浮动供电引脚及三相风机输出脚,安装于所述强电引脚安装侧,三相所述风机浮动供电引脚及三相所述风机输出脚分别与所述风机IPM模块电连接;
多个压缩机滤波电容,设置于所述安装基板对应的所述安装位,每相所述压缩机浮动供电引脚及压缩机输出脚之间,至少串联设置有一个所述压缩机滤波电容;以及,
多个风机滤波电容,设置于所述安装基板对应的所述安装位,每相所述风机浮动供电引脚及风机输出脚之间,至少串联设置有一个所述风机滤波电容。
2.如权利要求1所述的高集成智能功率模块,其特征在于,所述压缩机IPM模块包括:
压缩机逆变功率模块及压缩机驱动芯片,安装于对应的所述安装位,所述压缩机逆变功率模块与压缩机驱动芯片电连接。
3.如权利要求2所述的高集成智能功率模块,其特征在于,每相所述压缩机浮动供电引脚及压缩机输出脚之间串联设置的所述滤波电容的数量为两个,两个所述滤波电容分别为第一滤波电容和第二滤波电容,所述第一滤波电容和第二滤波电容并联设置。
4.如权利要求3所述的高集成智能功率模块,其特征在于,所述第一滤波电容靠近所述风机浮动供电引脚及风机输出脚设置;
所述第二滤波电容靠近所述压缩机驱动芯片设置。
5.如权利要求4所述的高集成智能功率模块,其特征在于,所述第一滤波电容距所述风机浮动供电引脚及风机输出脚小于5mm;
所述第二滤波电容距所述压缩机驱动芯片的距离小于10mm。
6.如权利要求5所述的高集成智能功率模块,其特征在于,所述风机IPM模块包括:
风机逆变功率模块及风驱动芯片,安装于对应的所述安装位,所述压缩机逆变功率模块与所述风机驱动芯片电连接。
7.如权利要求6所述的高集成智能功率模块,其特征在于,每相所述风机浮动供电引脚及风机输出脚之间串联设置的所述滤波电容,靠近所述风机浮动供电引脚及风机输出脚设置;
和/或,靠近所述风机驱动芯片设置。
8.如权利要求3所述的高集成智能功率模块,其特征在于,所述高集成智能功率模块还包括:
PFC电感连接端,与外部电感的一端连接;
母线电容连接端,与外部母线电容连接;
PFC功率模块,所述PFC功率模块包括PFC功率开关管及PFC二极管,所述PFC功率开关管的输入端与所述PFC电感连接端及所述PFC二极管的阳极互连,所述PFC功率开关管的输出端与所述PFC电感连接负端连接;所述PFC二极管的阴极与所述母线电容连接端连接。
9.如权利要求1至8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:
整流桥,所述整流桥的输出端接入PFC电感。
10.一种空调器,其特征在于,包括如权利要求1至9任意一项所述的高集成智能功率模块。
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