CN212413040U - 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：安装基板，安装基板的一侧表面设置有安装位；上桥功率开关管及下桥功率开关管，分别设置于安装基板对应的安装位上；上桥驱动芯片及下桥驱动芯片，上桥驱动芯片叠设于上桥功率开关管上；下桥驱动芯片叠设于下桥功率开关管上；其中，下桥驱动芯片包括电源输入端、基准电压输入端及控制信号输入端，下桥驱动芯片用于将控制信号输入端接入的控制信号对应的电压值调整为与基准电压输入端相对应的电压值；基准电压输入端的电压值与电源输入端接入的电压值对应。

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

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。为此，空调、冰箱等耗能较大的制冷设备大多采用变频器技术来实现降低能耗，而在变频技术中，智能功率模块成为必不可少的一个核心器件。

目前，智能功率模块由于其内部集成了逆变电路、驱动电路，有的甚至集成有控制芯片，使得其在电器设备的电控板中所占体积较大，因此如何缩小智能功率模块的体积，成为研究人员的努力方向。

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，旨在提高智能功率模块的兼容性。

为实现上述目的，本实用新型一种智能功率模块，所述智能功率模块包括：

安装基板，所述安装基板的一侧表面设置有安装位；

上桥功率开关管及下桥功率开关管，分别设置于所述安装基板对应的安装位上；

上桥驱动芯片及下桥驱动芯片，所述上桥驱动芯片叠设于所述上桥功率开关管上；所述下桥驱动芯片叠设于所述下桥功率开关管上；其中，所述下桥驱动芯片包括电源输入端、基准电压输入端及控制信号输入端，所述下桥驱动芯片用于将控制信号输入端接入的控制信号对应的电压值调整为与所述基准电压输入端相对应的电压值；所述基准电压输入端的电压值与所述电源输入端接入的电压值对应。

可选地，所述下桥驱动芯片内集成有：

第一施密特触发器、第一延迟滤波器、第二施密特触发器、第二延迟滤波器、死区和防贯通保护电路、延时电路及低压侧输出电路；

所述第一施密特触发器的输入端和所述第二施密特触发器的输入端分别与所述控制信号输入端连接，所述第一施密特触发器的输出端与所述第一延迟滤波器的输入端连接，所述第二施密特触发器的输出端与所述第二延迟滤波器的输入端连接；

所述第一延迟滤波器的输出端和所述第二延迟滤波电路的输出端分别与所述死区和防贯通保护电路的输入端连接；

所述死区和防贯通保护电路的输出端依次与所述延时电路及所述低压侧输出电路连接，所述低压侧输出电路的输出端与所述下桥功率开关管的受控端连接。

可选地，所述下桥驱动芯片内集成有：

ESD防护电路，所述ESD防护电路串联设置于所述控制信号输入端与所述第一施密特触发器的输入端之间；

和/或，所述ESD防护电路串联设置于所述控制信号输入端与所述第二施密特触发器的输入端之间。

可选地，所述上桥驱动芯片内集成有：

电位平移电路、脉冲转换电路、方波还原电路、高压侧输出电路及所述自举电路，电位平移电路的输出端与所述区和防贯通保护电路的输出端连接，所述电位平移电路的输出端依次与所述脉冲转换电路、方波还原电路及高压侧输出电路的输入端连接，所述高压侧输出电路的输出端与所述上桥功率开关管的受控端连接；所述自举电路的输入端与所述电源输入端连接，所述自举电路的输出端与所述脉冲转换电路连接。

可选地，所述上桥驱动芯片内还集成有：

欠压保护电路，所述欠压保护电路的检测端与所述电源输入端及所述上桥功率开关管的输入端连接。

可选地，所述上桥驱动芯片内还集成有：

过流保护电路，所述过流保护电路的检测端与所述电源输入端及所述上桥功率开关管的输入端连接。

可选地，所述方波还原电路包括第一MOS管、第二MOS管、第一电阻及第二电阻，所述第一MOS管的受控端及第二MOS管的受控端连接，第一MOS管的漏极经所述第一电阻与所述电源输入端连接；所述第二MOS管的漏极经所述第二电阻与所述电源输入端连接；所述第一MOS管的漏极和所第二MOS管的漏极还分别与所述高压侧输出电路的输入端连接；所述第一MOS管的源极和所第二MOS管的源极接地。

可选地，安装基板具有相对的第一端和第二端，所述安装基板自所述第一端至第二端依次包括第一安装区、第二安装区和第三安装区；

所述上桥功率开关管及下桥功率开关管的数量均为多个；

所述上桥驱动芯片的数量与所述上桥功率开关管的数量对应，所述下桥驱动芯片的数量与所述下桥功率开关管的数量对应；

多个所述上桥功率开关管及所述下桥功率开关管构成三相功率单元，三相所述功率单元对应设置于所述第一安装区、第二安装区和第三安装区内。

可选地，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基板上，以对上桥功率开关管、下桥功率开关管、上桥驱动芯片及下桥驱动芯片进行封装。

本实用新型还提出一种空调器，包括如上所述的智能功率模块。

本实用新型通过将上桥功率开关管及下桥功率开关管，分别设置于所述安装基板对应的安装位上；并将上桥驱动芯片及下桥驱动芯片，所述上桥驱动芯片叠设于所述上桥功率开关管上；所述下桥驱动芯片叠设于所述下桥功率开关管上；本实用新型的下桥驱动芯片可以将控制信号输入端接入的控制信号对应的电压值调整为为与所述基准电压输入端相对应的电压值，以提高上桥驱动芯片和下桥驱动芯片的兼容性；其中所述基准电压输入端的电压值与所述电源输入端接入的电压值对应。本实用新型提高了智能功率模块的对外接控制信号电压值的兼容性。

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示意图；

图2为本实用新型智能功率模块另一实施例的结构示意图；

图3为图1中下桥驱动芯片一实施例的结构示意图；

图4为图1中上桥驱动芯片一实施例的结构示意图；

图5为本实用新型智能功率模块一实施例的电路结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	安装基板	210	电位平移电路
21	上桥功率开关管	220	脉冲转换电路
				22	下桥功率开关管	230	方波还原电路
31	上桥驱动芯片	240	高压侧输出电路
				32	下桥驱动芯片	250	自举电路
110	第一施密特触发器	260	欠压保护电路
				120	第一延迟滤波器	270	过流保护电路
130	第二施密特触发器	M1	第一MOS管
				140	第二延迟滤波器	M2	第二MOS管
150	死区和防贯通保护电路	R1	第一电阻
				160	延时电路	R2	第二电阻
170	低压侧输出电路	40、50、60	三相功率单元
				180	ESD防护电路

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。

本实用新型提出一种智能功率模块，该功率模块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。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。

参照图1至图5，在本实用新型一实施例中，该智能功率模块包括：

安装基板10，所述安装基板10的一侧表面设置有安装位；

上桥功率开关管21及下桥功率开关管22，分别设置于所述安装基板10对应的安装位上；

上桥驱动芯片31及下桥驱动芯片32，所述上桥驱动芯片31叠设于所述上桥功率开关管21上；所述下桥驱动芯片32叠设于所述下桥功率开关管22上；其中，所述下桥驱动芯片32包括基准电压输入端Vreg及控制信号输入端Hin、Lin，所述下桥驱动芯片32用于电压值调整为与所述基准电压输入端Vreg相对应的电压值；所述基准电压输入端Vreg的电压值与所述电源输入端VCC接入的电压值对应。

本实施例中，安装基板10为功率开关管和驱动芯片的载体，安装基板10可以采用铝或铝质合金、铜或铜质合金等金属材料所制成的基板实现，本实施例优选采用铜基板来实现。安装基板10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。当然在其他实施例中，安装基板10还可以采用引线框架或者氮化铝陶瓷基板来实现，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。本实施例中，安装基板10可选为单面布线板。

安装基板10包括散热层、电路布线层及绝缘层，电路布线层及绝缘层可以依次叠设与散热层上，或者在另一实施例中，散热层与电路布线层依次形成于绝缘层上。

电路布线层可选采用柔性覆铜层，柔性覆铜层上形成有供智能功率模块的电子元件安装的安装位，具体可根据智能功率模块的电路设计，在安装基板10上形成对应的电路走线以及对应供功率组件中的各电子元件安装的安装位，即焊盘。功率开关管对应设置于柔性覆铜层的安装位上，并通过焊锡、金属绑线等导电材料与电路布线层实现电连接，形成电流回路。绝缘层可选采用PI膜等绝缘材料制得的绝缘层来实现。

在制作安装基板10时，可以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。在将功率开关管中各电路模块的电子元件集成于散热基板上的电路布线层后，还可以通过金属绑线实现各电路模块之间的电气连接。或者，可以采用铜或铜质合金直接压延制作成线路及安装位，再通过设备将线路及安装位通过热压工艺压合在PI膜上。

在制作散热层时，可以采用分立的金属基板或者陶瓷基板，并将形成有电路布线层的绝缘层通过热压工艺或者采用导热粘合胶、等将金属基板与绝缘层贴合形成于一体，实现安装基板10的制作。或者，采用铜或者铜质合金在柔性绝缘层上直接形成该散热层。

所述上桥功率开关管21及下桥功率开关管22的数量为均多个，所述上桥驱动芯片31的数量与所述上桥功率开关管21的数量对应，所述下桥驱动芯片32的数量与所述下桥功率开关管22的数量对应。

本实施例中，在上桥功率开关管21及下桥功率开关管22设置为多个时，多个上桥功率开关管21及下桥功率开关管22设置于所述安装基板10对应的安装位上；

每一所述上桥驱动芯片31叠设于一所述上桥功率开关管21上。每一下桥驱动芯片32叠设于一下桥功率开关管22上。

上桥功率开关管21及下桥功率开关管22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，功率开关管以包括四个所述功率开关管，也可以包括六个所述功率开关管(Q1～Q6)，对应六个功率开关管设置有六个驱动芯片(U1～U6)六个功率开关管组成逆变电路，六个驱动芯片包括六个控制信号输入端LIN1、LIN2、LIN3、HIN1、HIN2和HIN3，以及电源输入端VDD1、VDD2、VDD3自举高压侧脚(VB1、VB2、VB3)、自举低压侧脚(VS1、VS2、VS3)、接地脚(COM)故障输出脚(FAULT)、下桥驱动信号输入脚(LIN1、LIN2、LIN3)、反馈脚，从而应用在逆变电源、变频器、制冷设备、冶金机械设备、电力牵引设备等电器设备中，特别是变频家用电器中。在智能功率模块工作时，驱动芯片输出相应的PWM控制信号，以驱动控制对应的功率开关管导通/截止，从而输出驱动电能，以驱动电机等负载工作。本实施例可选采用六个功率开关管组成三相逆变桥电路，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。

上桥驱动芯片31及小桥驱动芯片用于在智能功率模块工作时，上桥驱动芯片31和/或小桥驱动芯片输出相应的控制信号，以控制对应的功率开关管导通，从而输出驱动电能，以驱动电机等负载工作。在驱动功率开关管导通时，给功率开关管提供充电电流，以使功率开关管的栅源极间电圧迅速上升至所需值，保证功率开关管开关能快速导通。并在功率开关管导通期间保证功率开关管的栅源极间电圧维持稳定，以使功率开关管可靠导通。本实施例中，一个上桥驱动芯片31驱动一个上桥功率开关管21，一个下桥驱动芯片32驱动一个下桥功率开关管22相较于采用一个集成的驱动芯片来同时驱动多个功率开关管，本实施例驱动芯片的算法简单，可以提高功率开关管的响应速度，并且每个驱动芯片独立驱动一个功率开关管，可以较好的监测该功率开关管的工作状态，从而提高智能功率模块的可靠性。

需要说明的是，驱动芯片和功率开关管大多采用独立封装，且驱动芯片和功率开关管之间采用平面型设计，也即平铺布局模式，需要满足的最短安全线距以及各个芯片与功率开关管所占的总面积限制了整体面积的进一步减小。驱动芯片和功率开关管需要通过PCB板上的电路布线层和焊接材料实现电气连接，这样，PCB板的面积较大，且需要的引线也较长，使得每个封装以及PCB板都会有引入寄生电感的焊线和引线，这些寄生电感会带来开关损耗、振铃和可靠性等问题。

为此，本实施例中，驱动芯片中的每一驱动芯片叠设于一功率开关管上，如此设置，使得驱动功率开关管与驱动芯片形成堆叠结构而一体设置，安装基板10上可以减少驱动芯片的安装位的设置，从而使得安装基板10的面积减小，进而缩短功率开关管和驱动芯片之间的空间距离，使得智能功率模块的可以进一步减小尺寸。驱动芯片堆叠于功率开关管上，驱动芯片与功率开关管之间可以实现垂直走线，使得电路走线较短，使得驱动芯片能够更快更有效的监控功率开关管的工作状态，例如是否发热严重，进而及时动作，以避免智能功率模块被损坏，提高系统的可靠性。并且，还缩短了功率开关管与驱动芯片之间焊线和引线的物理连接距离，减少了由焊线和引线引入的寄生电感。从而解决了功率开关管和驱动芯片采用平铺布局模式，增加的焊线和引线引入的寄生电感带来开关损耗、振铃的问题。智能功率模块体积较小，抗干扰能力强，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、冰箱等压缩机和风机的电机工作。

可以理解的是，外接的微控制器的工作电压根据微控制器的类型，型号，应用场景的不同，可能会存在不同，例如微控制器的工作电压可能为1.8V，3.3V或者5V。因此针对不同的微控制器，上桥驱动芯片31和下桥驱动芯片32需要采用的工作电压与微控制器匹配的类型才能实现。导致上桥驱动芯片31和下桥驱动芯片32的兼容性差。为此，在本实施例的下桥驱动芯片32中，可以集成有调压器，调压器连接于控制信号输入端Hin、Lin与下桥驱动芯片32的内部电路之间，通过调压器适可以调节所述控制信号输入端Hin、Lin处的电压，以便调节控制信号输入来提供基准电压Vreg，该基准电压Vreg与下桥驱动芯片32的工作电压相一致，也即与下桥驱动芯片32的电源输入端VCC接入的电压值一致，当下桥驱动芯片32的工作电压为3.3V时，Vreg则设置为3.3V，当下桥驱动芯片32的工作电压为5V时，Vreg则设置为5V。如此设置，通过Vreg(5V)接入使得智能功率模块可以同时兼容1.8V，3.3或者5V的控制信号输入，有利于提高上桥驱动芯片31和下桥驱动芯片32的兼容性。

本实用新型通过将上桥功率开关管21及下桥功率开关管22，分别设置于所述安装基板10对应的安装位上；并将上桥驱动芯片31及下桥驱动芯片32，所述上桥驱动芯片31叠设于所述上桥功率开关管21上；所述下桥驱动芯片32叠设于所述下桥功率开关管22上；本实用新型的下桥驱动芯片32可以将控制信号输入端Hin、Lin接入的控制信号对应的电压值调整为为与所述基准电压输入端Vreg相对应的电压值，以提高上桥驱动芯片31和下桥驱动芯片32的兼容性；其中所述基准电压输入端Vreg的电压值与所述电源输入端VCC接入的电压值对应。本实用新型提高了智能功率模块的对外接控制信号电压值的兼容性。

参照图1至图3，在一实施例中，所述下桥驱动芯片32内集成有：

第一施密特触发器110、第一延迟滤波器120、第二施密特触发器130、第二延迟滤波器140、死区和防贯通保护电路150、延时电路160及低压侧输出电路170；

所述第一施密特触发器110的输入端和所述第二施密特触发器130的输入端分别与所述控制信号输入端Hin、Lin连接，所述第一施密特触发器110的输出端与所述第一延迟滤波器120的输入端连接，所述第二施密特触发器130的输出端与所述第二延迟滤波器140的输入端连接；

所述第一延迟滤波器120的输出端和所述第二延迟滤波电路的输出端分别与所述区和防贯通保护电路的输入端连接；1

所述死区和防贯通保护电路150的输出端依次与所述延时电路160及所述低压侧输出电路170连接，所述低压侧输出电路170的输出端与所述下桥功率开关管22的受控端连接。

本实施例中，第一斯密特触发器用于对主控制器输出的控制信号进行整波后稳定输出至后级的第一延迟滤波器120，第一延迟滤波器120用于对接收到的控制信号进行高频、窄波滤波、延时，并将控制信号进行反相后输出至死区和防贯通保护电路150。第二斯密特触发器用于对主控制器输出的控制信号进行整波后稳定输出至后级的第二延迟滤波器140，第二延迟滤波器140用于对接收到的控制信号进行高频、窄波滤波，并将控制信号进行反相后输出至死区和防贯通保护电路150。延时电路160用于将死区和防贯通保护电路150输出的控制信号进行延时输出，以避免在下桥臂功率管与上桥驱动芯片31驱动的上桥臂功率管同时导通，出现上下桥功率管直通短路的问题。低压侧输出电路170用于提高低压侧驱动电路的电流输出能力以驱动高压功率器件。

参照图1至图3，在一实施例中，所述下桥驱动芯片32内集成有：

ESD防护电路180，所述ESD防护电路180串联设置于所述控制信号输入端Hin、Lin与所述第一施密特触发器110的输入端之间；

和/或，所述ESD防护电路180串联设置于所述控制信号输入端Hin、Lin与所述第二施密特触发器130的输入端之间。

可以理解的是，控制信号输入端Hin、Lin容易遭受高电压、大电流、强电磁干扰、频繁插拔及高低温工作环境时，容易产生静电放电，此时，通过ESD防护电路180可以有效抗击上级对下级电路所产生的浪涌冲击。具体而言，ESD防护电路180的两个泄放端连接于电源端和接地端之间，以在检测到静电电压时，为静电电流提供泄放通道。也即在所述控制信号输入端Hin、LinVin接入有静电电压时，该ESD防护电路180可以将静电可以输出至电源或者输出到地，从而实现静电的泄放。在高压集成芯片正常工作时，检测到为控制信号输入时，此时ESD防护电路180将该控制信号输出到后级电路。ESD防护电路180可以设置于上桥驱动的控制信号输入端Hin、Lin与第二施密特触发器130的输入端之间，也可以设置于下桥驱动的控制信号输入端Hin、Lin与第一施密特触发器110的输入端之间，或者在控制信号输入端Hin、Lin与第一施密特触发器110的输入端，以及控制信号输入端Hin、Lin与第二施密特触发器130的输入端之间均设置ESD防护电路180。

参照图1和图4，在一实施例中，所述上桥驱动芯片31内集成有：

电位平移电路210、脉冲转换电路220、方波还原电路230、高压侧输出电路240及自举电路250，电位平移电路210的输出端与所述区和防贯通保护电路的输出端连接，所述电位平移电路210的输出端依次与所述脉冲转换电路220、方波还原电路230及高压侧输出电路240的输入端连接，所述高压侧输出电路240的输出端与所述上桥功率开关管21的受控端连接。自举电路250的输入端与所述电源输入端VCC连接，所述自举电路250的输出端与所述脉冲转换电路220连接。

自举电路250用于采用浮动电源供电的方式为高压侧驱动芯片供电。

电位平移电路210用于将接收到死区和防贯通保护电路150输出的低压侧控制信号到高压侧控制信号的转移，从而将上桥控制信号进行电位平移，将VSS逻辑低电位转换为COM逻辑高电位。脉冲转换电路220用于在接收到高压侧控制信号对应的高低电平信号(方波信号)时，产生窄脉冲信号后输出，从而将方波信号转换为脉冲信号。方波还原电路230用于对高低电平移位单元的输出信号进行滤波，并且将窄脉冲信号恢复为宽脉冲信号(方波信号)从而将脉冲信号还原为方波信号，高压侧输出电路240用于提高上桥驱动芯片31的电流输出能力以驱动高压功率器件。

参照图1和图4，在一实施例中，所述上桥驱动芯片31内还集成有：

欠压保护电路260，所述欠压保护电路260的检测端与所述电源输入端VCC及所述上桥功率开关管21的输入端连接。

本实施例中，欠压保护电路260的检测端与智能功率模块的电源输入端VCC和浮动供电端连接，在检测到输入的电源电压消失或降低而使输出至上桥功率开关管21的电压值小于上桥驱动芯片31的电压保护阈值时，则可以确定智能功率模块的电源输入端VCC或者浮动供电端电源发生欠压现象时，智能功率模块的故障信号输出端fault由高电平下拉到低电平，使微控制器在接收到该低电平信号时，输出使能信号至智能功率模块的使能端enable。可以使智能功率模块接入低电平，上桥驱动芯片31和下桥驱动芯片32同时输出低电平，智能功率模块输出截止，即停止工作，实现欠压保护。

参照图1和图4，在一实施例中，所述上桥驱动芯片31内还集成有：

过流保护电路270，所述过流保护电路270的检测端与所述电源输入端VCC及所述上桥功率开关管21的输入端连接。

本实施例中，过流保护电路270可以采用采样电阻等组成的电流检测电路、比较器、触发器等元器件来实现，电流检测电路的检测端连接智能功率模块的电源输入端VCC和浮动供电端，电流检测电路的输出端可以与比较器的输入端，实现电源输入端VCC和浮动供电端的电流检测。电流检测电路检测的电流值超过比较器的阈值时，则可以确定智能功率模块的电源输入端VCC或者浮动供电端电源发生过流现象时，智能功率模块的故障信号输出端fault由高电平下拉到低电平，使微控制器在接收到该低电平信号时，输出使能信号至智能功率模块的使能端enable。可以使智能功率模块接入低电平，上桥驱动芯片31和下桥驱动芯片32同时输出低电平，智能功率模块输出截止，即停止工作，实现过流保护。

参照图1和图4，在一实施例中，所述方波还原电路230包括第一MOS管M1、第二MOS管M2、第一电阻R1及第二电阻R2，所述第一MOS管M1的受控端及第二MOS管M2的受控端连接，第一MOS管M1的漏极经所述第一电阻R1与所述电源输入端VCC连接；所述第二MOS管M2的漏极经所述第二电阻R2与所述电源输入端VCC连接；所述第一MOS管M1的漏极和所第二MOS管M2的漏极还分别与所述高压侧输出电路240的输入端连接；所述第一MOS管M1的源极和所第二MOS管M2的源极接地。

本实施例中，第一MOS管M1、第二MOS管M2可以采用高压N-MOS管或者采用高压P-MOS管来实现，第一电阻R1及第二电阻R2为上拉电阻，以在高压侧驱动电路100驱动功率逆变桥电路500中的上桥臂功率管MH关断，低压侧输出电路170200驱动下桥臂功率管导通时，第一MOS管M1和第二MOS管M2中，择一导通，也即当第一MOS管M1导通时，第二MOS管M2截止，反之第一MOS管M1截止时，第二MOS管M2导通。第一MOS管M1导通时，输出低电平至高压侧输出电路240，而第二电阻R2则将高电平输出至高压侧输出电路240，第二MOS管M2导通时，输出低电平至高压侧输出电路240，而第一电阻R1则将高电平输出至高压侧输出电路240。通过脉冲转换电路220输出的脉冲信号来控制第一MOS管M1和第二MOS管M2的导通/截止，即可实现方波信号的还原。

参照图1至图5，在一实施例中，智能功率模块还包括封装壳体，所述封装壳体(图未标示)罩设于所述安装基板10上，以对上桥功率开关管21、下桥功率开关管22、上桥驱动芯片31及下桥驱动芯片32进行封装。

本实施例中，封装壳体可以采用环氧树脂、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材料进行轧制成形，以形成封装壳体后将驱动芯片和功率开关管封装在封装壳体内。或者通过注塑工艺将驱动芯片和功率开关管封装在封装壳体内，将所述封装壳体罩设于所述安装基板10及所述功率组件上。使得铝基板的下表面裸露在封装件外，而加速功率元件的散热。

参照图5，在一实施例中，安装基板10具有相对的第一端A和第二端B，所述安装基板10自所述第一端A至第二端B依次包括第一安装区10A、第二安装区10B和第三安装区10C；

多个功率开关管的数量为六个，六个功率开关管和各自对应的驱动芯片形成三相功率单元(40、50、60)，三相功率单元(40、50、60)分别设置于所述第一安装区10A、第二安装区10B和第三安装区10C内；每一相功率单元具有对应的功率引脚300，每一相功率单元的功率引脚设置于每一相功率单元的安装区的边缘。

本实施例中，三相功率单元(40、50、60)各自安装在对应的安装区内，各相功率单元的功率引脚也对应安装在各个安装区的边缘，使得引脚的安装区与各相功率单元的安装区对应，且三相功率单元(40、50、60)排列分明且有序，可以优化智能功率模块中各构件的布局，有利于智能功率模块的电路布线层的布线简洁，减小三相功率单元(40、50、60)之间，以及三相功率单元(40、50、60)对应的功率引脚之间的电磁干扰，从而提高模块的稳定性和寿命。三相功率单元(40、50、60)的器件在不影响散热的前提下，各个元件的排布更加紧凑，且规律性更强，有提高电路布线的便利性。使得智能功率模块中的各个功率器件的排布更紧凑，集成度更高，空间利用率更高，减小智能功率模块的占用面积，更容易统一把控上述功率器件的可靠性，成本更低。此外，功率引脚与三相功率单元(40、50、60)中驱动芯片和功率开关管的走线距离较短，三相功率单元(40、50、60)独立控制，可以简化驱动芯片的控制算法，提高功率开关管的响应速度。

本实用新型还提出一种空调器，所述空调器包括如上所述的智能功率模块。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)

1.一种智能功率模块，其特征在于，所述智能功率模块包括：

安装基板，所述安装基板的一侧表面设置有安装位；

上桥功率开关管及下桥功率开关管，分别设置于所述安装基板对应的安装位上；

上桥驱动芯片及下桥驱动芯片，所述上桥驱动芯片叠设于所述上桥功率开关管上；所述下桥驱动芯片叠设于所述下桥功率开关管上；其中，所述下桥驱动芯片包括电源输入端、基准电压输入端及控制信号输入端，所述下桥驱动芯片用于将控制信号输入端接入的控制信号对应的电压值调整为与所述基准电压输入端相对应的电压值；所述基准电压输入端的电压值与所述电源输入端接入的电压值对应。

2.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述下桥驱动芯片内集成有：

第一施密特触发器、第一延迟滤波器、第二施密特触发器、第二延迟滤波器、死区和防贯通保护电路、延时电路及低压侧输出电路；

所述第一施密特触发器的输入端和所述第二施密特触发器的输入端分别与所述控制信号输入端连接，所述第一施密特触发器的输出端与所述第一延迟滤波器的输入端连接，所述第二施密特触发器的输出端与所述第二延迟滤波器的输入端连接；

所述第一延迟滤波器的输出端和所述第二延迟滤波电路的输出端分别与所述死区和防贯通保护电路的输入端连接；

所述死区和防贯通保护电路的输出端依次与所述延时电路及所述低压侧输出电路连接，所述低压侧输出电路的输出端与所述下桥功率开关管的受控端连接。

3.如权利要求2所述的智能功率模块，其特征在于，所述下桥驱动芯片内集成有：

ESD防护电路，所述ESD防护电路串联设置于所述控制信号输入端与所述第一施密特触发器的输入端之间；

和/或，所述ESD防护电路串联设置于所述控制信号输入端与所述第二施密特触发器的输入端之间。

4.如权利要求2所述的智能功率模块，其特征在于，所述上桥驱动芯片内集成有：

电位平移电路、脉冲转换电路、方波还原电路、高压侧输出电路及自举电路，电位平移电路的输出端与所述区和防贯通保护电路的输出端连接，所述电位平移电路的输出端依次与所述脉冲转换电路、方波还原电路及高压侧输出电路的输入端连接，所述高压侧输出电路的输出端与所述上桥功率开关管的受控端连接；所述自举电路的输入端与所述电源输入端连接，所述自举电路的输出端与所述脉冲转换电路连接。

5.如权利要求4所述的智能功率模块，其特征在于，所述上桥驱动芯片内还集成有：

欠压保护电路，所述欠压保护电路的检测端与所述电源输入端及所述上桥功率开关管的输入端连接。

6.如权利要求4所述的智能功率模块，其特征在于，所述上桥驱动芯片内还集成有：

过流保护电路，所述过流保护电路的检测端与所述电源输入端及所述上桥功率开关管的输入端连接。

7.如权利要求4所述的智能功率模块，其特征在于，所述方波还原电路包括第一MOS管、第二MOS管、第一电阻及第二电阻，所述第一MOS管的受控端及第二MOS管的受控端连接，第一MOS管的漏极经所述第一电阻与所述电源输入端连接；所述第二MOS管的漏极经所述第二电阻与所述电源输入端连接；所述第一MOS管的漏极和所第二MOS管的漏极还分别与所述高压侧输出电路的输入端连接；所述第一MOS管的源极和所第二MOS管的源极接地。

8.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述安装基板具有相对的第一端和第二端，所述安装基板自所述第一端至第二端依次包括第一安装区、第二安装区和第三安装区；

所述上桥功率开关管及下桥功率开关管的数量均为多个；

所述上桥驱动芯片的数量与所述上桥功率开关管的数量对应，所述下桥驱动芯片的数量与所述下桥功率开关管的数量对应；

多个所述上桥功率开关管及所述下桥功率开关管构成三相功率单元，三相所述功率单元对应设置于所述第一安装区、第二安装区和第三安装区内。

9.如权利要求1至8任意一项所述的智能功率模块，其特征在于，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基板上，以对所述上桥功率开关管、下桥功率开关管、上桥驱动芯片及下桥驱动芯片进行封装。

10.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的智能功率模块。

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