CN207766143U - Ipm模块与家用电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种IPM模块与家用电器；所述IPM模块包括逆变电路、PFC电路、驱动电路以及驱动保护电路；所述PFC电路包括至少一个宽禁带半导体器件，所述驱动保护电路包括限流保护电路、选通控制电路以及过压保护电路；所述选通控制电路，用于在检测到所述驱动输出端输出至所述PFC电路的驱动信号对应的电压值大于预设电压值时，控制所述过压保护电路与所述PFC电路的受控端连接，以对所述PFC电路的受控端进行过压保护。本实用新型技术方案在不大幅提高材料成本的前提下，显著提高了整个IPM模块的电热性能以及工作可靠性，并有效地对所述PFC电路的受控端进行过压保护。

Description

IPM模块与家用电器

技术领域

本实用新型涉及家用电器领域，特别涉及一种IPM模块与家用电器。

背景技术

IPM(Intelligent Power Module)以其高可靠性，使用方便赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器和各种逆变电源。随着变频化的普及，特别是在家电中的普及，作为变频核心的智能功率模块(IPM)技术显得尤为重要。

为了提高IPM的应用以及多功能性，生产商将IPM内集成了PFC(Power FactorCorrection，功率因素校正)单元，这种二合一的IPM结构虽然对PFC和逆变单元两部分进行了集成，节省了电路面积、提高了电路稳定性，但是如何进一步提升其性能，尤其是PFC部分的性能目前已经形成了瓶颈，现有的这种二合一的IPM结构已无法满足在极端电路环境下运行的电热性能需求。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种IPM模块与家用电器，旨在不大幅提高材料成本的前提下，显著提高IPM模块的电热性能以及工作可靠性。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种IPM模块，包括：

逆变电路；

PFC电路，包括至少一个半导体功率器件，所述半导体功率器件采用宽禁带半导体器件；所述PFC电路具有受控端；

驱动电路，具有驱动输出端，所述驱动电路用于驱动所述PFC电路工作；

驱动保护电路，包括限流保护电路、选通控制电路以及过压保护电路；所述限流保护电路连接于所述驱动输出端和所述PFC电路的受控端之间；所述选通控制电路的输入端与所述驱动输出端连接，所述选通控制电路的输出端与所述过压保护电路的触发端连接；

其中，所述选通控制电路，用于在检测到所述驱动输出端输出至所述PFC电路的驱动信号对应的电压值大于预设电压值时，控制所述过压保护电路与所述PFC电路的受控端连接，以对所述PFC电路的受控端进行过压保护。

优选地，所述限流保护电路包括第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述驱动输出端连接，所述第一电阻的第二端与所述PFC电路的受控端连接。

优选地，所述选通控制电路包括电压比较器、第二电阻和第三电阻，所述第二电阻的第一端与所述驱动输出端连接，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端、所述电压比较器的正向端互连，所述电压比较器的反向端与参考电压源连接；所述第三电阻的第二端接地。

优选地，所述过压保护电路包括串联连接的开关元件以及降压电路；所述开关元件的受控端为所述过压保护电路的触发端；

所述开关元件的受控端与所述选通控制电路的输出端连接，所述开关元件的第一端与所述PFC电路的受控端连接，所述开关元件的第二端通过所述降压电路接地；

所述开关元件根据接收到所述选通控制电路输出的信号，以将所述降压电路接入所述PFC电路的受控端。

优选地，所述降压电路包括钳位二极管，所述钳位二极管的阴极与所述开关元件的第二端连接，所述钳位二极管的阳极接地；或

所述降压电路包括第四电阻，所述第四电阻的第一端与所述开关元件的第二端连接，所述第四电阻的第二端接地。

优选地，所述IPM具有PFC输入端和PFC输出端；所述PFC电路包括第一开关管以及第一二极管；

所述第一开关管的受控端与所述驱动保护电路的输出端电连接，所述第一开关管的输出端为所述PFC输入端；所述第一开关管的输出端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管给的阴极为所述PFC输出端；

所述第一开关管的输入端接地或与负电压源连接。

优选地，所述第一开关管为N沟道MOS管；所述MOS管的栅极为所述第一开关管的受控端；所述MOS管的漏极为所述第一开关管的输出端；所述MOS管的源极为所述第一开关管的输入端。

优选地，所述驱动电路包括分立的逆变驱动芯片以及PFC驱动芯片；

所述逆变驱动芯片与所述逆变电路电连接，以驱动所述逆变电路工作；

所述PFC驱动芯片与所述PFC电路电连接，以驱动所述PFC电路工作。

优选地，所述PFC电路中的半导体功率器件包括SiC材质半导体功率器件、GaN材质半导体功率器件、AlN材质半导体功率器件、ZnSe材质半导体功率器件中的一种或多种。

本实用新型还提出一种家用电器，所述家用电器包括所述的IPM模块，所述家用电器为空调器、或洗衣机、或冰箱。

本实用新型技术方案通过在IPM模块将其内部的PFC电路的半导体功率器件采用宽禁带半导体器件，以使所述PFC电路具有较佳的电气性能、热稳定性、强抗辐射能力等优点，从而在不大幅提高材料成本的前提下，显著提高了整个IPM模块的电热性能以及工作可靠性；进一步地，本方案考虑到宽禁带材料功率开关管与传统硅材料的功率开关管对于驱动电压耐过压能力不同，提出了一种高可靠性驱动保护电路；所述驱动保护电路采用主动控制驱动电压的方式，即通过设置限流保护电路、选通控制电路以及过压保护电路；以根据驱动电路的驱动输出端输出的驱动信号的大小灵活地控制过压保护电路接入/脱离与所述PFC电路的受控端，从而输出至PFC电路的受控端的驱动信号不会超出其允许的驱动电压范围，有效地对所述PFC电路的受控端进行过压保护。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型IPM模块与部分外围电路的电路结构示意图；

图2为图1中驱动保护电路的电路结构图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	IPM模块	IN	PFC电路的受控端
10	PFC电路	OUT	驱动输出端
				20	驱动电路	R3	第三电阻
30	驱动保护电路	A1	电压比较器
				40	逆变电路	SW	开关元件
31	限流保护电路	D1	钳位二极管
				32	选通控制电路	PFC	PFC输入端
33	过压保护电路	VCC1	PFC输出端
				R1	第一电阻	PFCTRIP	过流检测端
R2	第二电阻	Q1	第一开关管
				Vref	参考电压源	D2	第一二极管

本实用新型目的的实现、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

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型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，若本实用新型实施例中有涉及“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，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种IPM模块100，应用于家用电器中，尤其是变频家电的变频器中。所述变频器的主电路通常为电压型的交-直-交变换电路，其中所述IPM模块100作为其中的核心部分，实现将直流电能变换成交流电能的作用。本方案中的所述IPM模块100除了具有传统IPM所具有的逆变、短路保护、过流保护、欠压保护以及过热保护以外，还具有PFC功能。请参阅图1，具体地，本方案中所述IPM模块100为集成电路，其具有电能输入端、电能输出端，PFC输入端PFC、PFC输出端VCC1；所述IPM模块100包括逆变电路40和PFC电路10；所述逆变电路40用于将自所述电能输入端输出的直流电逆变成交流电，并由所述电能输出端输出；所述PFC电路10包括至少一个半导体功率器件。在此需要解释的是，本方案中所述PFC电路10可以是能够独立且完全实现PFC功能的完整电路；也可以是需要与所述IPM模块100的外部电路/器件共同构成完整的PFC开关电源。本方案中，优选采用后一种方案。即所述PFC电路10中包含一个或多个半导体功率器件，该半导体功率器件与位于IPM模块100外部的电路/器件共同构成完整的PFC开关电源，以执行PFC功能。所述PFC电路10的输入端为所述PFC输入端PFC；所述PFC电路10的输出端为所述PFC输出端VCC1。

所述IPM模块100内还包括驱动电路20，所述驱动电路20与所述逆变电路40、PFC电路10电连接，以驱动所述逆变电路40以及所述PFC电路10工作。当所述PFC电路10与位于IPM模块100外部的电路/器件共同构成完整的PFC开关电源时，所述驱动电路20即通过驱动所述PFC电路10中的相关半导体功率器件以驱动整个PFC开关电源的工作。本方案中所述驱动电路20为驱动芯片，所述驱动芯片具有信号输入端PFCIN，所述驱动芯片根据信号输入端PFCIN接收到有效的控制信号，控制所述PFC电路10工作。

本方案基于现有二合一IPM的应用缺陷，设置所述PFC电路10中的半导体功率器件包括类型为宽禁带半导体器件(第三代半导体功率器件)，以提高所述PFC电路10的电性能、热性能、以及工作的稳定性。可以理解的是，所述PFC电路10中的半导体器件可以全部为第三代半导体的功率器件，也可以部分为第三代半导体的功率器件。

可以理解的是，本方案中所述的宽禁带半导体器件即为第三代半导体功率器件，其是由第三代半导体材料所制成，主要包括金刚石、SiC、GaN、AlN、以及ZnSe等。本方案中所述PFC电路10的一个或多个半导体功率器件对应为SiC材质半导体功率器件、GaN材质半导体功率器件、AlN材质半导体功率器件、ZnSe材质半导体功率器件中的一种或多种。与第一代、第二代半导体材料相比，第三代半导体材料具有禁带宽度大，电子漂移饱和速度高、具有高击穿电场强度、高截止频率等特性，以使所述第三代半导体功率器件所构成的PFC电路10能够具有更佳的电气性能；而且第三代半导体材料具有的高热传导率、高结温和良好的热稳定性、强抗辐射能力等特点，使得本方案IPM中的PFC电路10能够具有的电热性能，即使在极端的电路环境下工作，仍能够保持较好的电路稳定性和可靠性。这是由于，家用电器不同于一般的工业电器，其在使用过程中，经常受到的人为造成的电气故障，因此IPM模块100优越的电气性、电热性能，能够大大提高所述家用电器的工作稳定性以及使用安全性。

本方案基于提升IPM模块100整体电热性能的实用新型目的，兼顾考虑了目前宽禁带半导体器件价格仍旧较高的因素，因此本方案主要在PFC电路10中采用第三代半导体功率器件，一方面是由于PFC电路10所用到的半导体功率器件较少，不会较多的提高生产成本；更为重要的是，在变频器中，所述PFC电路10(PFC开关电源)处于所述逆变电路40的下级，更加靠近于变频器输出端，因此若输出端遇到短路、过流、过热等问题，所述PFC电路10会较先进行动作，以在瞬间过流、过热的冲击时，仍保持较为稳定的工作，从而为IPM模块100的相关保护功能启动争取时间；因此将PFC电路10中的半导体功率器件采用宽禁带半导体器件，无论是从经济效益还是从电路保护角度，都是最佳的选择。

本实用新型技术方案通过在IPM模块100中集成了逆变电路40以及PFC电路10，且该PFC电路10的半导体功率器件采用宽禁带半导体器件，以使所述PFC电路10具有较佳的电气性能、热稳定性、强抗辐射能力等优点，从而在不大幅提高材料成本的前提下，显著提高了整个IPM模块100的电热性能以及工作可靠性；以满足家用变频电器在使用过程中所遇到的恶劣环境，提高了家用变频电器的使用可靠性以及安全性。

本领域技术人员可以理解的是，本方案中所提到的半导体功率器件是指开关管(MOS管、晶闸管、IGBT等)、二极管、稳压管等。功率半导体器件的体积较小，便于集成于所述IPM模块100中。本方案中IPM模块100中的PFC电路10是PFC开关电源的一部分，所述PFC开关电源通常还包括用于储能升压的电感或电容、而由于电感电容的体积较大，因此设置于所述IPM模块100的外部，通过电气连接以与所述PFC电路10构成完整的PFC开关电源。

本方案研发人员在将所述宽禁带材料用于IPM模块100中时，发现PFC电路10与驱动电路20的匹配性不良。究其原因是由于PFC电路10中的半导体功率器件为宽禁带半导体器件，而宽禁带材料的禁带宽度和击穿场强远高于硅等传统半导体材料器件，故在相同的耐压水平下，宽禁带材料半导体器件(例如MOSFET、IGBT)的寄生电容远小于硅半导体器件，对驱动电路20的寄生参数更加敏感。以宽禁带材料的MOSFET管为例来说，为了提高器件的开关频率，减小关断时间，驱动电路20的设计需要考虑负压，而传统的硅MOSFET的驱动电压通常在0V～+15V区间内；并且，宽禁带材料的MOSFET驱动电压的安全阈值很小，其栅源极耐受负压的能力尤其差，一个振荡时产生的负压尖峰很可能会击穿栅极与源极之间的氧化层，使其失效。这与硅MOSFET的区别较大，因此完全套用硅MOSFET的驱动方式，来驱动宽禁带材料MOSFET是不合理的。

请参阅图1和图2，基于上述技术问题，本方案所提出的IPM模块100还包括驱动保护电路30，所述驱动保护电路30包括限流保护电路31、选通控制电路32以及过压保护电路33；所述限流保护电路31连接于所述驱动输出端OUT和所述PFC电路10的受控端IN之间；所述选通控制电路32的输入端与所述驱动输出端OUT连接，所述选通控制电路32的输出端与所述过压保护电路33的触发端连接；其中，所述选通控制电路32，用于在检测到所述驱动输出端OUT输出至所述PFC电路10的驱动信号对应的电压值大于预设电压值时，控制所述过压保护电路33与所述PFC电路10的受控端IN连接，以对所述PFC电路10的受控端IN进行过压保护。

可以理解的是，所述选通控制电路32和所述过压保护电路33有两种配合形式，第一种是所述过压保护电路33与所述PFC电路10的受控端IN之间的初始状态为电连接，当所述驱动输出端OUT输出至所述PFC电路10的驱动信号对应的电压值小于或等于预设电压值时，所述选通控制电路32控制所述过压保护电路33与所述PFC电路10的受控端IN之间断开；第二种是所述过压保护电路33与所述PFC电路10的受控端IN之间的初始状态为断开状态，当所述驱动输出端OUT输出至所述PFC电路10的驱动信号对应的电压值大于所述预设电压值时，所述选通控制电路32控制所述过压保护电路33与所述PFC电路10的受控端IN之间电连接。

本领域技术人员可以理解的是，PFC开关电源的具体形式繁多，不尽相同，工作模式也不一样(CCM电流连续型、DCM不连续型、CRM临界型)因此对于本方案中，其对应的IPM模块100内部的PFC电路10也具有多种不同的结构。本方案中，所述PFC电路10包括一功率开关管，且该功率开关管为宽禁带功率器件，所述功率开关管的受控端即为所述PFC电路10的受控端IN。本实用新型技术方案在驱动信号输出至PFC电路10的受控端IN(所述功率开关管)之前，会经过选通控制电路32的检测，以确定是否需要对所述驱动信号做降压处理，因此本实用新型技术方案是基于一种主动式的驱动电压控制模式，这种控制模式可以最大程度地降低所述功率开关管的受控端因过压失效，提高了功率开关管的工作可靠性。另一方面，本实用新型技术方案具有优化所述功率开关管参数的功能。在此以MOSFET为例说明，当栅极电阻过大时，会造成MOSFET管开关速度变慢、功耗增大；而当栅极电阻过小时，会对MOSFET管的栅极保护作用降低；因此在现有的处理方式，是使栅极电阻的阻值比理论上最匹配MOSFET管开关速度的栅极电阻值稍大，以提高对MOSFET管的栅极保护作用；而本实用新型技术方案中可以使限流保护电路31按照最匹配其开关速度的阻值进行设计，而当驱动电压过大时，通过利用过压保护电路33的接入，而对MOSFET管的栅极进行保护作用；因此本实用新型技术方案对发挥宽禁带材料的优势提供了有力的支撑。

本实用新型技术方案考虑到宽禁带材料功率开关管与传统硅材料的功率开关管对于驱动电压耐过压能力不同，针对由宽禁带材料功率器件构成的PFC电路10提出了一种高可靠性驱动保护电路30；所述驱动保护电路30采用主动控制驱动电压的方式，即通过设置限流保护电路31、选通控制电路32以及过压保护电路33；以根据驱动电路20的驱动输出端OUT输出的驱动信号的大小灵活地控制过压保护电路33接入/脱离与所述PFC电路10的受控端IN，从而输出至PFC电路10的受控端IN的驱动信号不会超出其允许的驱动电压范围；最大程度地降低了宽禁带材料功率开关管因受控端过压失效，提高了对宽禁带材料功率开关管的驱动可靠性；而且本实用新型技术方案具有优化功率开关管参数的功能的作用，对发挥宽禁带材料功率开关管的优势提供了有力的支撑。

本方案中，所述限流保护电路31包括第一电阻R1，所述第一电阻R1的第一端与所述驱动输出端OUT连接，所述第一电阻R1的第二端与所述PFC电路10的受控端IN连接。当然，所述第一保护电路31还可以接入若干电阻，以提高所述第一保护电路的工作可靠性。

所述选通控制电路32包括电压比较器A1、第二电阻R2和第三电阻R3，所述第二电阻R2的第一端与所述驱动输出端OUT连接，所述第二电阻R2的第二端与所述第三电阻R3的第一端、所述电压比较器A1的正向端互连，所述电压比较器A1的反向端与参考电压源Vref连接。所述电压比较器A1的输出端为所述选通控制电路32的输出端。

所述过压保护电路33包括串联连接的开关元件SW以及降压电路；所述开关元件SW的受控端为所述过压保护电路33的触发端；所述开关元件SW的受控端与所述选通控制电路32的输出端连接，所述开关元件SW的第一端与所述PFC电路10的受控端IN连接，所述开关元件SW的第二端通过所述降压电路接地；所述开关元件SW根据接收到所述选通控制电路32输出的信号，将所述降压电路接入所述PFC电路10的受控端IN。所述开关元件SW在此可以为电子开关，也可以为功率开关管。可以理解的是，功率开关管的具体电路连接以实现开关功能为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

在此以所述开关元件SW为常开状态举例说明，当选通控制电路32接收到的驱动电压过大，所述驱动电压经过第二电阻R2、第三电阻R3分压后接入电压比较器A1的正向端，造成电压比较器A1正向端的电压大于其反向端的电压时，所述电压比较器A1的输出端输出一控制信号，控制所述开关元件SW闭合，从而控制所述降压电路接入所述PFC电路10的受控端IN，以降低接入至PFC电路10的受控端IN的电压。

在一实施例中，所述降压电路包括钳位二极管D1，所述钳位二极管D1的阴极与所述开关元件SW的第二端连接，所述钳位二极管D1的阳极接地；当所述降压电路接入所述PFC电路10的受控端IN时，输出至PFC电路10的受控端IN的电压会受到所述钳位二极管D1的钳位作用，以对所述PFC电路10的受控端IN进行过压保护。在另一实施例中，所述降压电路包括第四电阻，所述第四电阻的第一端与所述开关元件SW的第二端连接，所述第四电阻的第二端接地。所述降压电路是通过第四电阻与所述第一电阻R1进行分压，以对所述PFC电路10的受控端IN进行过压保护。

为了进一步提高所述PFC电路10的工作稳定性，本方案设置所述驱动电路20包括分立的逆变驱动芯片以及PFC驱动芯片；所述逆变驱动芯片与所述逆变电路40电连接，以驱动所述逆变电路40工作；所述PFC驱动芯片与所述PFC电路10电连接，以驱动所述PFC电路10工作。具体地，在一实施例中，所述逆变驱动具有六个控制通道，以对应控制逆变桥中六个开关管的工作。芯片具有信号输入端(HIN1/HIN2/HIN3/LIN1/LIN2/LIN3)；以及信号输出端(LO1/LO2/LO3/HO1/HO2/HO3)；当所述逆变驱动芯片的信号输入端接收到外部MCU的控制信号时，所述逆变驱动芯片的信号输出端输出控制信号，控制对应通道的开关管导通，以控制所述逆变电路40的工作。所述PFC驱动芯片具有信号输入端以及信号输出端；当所述PFC驱动芯片的信号输入端接收到有效的控制信号时，所述PFC驱动芯片的信号输出端输出控制信号，以控制所述PFC电路10的工作。

本实用新型技术方案基于所述IPM模块100内PFC电路10包括第三代半导体功率器件，由于第三代半导体功率器件的工作特殊性，因此通过将逆变驱动芯片以及PFC驱动芯片分立设置，以使IPM模块100中逆变电路40的工作和PFC电路10的工作互相隔离，互不干扰，使得逆变驱动芯片以及PFC驱动芯片分别根据逆变电路40和PFC电路10的工作特点分别进行驱动，更加有利于提高各自的工作稳定性和可靠性。为了简化IPM内部的电路结构，本方案设置所述IPM模块100包括供电端，所述供电端为所述逆变驱动芯片以及PFC驱动芯片供电。具体地，所述供电端包括高压侧VDD和低压侧VSS。

为了进一步提高所述PFC电路10的工作可靠性以及安全性，本方案中的所述PFC驱动芯片具有过流检测端；以在所述IPM所在的电路出现过流时，所述PFC驱动芯片停止工作。可以理解的是，可以根据需要，将所述PFC电路10的过流检测端与所述IPM所在的电路的某一点进行电连接，以实现根据检测该点处的电流值，控制所述PFC驱动芯片以及PFC电路10的工作。

由于PFC开关电源的具体形式繁多，不尽相同，工作模式也不一样(CCM电流连续型、DCM不连续型、CRM临界型)因此对于本方案中，其对应的IPM模块100内部的PFC电路10也具有多种不同的结构。在一实施例中，所述PFC开关电源基于BOOST升压电路结构；所述PFC电路10包括第一开关管Q1以及第一二极管D2；所述第一开关管Q1的受控端与所述PFC驱动芯片电连接，所述第一开关管Q1的输出端供所述PFC开关电源的升压元件电连接，且所述第一开关管Q1的输出端为所述PFC输入端PFC；所述第一开关管Q1的输出端与所述第一二极管D2的阳极连接，所述第一二极管D2给的阴极为所述PFC输出端VCC1；所述第一开关管Q1的输入端接地或与负电压源连接。在该实施例中，所述升压元件为连接于所述IPM模块100外部的储能电感。为了方便对该PFC的电路工作过程进行说明，在此以该PFC电路10位于整流电路输出端和大滤波电容之间为例说明：所述第一开关管Q1在PFC驱动芯片的控制下导通时，所述储能电感储存能量，而在所述第一开关管Q1截止时，所述电感上感应出电压，并将储存其内的能量通过第一二极管D2对大滤波电容充电，输出能量；由于储能电感上的电流不能突变，就对大的滤波电容的浪涌电流起了限制作用，该电路通过控制第一开关管Q1的导通，使输入电流能跟踪输入电压的变化，从而提高了电路的功率因数。

进一步地，本方案中所述第一开关管Q1为N沟道MOS管；所述MOS管的栅极为所述第一开关管Q1的受控端；所述MOS管的漏极为所述第一开关管Q1的输出端；所述MOS管的源极为所述第一开关管Q1的输入端。当然所述MOS管也可以采用IGBT来进行替换。所述第一开关管Q1和第一二极管D2均为第三代半导体功率器件，优选地，所述第一开关管Q1和第一二极管D2均为SiC型半导体功率器件。

所述逆变电路40可以为三相逆变电路40或单项逆变电路40，在此以三相逆变电路40为例说明，所述逆变电路40包括由第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管所构成的全桥逆变电路40；其中所述第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管为MOS管，且全硅型开关管。具体逆变电路40的工作原理为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

基于上述实施例，基于上述实施例，本方案中的IPM模块100可以应用于变频家电的变频器中，当然也可以用于其他需要逆变或者PFC校正的相关电路中。所述变频家电可以为空调器、洗衣机、冰箱等。优选地，所述变频家电为空调器。该IPM模块100的具体结构参照上述实施例，由于本家用电器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，所述IPM模块100应用于空调器中的电路结构可以参照现有技术，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型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实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种IPM模块，其特征在于，包括：

逆变电路；

PFC电路，包括至少一个半导体功率器件，所述半导体功率器件采用宽禁带半导体器件，所述PFC电路具有受控端；

驱动电路，具有驱动输出端，所述驱动电路用于驱动所述PFC电路工作；

驱动保护电路，包括限流保护电路、选通控制电路以及过压保护电路；所述限流保护电路连接于所述驱动输出端和所述PFC电路的受控端之间；所述选通控制电路的输入端与所述驱动输出端连接，所述选通控制电路的输出端与所述过压保护电路的触发端连接；

其中，所述选通控制电路，用于在检测到所述驱动输出端输出至所述PFC电路的驱动电压大于预设电压值时，控制所述过压保护电路与所述PFC电路的受控端连接，以对所述PFC电路的受控端进行过压保护。

2.如权利要求1所述的IPM模块，其特征在于，所述限流保护电路包括第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述驱动输出端连接，所述第一电阻的第二端与所述PFC电路的受控端连接。

3.如权利要求1所述的IPM模块，其特征在于，所述选通控制电路包括电压比较器、第二电阻和第三电阻；所述第二电阻的第一端与所述驱动输出端连接，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端、所述电压比较器的正向端互连，所述电压比较器的反向端与参考电压源连接；所述第三电阻的第二端接地。

4.如权利要求1所述的IPM模块，其特征在于，所述过压保护电路包括串联连接的开关元件以及降压电路；所述开关元件的受控端为所述过压保护电路的触发端；

所述开关元件的受控端与所述选通控制电路的输出端连接，所述开关元件的第一端与所述PFC电路的受控端连接，所述开关元件的第二端通过所述降压电路接地；

所述开关元件根据接收到所述选通控制电路输出的信号，以将所述降压电路接入所述PFC电路的受控端。

5.如权利要求4所述的IPM模块，其特征在于，所述降压电路包括钳位二极管，所述钳位二极管的阴极与所述开关元件的第二端连接，所述钳位二极管的阳极接地；或

所述降压电路包括第四电阻，所述第四电阻的第一端与所述开关元件的第二端连接，所述第四电阻的第二端接地。

6.如权利要求1至5任意一项所述的IPM模块，其特征在于，所述IPM具有PFC输入端和PFC输出端；所述PFC电路包括第一开关管以及第一二极管；

所述第一开关管的受控端与所述驱动保护电路的输出端电连接，所述第一开关管的输出端为所述PFC输入端；所述第一开关管的输出端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管给的阴极为所述PFC输出端；

所述第一开关管的输入端接地或与负电压源连接。

7.如权利要求6所述的IPM模块，其特征在于，所述第一开关管为N沟道MOS管；所述MOS管的栅极为所述第一开关管的受控端；所述MOS管的漏极为所述第一开关管的输出端；所述MOS管的源极为所述第一开关管的输入端。

8.如权利要求1所述的IPM模块，其特征在于，所述驱动电路包括分立的逆变驱动芯片以及PFC驱动芯片；

所述逆变驱动芯片与所述逆变电路电连接，以驱动所述逆变电路工作；

所述PFC驱动芯片与所述PFC电路电连接，以驱动所述PFC电路工作。

9.如权利要求1所述的IPM模块，其特征在于，所述PFC电路中的半导体功率器件包括SiC材质半导体功率器件、GaN材质半导体功率器件、AlN材质半导体功率器件、ZnSe材质半导体功率器件中的一种或多种。

10.一种家用电器，其特征在于，所述家用电器包括如权利要求1至9任意一项所述的IPM模块，所述家用电器为空调器、或洗衣机、或冰箱。