CN202043071U

CN202043071U - 一种功率模块

Info

Publication number: CN202043071U
Application number: CN2011201185971U
Authority: CN
Inventors: 易长贵; 廖根连
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2021-04-21

Abstract

一种功率模块，用于根据控制器控制负载的工作，包括：第一引脚、第二引脚、第三引脚和比较器，所述比较器的第一输入端连接负载的过流检测信号，所述比较器的第二输入端连接参考电压，控制器根据所述比较器的输出信号进一步控制负载的工作；所述比较器的第一输入端、第二输入端和输出端分别与第一引脚、第二引脚和第三引脚相连。比较器的三个端分别与第一引脚、第二引脚和第三引脚相连，并且比较器的输出端信号直接输出至控制器，可以由控制器直接控制负载的工作，从而方便用户应用及测试。

Description

一种功率模块

技术领域

本实用新型涉及一种功率模块。

背景技术

使用功率半导体元件的功率半导体模块广泛普及。IPM（智能功率模块）内部集成了IGBT器件、驱动电路、保护电路等，使用方便，具有通过高度集成化使其小型化、布线容易等优点，在很多用途中广泛使用，特别是近一年来火热的变频领域，例如变频空调，变频洗衣机，变频冰箱等。

图1为一种功率模块控制框图：以市电提供的交流电源被AC/DC转换电路转换成直流电；控制单元（常采用单片机MCU）通过输入装置接收使用者输入的命令或周边环境的状况信息，以此控制功率模块；功率模块根据控制单元的控制信号把AC/DC转换电路提供的直流电转换成各种不同频率的信号输出至电机，使电机以各种不同的转速转动。在各种功率半导体模块中，一般都内置各种保护电路，例如温度保护，欠压保护，过流保护等，用于当故障发生时及时提供保护措施，防止功率模块或负载的损坏。

图2是现有技术功率模块原理框图，在图2中，比较器U1正相输入端是电流监控脚，标为脚2；比较器U1反向输入端电压是过流保护参考电压，标为脚1；比较器U1输出端，即过流保护发生时下桥臂关断信号输出端，标为脚3。功率模块通过2脚外接的电阻Rs的电压来监控过流现象。如果Rs上的电压大于1脚的参考电压值Vref，过流保护启动，功率模块立即关断下桥臂，之后再自动尝试启动。此模块中，1脚，内置；2脚外置；3脚，内置。工作原理为：MCU上电后，发出方波信号通过上桥驱动11和下桥驱动12控制开关组13的导或关断，即电机的三相电导通或关断。当电机工作时，电阻Rs通过下桥采集电机工作电流，在Rs上产生电压后与参考电压Vref比较，当Rs上的电压大于参考电压，比较器U1输出过流信号到控制器10，控制器10输出信号直接关断电机，HU、HV、HW是三相电的霍尔传感器14，经过信号传递模块15把电机转速等信号反馈给控制器10和MCU，MCU和控制器10根据反馈信号对电机进行控制。

现有功率模块过流保护的不足是，电流检测的过流保护参考电压和过流保护信号都内置于功率模块，并通过功率模块内部的控制器10控制开关组，进一步控制电机；而不是通过功率模块引脚引出直接反馈给MCU，这样在应用或者测试时均有不变，并且比较器U1的1脚对应的参考电压Vref设置在功率模块内部，电压值不能改变。

实用新型内容

本实用新型为解决现有技术中的功率模块中参考电压引脚和判断过流信号引脚均内置在功率模块中问题，使得应用及测试不方便，从而提供了一种参考电压引脚和判断过流信号引脚设置为功率模块的引脚，方便用户应用及测试的功率模块。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种功率模块，用于根据控制器控制负载的工作，包括：第一引脚、第二引脚、第三引脚和比较器，所述比较器的第一输入端连接负载的过流检测信号，所述比较器的第二输入端连接参考电压，控制器根据所述比较器的输出信号进一步控制负载的工作；所述比较器的第一输入端、第二输入端和输出端分别与第一引脚、第二引脚和第三引脚相连。

优选地，所述比较器的第一输入端为正输入端，第二输入端为负输入端。

进一步地，还包括第一ESD保护电路，所述第一ESD保护电路与比较器第一输入端连接，所述第一ESD保护电路包括第一电阻和第一二极管，第一电阻和第一二极管串联，第一二极管的正极连接地信号，第一二极管的负极经过第一电阻与第一输入端连接。

进一步地，还包括第二ESD保护电路，所述第二ESD保护电路与比较器第二输入端连接，所述第二ESD保护电路包括第二电阻和第二二极管，第二电阻和第二二极管串联，第二二极管的正极连接地信号，第二二极管的负极经过第二电阻与第二输入端连接。

进一步地，还包括第三ESD保护电路，所述第三ESD保护电路与比较器输出端连接，所述第三ESD保护电路包括第三电阻和第三二极管，第三电阻和第三二极管串联，第三二极管的正极连接地信号，第三二极管的负极经过第三电阻与输出端连接。

进一步地，所述负载为电机。

进一步地，还包括上桥驱动、下桥驱动和开关管组，所述上桥驱动和下桥驱动根据控制器的控制信号控制开关管组的导通和关断，进一步控制电机的工作。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型提供的一种功率模块，比较器的三个端分别与第一引脚、第二引脚和第三引脚相连，并且比较器的输出端信号直接输出至控制器，可以由控制器直接控制负载的工作，从而方便用户应用及测试。

附图说明

图1是现有技术功率模块控制框图。

图2是现有技术功率模块原理框图。

图3是本实用新型实施例功率模块原理框图。

图4是本实用新型实施例功率模块开关管组的控制波形图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图3是本实用新型实施例功率模块原理框图，提供了一种功率模块300，用于根据控制器200控制负载的工作，包括：第一引脚1、第二引脚2、第三引脚3和比较器U2，所述比较器U2的第一输入端连接负载的过流检测信号，所述比较器U2的第二输入端连接参考电压，控制器200根据所述比较器U2的输出信号进一步控制负载工作；所述比较器U2的第一输入端、第二输入端和输出端分别与第一引脚1、第二引脚2和第三引脚3相连。由于比较器的三个端分别与第一引脚、第二引脚和第三引脚相连，并且比较器的输出端信号直接输出至控制器，可以由控制器直接控制负载的工作，从而方便用户应用及测试。

本实施例中，第二引脚2通过一可变电阻R5与地信号连接，功率模块300内置有参考电压，所述参考电压连接至第二引脚2，可以通过调节可变电阻R5的电阻值，进一步调节参考电压的电压值。本实施例中比较器的第一输入端为正输入端，第二输入端为负输入端。

为了更有效地消除外部信号对内部电路的反串和干扰，在比较器U2的正输入端、负输入端和输出端分别都加了ESD保护电路，比较器电流检测信号的输入与输出就能抵制外部信号的反串和干扰。

具体地，比较器U2的正输入端还包括第一ESD保护电路34，所述第一ESD保护电路34与比较器正输入端连接，所述第一ESD保护电路34包括第一电阻R1和第一二极管D1，第一电阻R1和第一二极管D1串联，第一二极管D1的正极连接地信号，第一二极管D1的负极经过第一电阻R1与正输入端连接。比较器U2的负输入端还包括第二ESD保护电路35，所述第二ESD保护电路35与比较器负输入端连接，所述第二ESD保护电路35包括第二电阻R2和第二二极管D2，第二电阻R2和第二二极管D2串联，第二二极管D2的正极连接地信号，第二二极管D2的负极经过第二电阻R2与负输入端连接。比较器U2的输出端还包括第三ESD保护电路36，所述第三ESD保护电路36与比较器输出端连接，所述第三ESD保护电路36包括第三电阻R3和第三二极管D3，第三电阻R3和第三二极管D3串联，第三二极管D3的正极连接地信号，第三二极管D3的负极经过第三电阻R3与输出端连接。

本实施例中的负载优选为电机，控制器优选为MCU；功率模块300还包括上桥驱动31、下桥驱动32和开关管组33，上桥驱动31和下桥驱动32根据MCU的控制信号控制开关管组33的导通和关断，进一步控制电机工作。本实施例中进行过流保护时还包括采样电阻R10，三个电阻R7、R8和R9分别连接开关管组，并均与采样电阻R10连接，得到过流检测信号。这样就可以将检测的过流信号转化为采样电阻R10上的过流检测电压值输入至比较器U2的正输入端1；而比较器的负输入端连接参考电压，如果检测电压大于参考电压，比较器的输出端3输出过流信号给MCU，MCU进行过流保护时，MCU发送控制信号通过上桥驱动31和下桥驱动32控制开关管组33关断电机。图3中第二电容C2和第三电容C3并联后连接电机的电源VBB和地信号，电源VBB连接开关管组33，第二电容C2和第三电容C3主要起滤去电机中三相电的纹波。在比较器U2的正输入端1处通过第六电阻R6和第一电容C1连接至MCU，C1防止过流信号直接进入MCU，第六电阻R6起到限流的作用。

本实施例中比较器设置有第四电阻R4组成的负反馈，所述第四电阻R4连接比较器U2的负输入端和输出端，用户可以根据需要通过调节第四电阻R4和可变电阻R5的电阻值选择合适的放大倍数。

图4是开关管组的控制波形图，以下结合该控制波形描述功率模块的工作原理：

开关管组的标号如图4中所示，信号V1、V2、V3、V4、V5和V6对应开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的控制信号，可以看出电机电源VBB、开关管组和电机，只要有任何一个开关管、电机电源VBB和电机形成回路，电机即可工作，电机工作过程中，电阻R7、R8和R9分别连接至开关管Q2、Q4和Q6，电阻R7、R8和R9并通过采样电阻R10连接至地信号，这样采样电阻R10可以将检测到的电流信号转化为电压信号输入至比较器的第一输入端1，而比较器的负输入端2连接的参考电压，如果检测电压大于参考电压，比较器U2的输出端3输出过流信号给MCU，MCU进行过流保护，MCU并发送信号通过上桥驱动31和下桥驱动32控制开关管组33关断电机。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种功率模块，用于根据控制器控制负载的工作，其特征在于，包括：第一引脚、第二引脚、第三引脚和比较器，所述比较器的第一输入端连接负载的过流检测信号，所述比较器的第二输入端连接参考电压，控制器根据所述比较器的输出信号进一步控制负载的工作；所述比较器的第一输入端、第二输入端和输出端分别与第一引脚、第二引脚和第三引脚相连。

2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述比较器的第一输入端为正输入端，第二输入端为负输入端。

3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，还包括第一ESD保护电路，所述第一ESD保护电路与比较器第一输入端连接，所述第一ESD保护电路包括第一电阻和第一二极管，第一电阻和第一二极管串联，第一二极管的正极连接地信号，第一二极管的负极经过第一电阻与第一输入端连接。

4.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，还包括第二ESD保护电路，所述第二ESD保护电路与比较器第二输入端连接，所述第二ESD保护电路包括第二电阻和第二二极管，第二电阻和第二二极管串联，第二二极管的正极连接地信号，第二二极管的负极经过第二电阻与第二输入端连接。

5.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，还包括第三ESD保护电路，所述第三ESD保护电路与比较器输出端连接，所述第三ESD保护电路包括第三电阻和第三二极管，第三电阻和第三二极管串联，第三二极管的正极连接地信号，第三二极管的负极经过第三电阻与输出端连接。

6.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述负载为电机。

7.根据权利要求6所述的功率模块，其特征在于，还包括上桥驱动、下桥驱动和开关管组，所述上桥驱动和下桥驱动根据控制器的控制信号控制开关管组的导通和关断，进一步控制电机的工作。