CN209823637U - 智能功率模块及空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种智能功率模块及空调器，该智能功率模块包括：驱动芯片，驱动芯片包括多相风机驱动信号输出端及多相压缩驱动信号输出端；风机逆变桥电路，风机逆变桥电路的多个受控端与驱动芯片的多相风机驱动信号输出端一对一连接；压缩机逆变桥电路，压缩机逆变桥电路的多个受控端与驱动芯片的多相压缩驱动信号输出端一对一连接。本实用新型有利于缩小智能功率模块的体积，以及提高智能功率模块空间利用率，降低智能功率模块在电控板上的占用面积。

Description

智能功率模块及空调器

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，特别涉及一种智能功率模块及空调器。

背景技术

智能功率模块，以其高集成度、高可靠性等优势赢得越来越大的市场。智能功率模块中通常集成有驱动IC和功率器件，工作时，驱动IC将主控制器输出的逻辑信号进行放大后输出至功率器件，以驱动功率器件工作。然而，目前的驱动IC大多是分立的，分布于智能功率模块的不同区域，容易增大智能功率模块的体积，不利于智能功率模块向轻便、微小化发展。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种智能功率模块及空调器，旨在智能功率模块的体积，以及提高智能功率模块空间利用率，降低智能功率模块在电控板上的占用面积。

为实现上述目的，本实用新型提出一种智能功率模块，所述智能功率模块包括：

驱动芯片，所述驱动芯片包括多相风机驱动信号输出端及多相压缩驱动信号输出端；

风机逆变桥电路，所述风机逆变桥电路的多个受控端与所述驱动芯片的多相风机驱动信号输出端一对一连接；

压缩机逆变桥电路，所述压缩机逆变桥电路的多个受控端与所述驱动芯片的多相压缩驱动信号输出端一对一连接。

可选地，所述驱动芯片还包括PFC驱动信号输出端，所述智能功率模块还包括：

PFC功率开关模块，所述PFC功率开关模块的受控端与所述驱动芯片的PFC驱动信号输出端连接。

可选地，所述驱动芯片内集成有三相风机桥臂驱动电路，

所述风机逆变桥电路包括三相风机逆变桥电路，所述驱动芯片的三相风机桥臂驱动电路与三相所述风机逆变桥电路一对一连接。

可选地，所述驱动芯片内还集成有三相压缩机桥臂驱动电路，

所述压缩机逆变桥电路包括三相压缩机逆变桥电路，所述驱动芯片的三相压缩机桥臂驱动电路与三相所述压缩机逆变桥电路一对一连接。

可选地，所述智能功率模块还集成有整流桥，所述整流桥的输入端用于接入交流电源，所述整流桥的输出端用于输出直流电源。

可选地，所述智能功率模块还包括多个自举电容；

所述驱动芯片包括多相高压区供电电源正端和高压区供电电源负端；

所述驱动芯片中每一相的高压区供电电源正端和高压区供电电源负端之间连接有一所述自举电容；

和/或，所述智能功率模块还包括风机上拉电阻和压缩机上拉电阻，所述风机上拉电阻连接与所述驱动芯片的电源端与风机使能端之间；所述压缩机上拉电阻连接于所述驱动芯片的电源端与压缩机使能端之间。

可选地，所述智能功率模块还包括安装基板，所述安装基板的一侧表面设置有第一安装位、第二安装位和多个第三安装位；

所述驱动芯片设置于第一安装位上，所述PFC功率开关模块设置于所述第二安装位上，所述风机逆变桥电路和压缩机逆变桥电路设置于对应的所述第三安装位上。

可选地，所述智能功率模块还包括对所述驱动芯片、PFC功率开关模块、安装基板、风机逆变桥电路和压缩机逆变桥电路进行封装的封装壳体。

可选地，所述智能功率模块还包括散热器，所述安装基板具有相对设置的第一侧和第二侧，所述散热器设置于所述安装基板的第一侧；所述PFC功率开关模块、所述风机逆变桥电路和所述压缩机逆变桥电路设置于所述安装基板的第二侧。

本实用新型还提出一种空调器，包括电控板及如上所述的智能功率模块；所述智能功率模块设置于所述电控板上。

本实用新型通过将驱动压缩机逆变桥电路以及风机逆变桥电路工作的驱动电路集成于同一驱动芯片中，以形成多通道的驱动芯片，再将该驱动芯片与压缩机逆变桥电路以及风机逆变桥电路集成于一芯片封装中，形成高集成智能功率模块，驱动芯片直接受控于主控制器，将主控制器的控制信号进行放大或者逻辑转换等处理后，输出对应的驱动信号至压缩机逆变桥电路或风机逆变桥电路，本实用新型将上述三个模块的驱动电路集成于一个集成芯片中，可以减少分立的驱动电路的使用，因此可以简化桥臂驱动电路的内部结构和电路结构，从而可以降低桥臂驱动电路的体积以及设计难度。此外还可以降低智能功率模块中的各个器件的排布及布线的难度，有利于缩小智能功率模块的体积，以及提高智能功率模块空间利用率，降低智能功率模块在电控板上的占用面积。

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为本实用新型智能功率模块一实施例的电路结构示意图；

图2为本实用新型智能功率模块另一实施例的电路结构示意图；

图3为本实用新型智能功率模块一实施例的结构示意图；

图4为本实用新型智能功率模块另一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

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智能功率模块。

该智能功率模块，即IPM(Intelligent Power Module)适用于驱动电机的变频器及各种逆变电源中，以实现变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动等功能。尤其适用于驱动空调、冰箱等压缩机的电机工作。在应用于变频空调中时，由于变频驱动大多数情况下其算法基本已经固化，为了节省体积、提高抗干扰能力、减轻外围电控版设计工作量，会将功率器件集成到一线路板上，形成智能功率模块，与传统分立方案相比，智能功率模块以其高集成度、高可靠性等优势赢得越来越大的市场。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。

参照图1或图2，在本实用新型一实施例中，该智能功率模块包括：

驱动芯片10，所述驱动芯片10包括多相风机驱动信号输出端、多相压缩驱动信号输出端及PFC驱动信号输出端；

压缩机逆变桥电路20，所述压缩机逆变桥电路20的多个受控端与所述驱动芯片10的多相压缩驱动信号输出端一对一连接；

风机逆变桥电路30，所述风机逆变桥电路30的多个受控端与所述驱动芯片10的多相风机驱动信号输出端一对一连接。

PFC功率开关模块40，其受控端与所述驱动芯片10的PFC驱动信号输出端连接。

本实施例中，风机逆变桥电路30及压缩机逆变桥电路20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，多个功率开关管组成功率逆变桥电路10，用于驱动风机、压缩机等负载工作。

驱动芯片10为封装为一个HVIC芯片，HVIC芯片中根据风机逆变桥电路30、压缩机逆变桥电路20的相数，集成对应路数的驱动电路，并且在驱动芯片10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。驱动芯片10的输入端与主控制器100，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驱动芯片10，以根据主控制器100的控制信号驱动风机逆变桥电路20和压缩机逆变桥电路10中的功率开关管导通/关断，从而驱动风机、压缩机、电机等负载工作。主控制器100独立于智能功率模块200至外，在实际应用时，主控制器100和智能功率模块200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100可以集成于智能功率模块200中，以提高智能功率模块的集成度。

本实施例以风机逆变桥电路30及压缩机逆变桥电路20均采用IGBT，驱动芯片10采用HVIC芯片为例进行说明。其中，所述HVIC芯片的电源端VDD为压缩机逆变桥电路20、风机逆变桥电路30的低压区供电正端，所述HVIC芯片的上桥臂信号端HIN1、HIN2及HIN3分别为接收驱动压缩机逆变桥电路20工作的控制信号的U相上桥臂输入端、V相上桥臂输入端及W相上桥臂输入端，所述HVIC芯片的下桥臂信号端LIN1、LIN2及LIN3分别为接收驱动压缩机逆变桥电路20工作的控制信号的U相下桥臂输入端、V相下桥臂输入端及W相下桥臂输入端，所述HVIC芯片的接地端VSS作为压缩机功率模块及风机功率模块的低压区供电负端，VDD-GND电压一般为15V。所述HVIC芯片的第一供电正端VB1作为压缩机功率模块的U相高压区供电正端；所述HVIC芯片的第一高压区控制端HO1与所述IGBT管101的栅极相连；所述HVIC芯片的第一供电负端VS1与所述IGBT管101的发射极、所述IGBT管1114的集电极作为所述压缩机功率模块的U相高压区供电负端UVS；所述自举电容C11连接于所述压缩机率模块的U相高压区供电正端UVB与U相高压区供电负端UVS之间。所述HVIC芯片的第二供电正端VB2作为所述压缩机功率模块的V相高压区供电正端；所述HVIC芯片的第二高压区控制端HO2与所述IGBT管102的栅极相连；所述HVIC芯片的第二供电负端与所述IGBT管102的集电极、所述IGBT管105的发射极作为智能功率模块的V相高压区供电负端；所述自举电容C12连接于所述压缩机功率模块的V相高压区供电正端VVB与V相高压区供电负端VVS之间。所述HVIC芯片的第三供电正端VB3作为所述压缩机功率模块的W相高压区供电正端；所述HVIC芯片的第三高压区控制端HO3与所述IGBT管103的栅极相连；所述HVIC芯片的第三供电负端与所述IGBT管103的集电极、所述IGBT管106的发射极共接作为所述压缩机功率模块的W相高压区供电负端WVS；所述自举电容C13连接于智能功率模块的W相高压区供电正端WVB与W相高压区供电负端WVS之间。所述HVIC芯片的第一低压区控制端LO1、第二低压区控制端LO2及第三低压区控制端LO3分别与所述IGBT管104的栅极、所述IGBT管105的栅极以及所述IGBT管106的栅极相连；所述IGBT管101的发射极与所述IGBT管102的发射极、所述IGBT管103的发射极共接所形成的共接点作为所述智能功率模块的高电压输入端P，高电压输入端P一般接300V。所述IGBT管104的集电极作为所述压缩机功率模块的U相低电压参考端UN，所述IGBT管105的集电极作为所述压缩机功率模块的V相低电压参考端VN，所述IGBT管106的集电极作为所述压缩机功率模块的W相低电压参考端WN。输入端HIN1、HIN2、HIN3和LIN1、LIN2、LIN3、PFCIN的0或5V的逻辑输入信号进行逻辑信号转换后，分别传到输出端HO1、HO2、HO3和LO1、LO2、LO3，其中HO1是VS1或VS1+15V的逻辑输出信号、HO2是VS2或VS2+15V的逻辑输出信号、HO3是VS3或VS3+15V的逻辑输出信号，LO1、LO2、LO3是0或15V的逻辑输出信号。此外，HVIC电路中还可以集成桥臂对管互锁电路，从而保证同一相的输入信号不会同时为高电平，即HIN1和LIN1、HIN2和LIN2、HIN3和LIN3不会同时出现高电平。

所述HVIC芯片的上桥臂信号端FHIN1、FHIN2及FHIN3分别为接收驱动风机逆变桥电路30工作的控制信号的U相上桥臂输入端、V相上桥臂输入端及W相上桥臂输入端，所述HVIC芯片的下桥臂信号端FLIN1、FLIN2及FLIN3分别为接收驱动风机逆变桥电路30工作的控制信号的U相下桥臂输入端、V相下桥臂输入端及W相下桥臂输入端，所述HVIC芯片的接地端VSS作为风机功率模块及风机功率模块的低压区供电负端，VDD-GND电压一般为15V。所述HVIC芯片的第一供电正端VB1作为风机功率模块的U相高压区供电正端；所述HVIC芯片的第一高压区控制端FHO1与所述IGBT管101的栅极相连；所述HVIC芯片的第一供电负端VS1与所述IGBT管201的发射极、所述IGBT管204的集电极作为所述风机功率模块的U相高压区供电负端UVS；所述自举电容C21连接于所述风机率模块的U相高压区供电正端UVB与U相高压区供电负端UVS之间。所述HVIC芯片的第二供电正端VB2作为所述风机功率模块的V相高压区供电正端；所述HVIC芯片的第二高压区控制端FHO2与所述IGBT管202的栅极相连；所述HVIC芯片的第二供电负端与所述IGBT管202的集电极、所述IGBT管205的发射极作为智能功率模块的V相高压区供电负端；所述自举电容C22连接于所述风机功率模块的V相高压区供电正端FVVB与V相高压区供电负端FVVS之间。所述HVIC芯片的第三供电正端VB3作为所述风机功率模块的W相高压区供电正端；所述HVIC芯片的第三高压区控制端FHO3与所述IGBT管203的栅极相连；所述HVIC芯片的第三供电负端与所述IGBT管203的集电极、所述IGBT管206的发射极共接作为所述风机功率模块的W相高压区供电负端WVS；自举电容C22连接于风机功率模块的W相高压区供电正端FWVB与W相高压区供电负端之间FWVS。所述HVIC芯片的第一低压区控制端FLO1、第二低压区控制端FLO2及第三低压区控制端FLO3分别与所述IGBT管204的栅极、所述IGBT管205的栅极以及所述IGBT管206的栅极相连；所述IGBT管201的发射极与所述IGBT管202的发射极、所述IGBT管203的发射极共接所形成的共接点作为所述智能功率模块的高电压输入端P，高电压输入端P一般接300V。所述IGBT管204的集电极作为所述风机功率模块的U相低电压参考端UN，所述IGBT管205的集电极作为所述风机功率模块的V相低电压参考端VN，所述IGBT管206的集电极作为所述风机功率模块的W相低电压参考端WN。输入端FHIN1、FHIN2、FHIN3和FLIN1、FLIN2、FLIN3、PFCIN的0或5V的逻辑输入信号进行逻辑信号转换后，分别传到输出端FHO1、FHO2、FHO3和FLO1、FLO2、FLO3，其中FHO1是VS1或VS1+15V的逻辑输出信号、FHO2是VS2或VS2+15V的逻辑输出信号、FHO3是VS3或VS3+15V的逻辑输出信号，FLO1、FLO2、FLO3是0或15V的逻辑输出信号。此外，HVIC电路中还可以集成桥臂对管互锁电路，从而保证同一相的输入信号不会同时为高电平，即FHIN1和FLIN1、FHIN2和FLIN2、FHIN3和FLIN3不会同时出现高电平。

本实施例中，驱动芯片10中还集成有PFC功率开关模块40的驱动电路，PFC功率开关模块40中，可以仅将功率开关管集成于智能功率模块中，也可以将二极管、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PFC功率开关模块40内集成有功率开关管301及二极管D31。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等控制芯片的工作电压，以为主控制器等电路模块提供工作电压。驱动芯片10根据MCU输出的控制信号，驱动风机逆变桥电路30和压缩机逆变桥电路20中的功率开关管导通/关断，以驱动风机、压缩机、电机等负载工作。可以理解的是，由于驱动芯片10内集成有驱动风机及压缩机，在一些实施例中，还可以将驱动PFC功率模块工作的驱动电路也集成于驱动芯片10中，也即将上述三个模块的驱动电路集成于一个集成芯片中，可以减少分立的驱动电路的使用，或者采用两个或者三个驱动芯片10分别驱动风机逆变桥电路30、压缩机逆变桥电路20及PFC功率模块工作，本实施例可以实现智能功率模块的高度集成化，可以免去单个驱动芯片10的制程，从而降低智能功率模块的电器设备的生产成本。同时还可以简化桥臂驱动电路的内部结构和电路结构，从而可以降低高集成智能功率模块的体积以及设计难度，并且降低高集成智能模块中的各个器件的排布及布线的难度，有利于提高高集成智能功率模块空间利用率。

本实用新型通过将驱动PFC功率开关模块40、压缩机逆变桥电路20以及风机逆变桥电路30的驱动电路集成于同一驱动芯片10中，以形成多通道的驱动芯片10，再将该驱动芯片10与PFC功率开关模块40、压缩机逆变桥电路20以及风机逆变桥电路30集成于一个芯片封装中，形成高集成智能功率模块，驱动芯片10直接受控于主控制器，将主控制器的控制信号进行放大或者逻辑转换等处理后，输出对应的驱动信号至PFC功率开关模块40、压缩机逆变桥电路20或风机逆变桥电路30，本实用新型将上述三个模块的驱动电路集成于一个集成芯片中，可以减少分立的驱动电路的使用，因此可以简化桥臂驱动电路的内部结构和电路结构，从而可以降低桥臂驱动电路20的体积以及设计难度。此外还可以降低智能功率模块中的各个器件的排布及布线的难度，有利于缩小智能功率模块的体积，以及提高智能功率模块空间利用率，降低智能功率模块在电控板上的占用面积。

参照图1或图2，在一些实施例中，HVIC芯片还可以集成有自举电路，所述自举电路可以采用MOS管、二极管、电容等元件来实现。在一些实施例中，在HVIC芯片的每一驱动信号输出端与对应的IGBT之间还串联有电阻(R11～R16、R21～R26、R301)。

智能功率模块中还集成有滤波电容，且分别记为电容C31、C32、C33、C34。各滤波电容设置于驱动芯片10的电源端与接地端之间。

驱动芯片10的作用在于：将高压侧输入端HIN1、HIN2、HIN3的0或5V的逻辑输入信号分别传到高压侧输出端HO1、HO2、HO3，低压侧输入端LIN1、LIN2、LIN3的信号分别传到低压侧输出端LO1、LO2、LO3，其中HO1是VS1或VS1+15V的逻辑输出信号、HO2是VS2或VS2+15V的逻辑输出信号、HO3是VS3或VS3+15V的逻辑输出信号，LO1、LO2、LO3是0或15V的逻辑输出信号。

参照图1或图2，在一实施例中，所述驱动芯片10内集成有三相风机桥臂驱动电路，

所述风机逆变桥电路30包括三相风机逆变桥电路30，所述驱动芯片10的三相风机桥臂驱动电路与三相所述风机逆变桥电路30一对一连接。

以及，所述驱动芯片10内还集成有三相压缩机桥臂驱动电路，

所述压缩机逆变桥电路包括三相逆变桥电路，所述驱动芯片10的三相压缩机桥臂驱动电路与三相所述压缩机逆变桥电路20一对一连接。

本实施例中，风机逆变桥电路30及压缩机逆变桥电路20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，本实施例中，压缩机逆变桥电路和风机逆变桥电路30包括三相逆变桥电路10。其中，各功率开关管可以采用MOS管或者IGBT来实现。多个功率开关管组成功率逆变桥电路10，用于驱动风机、压缩机等负载工作，各个功率开关管设置在电路布线层62对应的安装位上后，可通过焊锡等导电材料与电路布线层62实现电连接，并形成电流回路。各功率开关管还可以通过贴片工艺贴设于电路布线层62对应的安装位上，并通过电路布线层62及金属绑线与各电路元件之间形成电流回路逆变桥电路10。

驱动芯片10为封装为一个HVIC芯片，HVIC芯片中根据风机逆变桥电路30、压缩机逆变桥电路20的相数，集成对应路数的驱动电路，例如在风机逆变桥电路30、压缩机逆变桥电路20均采用三相逆变桥电路来实现时，驱动芯片10中集成有六路风机桥臂驱动电路、六路压缩机桥臂驱动电路，以及一路PFC功率驱动电路，六路风机桥臂驱动电路和六路压缩机桥臂驱动电路中均包括三相上桥臂驱动电路和三相下桥臂驱动电路，高压侧驱动电路100包括三相高压侧驱动单元，每一相高压侧驱动单元的输出端均经高压侧信号输出端HO与对应的一个上桥臂功率管连接。低压侧驱动电路200包括三相低压侧驱动单元，每一相低压侧驱动单元的输出端均经高压侧信号输出端HO与对应的一个下桥臂功率管连接。三相上桥臂驱动电路和三相下桥臂驱动电路可以采用与门、或门、非门等门电路构成的逻辑电路、滤波电路等来实现。

参照图2，在一实施例中，所述驱动芯片10还集成有整流桥50，所述整流桥50的输入端用于接入交流电源，所述整流桥50的输出端用于输出直流电源。

具体地，整流桥50设置于所述电路布线层51的安装位上。所述高集成智能功率模块还包括整流桥50，所述整流桥50设置于所述第四安装位上。

本实施例中，整流桥50可以采用四个贴片二极管来组合实现，四个贴片二极管并通过电路布线层51和金属引线实现电连接，四个贴片二极管组成的整流桥50将输入的交流电转换成直流电后输出至功率开关管，以为功率开关管供电。

参照图1或图2，在一实施例中，所述智能功率模块还包括风机上拉电阻R31和压缩机上拉电阻R32，所述风机上拉电阻R31连接与所述驱动芯片10的电源端与风机使能端之间；所述压缩机上拉电阻R32连接于所述驱动芯片10的电源端与压缩机使能端之间。

参照图3或图4，在一实施例中，所述智能功率模块还包括安装基板60，所述安装基板60的一侧表面设置有第一安装位、第二安装位和多个第三安装位；

所述驱动芯片10设置于第一安装位上，所述PFC功率开关模块40设置于所述第二安装位上，所述风机逆变桥电路30和压缩机逆变桥电路20设置于对应的所述第三安装位上。

进一步地，上述实施例中，所述安装基板60包括：

散热基板61；

电路布线层62，设置于所述散热基板61的一侧表面，所述电路布线层62形成有供所述桥臂驱动电路20安装的第三安装位；

所述智能功率模块还包括绝缘层63，所述绝缘层63夹设于所述电路布线层62与所述散热基板61之间。

本实施例中，安装基板60上设置有电路布线层62，电路布线层62根据智能功率模块的风机逆变桥电路30和压缩机逆变桥电路20、驱动芯片10及PFC功率开关模块40等电路设计，在安装基板60上形成对应的线路以及对应供智能功率模块中的各电子元件安装的安装位，即焊盘。具体地，在安装基板60上设置好绝缘层63后，将铜箔铺设在绝缘层63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62。在将功率器件中各电路模块的电子元件集成于安装基板60上的电路布线层62后，还可以通过金属绑线实现风机逆变桥电路30和压缩机逆变桥电路20、驱动芯片10及PFC功率开关模块40之间的电气连接。

当安装基板60在采用氮化铝陶瓷基板来实现时，氮化铝陶瓷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62。在采用金属材质制成的基板时，基板包括金属散热层、铺设在金属散热层上的绝缘层63及形成于绝缘层63上的电路布线层62。本实施例中，安装基板60可选为单面布线板。所述绝缘层63夹设于所述电路布线层62与所述金属安装基板60之间。该绝缘层63用于实现电路布线层62与金属安装基板60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器件正常工作，降低周围环境中的电磁辐射对智能功率模块中的电子元件的干扰影响。

参照图3或图4，在一些实施例中，安装基板60上还可以根据安装基板60的材质设置绝缘层63，例如在安装基板60采用铝材或者铜材等具有导电性能的材质来实现时，绝缘层63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60与电路布线层62之间的固定连接且绝缘。绝缘层63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63来实现。

可以理解的是，由于本实施例的智能功率模块无需设置驱动IC，在制作安装基板60和电路布线层时，无需考虑功率器件对驱动IC的电磁干扰，因此可以降低电路布线层的布线难度。并且，驱动IC为非功率器件，其产生的热量也小于功率器件，在无需设置驱动IC时，也无需考虑驱动IC与功率器件之间的隔热设置。

参照图3或图4，在一实施例中，所述智能功率模块还包括对所述驱动芯片10、PFC功率开关模块40、安装基板60、风机逆变桥电路30和压缩机逆变桥电路20进行封装的封装壳体70。

本实施例中，封装壳体70可以采用环氧树脂、氧化铝、导热填充材料等材料制成，其中，导热填充材料可以是氮化硼、氮化铝材质，氮化铝和氮化硼的绝缘性较好，且导热率较高，耐热性及热传导性较佳，使得氮化铝和氮化硼有较高的传热能力。在制作封装壳体70时，可以将环氧树脂、氧化铝、氮化硼或者氮化铝等材料进行混料，然后将混合好的封装材料进行加热；待冷却后，粉碎所述封装材料，再以锭粒成型工艺将封装壳体70材料进行轧制成形，以形成封装壳体70后将PFC功率开关模块40、三相桥电路和桥臂驱动电路封装在封装壳体70内。或者通过注塑工艺将PFC功率开关模块40、三相桥电路和桥臂驱动电路封装在封装壳体70内。

智能功率模块中，可以将所述封装壳体70罩设于所述安装基板60及所述功率组件上。使得安装基板60的下表面裸露在封装件外，而加速功率元件的散热。若智能功率模块还设置有散热器80来给功率器件散热，则可以将封装壳体70包裹于所述安装基板60及所述功率组件的外周，以使功率模块与安装基板60及功率组件一体成型设置。

参照图4，在一实施例中，所述智能功率模块还包括散热器80，所述安装基板60具有相对设置的第一侧和第二侧，所述散热器80设置于所述安装基板60的第一侧；所述PFC功率开关模块40、所述风机逆变桥电路30和所述压缩机逆变桥电路20设置于所述安装基板60的第二侧。

本实施例中，安装基板60为单面板，散热器80与PFC功率开关模块40、所述风机逆变桥电路30和所述压缩机逆变桥电路20以及驱动芯片10等电子元件分设在安装基板60的两侧。散热器80可以采用铝质、铝合金等散热效果较好的高导热材料制得，以使得三相逆变桥电路中的功率器件产生的热量通过安装基板60传导至散热器80上，进一步增大功率器件产生的热量与空气的接触面积，提高散热速率。所述散热器80还可意设置有散热器80本体及多个散热叶片，多个所述散热叶片间隔设置于所述散热器80本体的一侧。如此设置，可以增加散热器80与空气的接触面积，也即在散热器80工作时，增加散热器80上的热量与空气的接触面积，以加快散热器80的散热速率。同时还可以减少散热器80的物料，避免散热片因材料应用过多，造成成本过高。

参照图1至图4，在一实施例中，智能功率模块中还集成有过流、过压、过热等故障保护电路(图未示出)。故障保护电路可以通过检测风机的输出电流来判断风机是否过流，并将过流保护信号反馈至主控制器，以使主控制器根据故障保护电路输出的过流保护信号驱动智能功率模块工作。上述实施例中，故障保护电路还可以通过检测直流母线电压来实现对压缩机的过压保护，通过检测智能功率模块的温度来实现对智能功率模块的过热保护，过压保护、过温保护的电路可以采用电压传感器、温度传感器、电阻、比较器等电子元件来构成上述保护电路。

本实用新型还提出一种空调器，所述空调器包括电控板(图未示出)、主控制器(图未示出)及如上所述的智能功率模块；所述主控制器设置和所述智能功率模块设置于所述电控板上，并通过设置于所述电控板上的电路布线电连接。该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，由于在本实用新型空调器中使用了上述智能功率模块，因此，本实用新型空调器的实施例包括上述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。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，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实用新型构思下，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)

1.一种智能功率模块，其特征在于，所述智能功率模块包括：

驱动芯片，所述驱动芯片包括多相风机驱动信号输出端及多相压缩驱动信号输出端；

风机逆变桥电路，所述风机逆变桥电路的多个受控端与所述驱动芯片的多相风机驱动信号输出端一对一连接；

压缩机逆变桥电路，所述压缩机逆变桥电路的多个受控端与所述驱动芯片的多相压缩驱动信号输出端一对一连接。

2.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述驱动芯片还包括PFC驱动信号输出端，所述智能功率模块还包括：

PFC功率开关模块，所述PFC功率开关模块的受控端与所述驱动芯片的PFC驱动信号输出端连接。

3.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述驱动芯片内集成有三相风机桥臂驱动电路，

所述风机逆变桥电路包括三相风机逆变桥电路，所述驱动芯片的三相风机桥臂驱动电路与三相所述风机逆变桥电路一对一连接。

4.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述驱动芯片内还集成有三相压缩机桥臂驱动电路，

所述压缩机逆变桥电路包括三相压缩机逆变桥电路，所述驱动芯片的三相压缩机桥臂驱动电路与三相所述压缩机逆变桥电路一对一连接。

5.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述智能功率模块还集成有整流桥，所述整流桥的输入端用于接入交流电源，所述整流桥的输出端用于输出直流电源。

6.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述智能功率模块还包括多个自举电容；

所述驱动芯片包括多相高压区供电电源正端和高压区供电电源负端；

所述驱动芯片中每一相的高压区供电电源正端和高压区供电电源负端之间连接有一所述自举电容；

和/或，所述智能功率模块还包括风机上拉电阻和压缩机上拉电阻，所述风机上拉电阻连接与所述驱动芯片的电源端与风机使能端之间；所述压缩机上拉电阻连接于所述驱动芯片的电源端与压缩机使能端之间。

7.如权利要求2所述的智能功率模块，其特征在于，所述智能功率模块还包括安装基板，所述安装基板的一侧表面设置有第一安装位、第二安装位和多个第三安装位；

所述驱动芯片设置于第一安装位上，所述PFC功率开关模块设置于所述第二安装位上，所述风机逆变桥电路和压缩机逆变桥电路设置于对应的所述第三安装位上。

8.如权利要求7所述的智能功率模块，其特征在于，所述智能功率模块还包括对所述驱动芯片、PFC功率开关模块、安装基板、风机逆变桥电路和压缩机逆变桥电路进行封装的封装壳体。

9.如权利要求7所述的智能功率模块，其特征在于，所述智能功率模块还包括散热器，所述安装基板具有相对设置的第一侧和第二侧，所述散热器设置于所述安装基板的第一侧；所述PFC功率开关模块、所述风机逆变桥电路和所述压缩机逆变桥电路设置于所述安装基板的第二侧。

10.一种空调器，其特征在于，包括电控板及如权利要求1至9任意一项所述的智能功率模块；

所述智能功率模块设置于所述电控板上。