CN212752165U - 一种单相功率模块及控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及封装技术领域，公开了一种单相功率模块及控制系统。单相功率模块包括封装体、半桥驱动芯片及自举二极管，半桥驱动芯片位于封装体内，封装体和半桥驱动芯片均包括VCC引脚、VB引脚及VS引脚，封装体上的引脚与半桥驱动芯片上所对应的引脚电连接，自举二极管阴极与半桥驱动芯片的VB引脚电连接。通过将自举二极管封装在封装体内，可提高单相功率模块的集成度，并且可简化应用在电机控制等场合下的外围电路。

Description

一种单相功率模块及控制系统

技术领域

本实用新型涉及封装技术领域，特别是涉及一种单相功率模块及控制系统。

背景技术

目前市面上出现可驱动单相直流电机或三相直流电机的集成功率模块，集成功率模块可分为单相功率模块和三相功率模块，集成功率模块通常可以集成开关管以及用来驱动开关管的驱动芯片，从而能够减少外围器件的使用。

然而，发明人在实施本实用新型的过程中，发现现有技术至少存在以下技术问题：现有的集成功率模块一般没有集成自举二极管，其内部集成度无法提高，并且应用在电机控制等场合下的外围电路相对复杂。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种单相功率模块、控制电路及控制系统，能够解决现有的集成功率模块集成度低，应用在电机控制等场合下的外围电路相对复杂的技术问题。

本实用新型实施例为解决上述技术问题提供了如下技术方案：

在第一方面，本实用新型实施例提供一种单相功率模块，包括: 封装体，包括VCC引脚、VB引脚及VS引脚；半桥驱动芯片，位于所述封装体内，所述半桥驱动芯片包括VCC引脚、VB引脚及VS引脚，所述半桥驱动芯片的VCC引脚、VB引脚及VS引脚分别与所述封装体的VCC引脚、VB引脚及VS引脚电连接；自举二极管，位于所述封装体内，所述自举二极管阳极与所述半桥驱动芯片的VCC引脚电连接，所述自举二极管阴极与所述半桥驱动芯片的VB引脚电连接。

可选地，所述封装体还包括引线框架焊盘，所述引线框架焊盘用于与PCB铜箔接触。

可选地，所述封装体还包括VOT引脚。

可选地，还包括温度检测元件，所述温度检测元件位于所述封装体内，所述温度检测元件用于通过所述VOT引脚与外部控制器连接，以检测所述封装体内的温度并将所述温度反馈给所述外部控制器。

可选地，还包括自举电容，所述自举电容一端与所述半桥驱动芯片的VB引脚连接，所述自举电容另一端与所述半桥驱动芯片的VS引脚连接。

可选地，所述封装体采用PQFN封装。

在第二方面，本实用新型实施例提供一种控制系统，包括：至少一个如上所述的单相功率模块，以及控制器，所述控制器分别与至少一个所述单相功率模块连接。

可选地，还包括电机，所述电机与所述单相功率模块连接。

可选地，所述电机包括单相电机或者三相电机。

可选地，还包括DC/DC电路，所述DC/DC电路与所述单相功率模块连接。

本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术，提供一种单相功率模块及控制系统。单相功率模块包括封装体、半桥驱动芯片及自举二极管，半桥驱动芯片位于封装体内，封装体和半桥驱动芯片均包括有VCC引脚、VB引脚及VS引脚，封装体上的引脚与半桥驱动芯片上对应的引脚电连接，自举二极管阴极与半桥驱动芯片的VB引脚电连接。通过将自举二极管封装在封装体内，可提高单相功率模块的集成度，并且可简化应用在电机控制等场合下的外围电路。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片仅作为示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供一种单相功率模块的封装外形示意图；

图2是本实用新型实施例提供一种单相功率模块的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供一种单相功率模块的封装体内部示意图；

图4是图2中VOT引脚输出的电压信号与对应温度的曲线图；

图5是本实用新型实施例一提供一种控制系统结构示意图；

图6是本实用新型实施例二提供一种控制系统结构示意图；

图7是本实用新型实施例三提供一种控制系统结构示意图；

图8是本实用新型实施例四提供一种控制系统结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施方式，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/ 或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在第一方面，请参阅图1至图3，图1是本实用新型实施例提供一种单相功率模块的封装外形示意图。图2为本实用新型实施例提供一种单相功率模块的引脚示意图。图3是本实用新型实施例提供一种单相功率模块的封装体内部示意图。

单相功率模块100包括封装体10、半桥驱动芯片20及自举二极管30，半桥驱动芯片20及自举二极管30均位于封装体10内。

在一些实施例中，如图1所示，封装体10采用PQFN(功率四方偏平无引脚)封装。

其中，PQFN封装按产品尺寸可分为4mmX5mm、5mmX6mm、6mmX7mm 等等，在本实施例中，封装体10采用PQFN封装5mmX6mm。

封装体10可以设置有一定长度的外露引脚，例如0.2mm的外露引脚，在SMT(Surface Mounted Technology，表面贴装技术)加工后可以通过人工或视觉检测设备检查是否有虚焊，以提高实际生产良率，保证产品品质。

封装体10上设置有VCC引脚、HIN引脚、LIN引脚、VB引脚、 VS引脚、GND引脚、P引脚及N引脚，其中，VCC引脚连接供电端， HIN引脚连接高侧信号输入端，LIN引脚连接低侧信号输入端、VB引脚连接高侧悬浮供电端，VS引脚连接高侧驱动偏置电压地，GND引脚连接模块公共地，P引脚连接直流正端，N引脚连接直流负端。

半桥驱动芯片20包括VCC引脚、HIN引脚、LIN引脚、VB引脚、 VS引脚、GND引脚、P引脚及N引脚，半桥驱动芯片20上的VCC引脚、HIN引脚、LIN引脚、VB引脚、VS引脚、GND引脚、P引脚及N 引脚分别与封装体10上的VCC引脚、HIN引脚、LIN引脚、VB引脚、 VS引脚、GND引脚、P引脚及N引脚电连接。

半桥驱动芯片20用于根据外部控制器的控制信号对半桥功率开关管进行驱动，半桥驱动芯片20的HIN引脚用于接收外部控制器输入的上管控制信号，半桥驱动芯片20的LIN引脚用于接收外部控制器输入的下管控制信号，半桥驱动芯片20还具有分别与半桥功率开关管的上下两个开关管的控制端连接的引脚(图未示)，于是，半桥驱动芯片20根据外部控制器输入的上管控制信号和下管控制信号，对半桥功率开关管的上下两个开关管进行开关控制，从而对电机等设备进行驱动。

自举二极管30阳极与半桥驱动芯片20的VCC引脚电连接，自举二极管阴极与半桥驱动芯片20的VB引脚电连接。

在本实施例中，通过将自举二极管30封装在封装体10内，可提高单相功率模块100的集成度，使得单相功率模块100内部的结构更加紧凑，有利于降低单相功率模块100的体积，并且可简化单相功率模块100应用在电机控制等场合下的外围电路。

在一些实施例中，如图3所示，单相功率模块100还包括自举电容40，自举电容40一端与半桥驱动芯片20的VB引脚连接，自举电容40另一端与所半桥驱动芯片20的VS引脚连接。

在一些实施例中，如图2所示，封装体10还包括VOT引脚。

单相功率模块100还包括温度检测元件50(图未示)，温度检测元件50位于封装体10内，温度检测元件50通过VOT引脚与外部控制器连接，以检测封装体10内的温度并将温度信号反馈给外部控制器。

温度检测元件50通过VOT引脚将封装体10内部的温度信号(电压信号)传递给外部控制器，外部控制器根据温度信号，并结合不同的应用场合，对单相功率模块100进行控制，避免单相功率模块100 因温度过高(过热)而损坏或失效。

温度检测元件50可以是任意可检测温度并输出温度信号的元器件或传感器，例如NTC等。

其中，温度信号与温度的关系如图4所示，图4中的横轴为温度信号(电压信号)，纵轴为不同温度信号下对应的温度。

请再次参阅图1，封装体10还包括引线框架焊盘11，引线框架焊盘11可与PCB铜箔接触。

当单相功率模块100焊接在PCB板上时，PCB板设置有与封装体 10的引线框架焊盘11的形状相适应的走线铜箔，单相功率模块100 内部产生的热量通过引线框架焊盘11以及与引线框架焊盘11接触的 PCB铜箔散发出去，达到降低单相功率模块100内部温度的目的。

通过此种设置，省掉了大面积的外部散热器，有利于提高PCB布板的空间利用率。

在第二方面，请参阅图5，图5是本实用新型实施例提供一种控制系统的结构示意图。如图5所示，控制系统包括至少一个单相功率模块100及控制器200，控制器200分别与至少一个单相功率模块连接，其中，控制器200分别与单相功率模块中封装体10的HIN引脚及LIN引脚连接。图5中示出的控制器200仅包括一个控制器，事实上控制器200也可以包括多个控制器，一个或多个控制器可以为通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑控制器(PLC)、现场可编程门阵列(FPGA)、单片机、ARM(Acorn RISCMachine)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。还有，控制器200还可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。

控制器200可配合至少一个单相功率模块100，应用于各种控制场合，例如电机的驱动控制，电源电路的控制等。

在一些实施例中，控制系统还包括电机300，电机300与单相功率模块100连接。

在一些实施例中，电机300包括单相电机31或者三相电机32。

其中，单相电机31、三相电机32可以为任意类型的电机，例如三相电机32可以为三相无刷直流电机，等。

具体的，如图6所示，控制系统包括两个单相功率模块100、控制器200及单相电机31，其中，控制器200分别与所述两个单相功率模块100的HIN引脚及LIN引脚(H1端口、N1端口、H2端口及N2 端口)连接，其中一个单相功率模块100的VS引脚与单相电机31的第一输入端连接，另一个单相功率模块100的VS引脚与单相电机31的第二输入端连接。

如图7所示，控制系统包括三个单相功率模块100、控制器200 及三相电机32，其中，控制器200分别与三个单相功率模块100的HIN引脚及LIN引脚(UH端口、UL端口、VH端口、VL端口、WH端口及WL端口)连接，三个单相功率模块100的VS引脚分别与三相电机 32的三个端子U、V及W连接。

如图8所示，控制系统包括一个单相功率模块100、控制器200 及DC/DC电路400，其中，控制器200该单相功率模块100的HIN引脚及LIN引脚连接，该单相功率模块100的VS引脚与DC/DC电路400 的第一输入端连接，该单相功率模块100的N引脚与DC/DC电路400 的第二输入端连接。

最后要说明的是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且在本实用新型的思路下，上述各技术特征继续相互组合，并存在如上所述的本实用新型不同方面的许多其它变化，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种单相功率模块，其特征在于，包括：

封装体，包括VCC引脚、VB引脚及VS引脚；

半桥驱动芯片，位于所述封装体内，所述半桥驱动芯片包括VCC引脚、VB引脚及VS引脚，所述半桥驱动芯片的VCC引脚、VB引脚及VS引脚分别与所述封装体的VCC引脚、VB引脚及VS引脚电连接；

自举二极管，位于所述封装体内，所述自举二极管阳极与所述半桥驱动芯片的VCC引脚电连接，所述自举二极管阴极与所述半桥驱动芯片的VB引脚电连接。

2.根据权利要求1所述的单相功率模块，其特征在于，所述封装体还包括引线框架焊盘，所述引线框架焊盘用于与PCB铜箔接触。

3.根据权利要求1所述的单相功率模块，其特征在于，所述封装体还包括VOT引脚。

4.根据权利要求3所述的单相功率模块，其特征在于，还包括温度检测元件，所述温度检测元件位于所述封装体内，所述温度检测元件用于通过所述VOT引脚与外部控制器连接，以检测所述封装体内的温度并将所述温度反馈给所述外部控制器。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的单相功率模块，其特征在于，还包括自举电容，所述自举电容一端与所述半桥驱动芯片的VB引脚连接，所述自举电容另一端与所述半桥驱动芯片的VS引脚连接。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的单相功率模块，其特征在于，所述封装体采用PQFN封装。

7.一种控制系统，其特征在于，包括：

至少一个如权利要求1至6任一项所述的单相功率模块；以及

控制器，所述控制器分别与至少一个所述单相功率模块连接。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，还包括电机，所述电机与所述单相功率模块连接。

9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述电机包括单相电机或者三相电机。

10.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，还包括DC/DC电路，所述DC/DC电路与所述单相功率模块连接。

Images