CN214506897U - 智能功率模块及家用电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能功率模块及家用电器，其中智能功率模块包括：逆变电路，逆变电路与智能功率模块的高压输入端、智能功率模块的高压电源端和智能功率模块的低压参考端分别相连，用以将高压输入端的直流电转换为第一交流电输出至高压电源端；驱动电路，驱动电路与逆变电路和智能功率模块的逆变控制端分别相连，用以根据逆变控制端的控制信号驱动逆变电路工作；电源电路，电源电路与智能功率模块的高压输入端、智能功率模块的交流输出端和智能功率模块的电源控制端分别相连，用以根据电源控制端的控制信号将高压输入端的直流电转换为第二交流电输出至交流输出端。由此，能够有效缩小电控面板的面积，并简化安装步骤。

Description

智能功率模块及家用电器

技术领域

本实用新型涉及家用电器技术领域，尤其涉及一种智能功率模块及家用电器。

背景技术

在目前的电控方案中，逆变电路、驱动电路、电源电路以及整流桥等模块为分立的封装体，体积较大，并且由于需要考虑安全距离，电控板上走线所占据的面积也较大，因此，传统电控方案难以实现电控板的小型化，同时在生产过程中，数量繁多、形态各异的半导体器件也不利于安装，降低了生产率。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种智能功率模块，通过将逆变电路、驱动电路和电源电路集成到一体封装的智能功率模块中，提高了半导体模块的功率密度，有效缩小了电控板的面积，并简化了安装步骤，提高了生产效率。

本实用新型的第二个目的在于提出一种家用电器。

为达到上述目的，本实用新型第一方面实施例提出了一种智能功率模块，包括：逆变电路，逆变电路与智能功率模块的高压输入端、智能功率模块的高压电源端和智能功率模块的低压参考端分别相连，用以将智能功率模块的高压输入端的直流电转换为第一交流电输出至智能功率模块的高压电源端；驱动电路，驱动电路与逆变电路和智能功率模块的逆变控制端分别相连，用以根据智能功率模块的逆变控制端的控制信号驱动逆变电路工作；电源电路，电源电路与智能功率模块的高压输入端、智能功率模块的交流输出端和智能功率模块的电源控制端分别相连，用以根据智能功率模块的电源控制端的控制信号将智能功率模块的高压输入端的直流电转换为第二交流电输出至智能功率模块的交流输出端。

根据本实用新型实施例的智能功率模块，通过将逆变电路、驱动电路和电源电路集成到一体封装的智能功率模块中，提高了半导体模块的功率密度，有效缩小了电控板的面积，并简化了安装步骤，提高了生产效率。

根据本实用新型的一个实施例，逆变电路包括：至少一相上桥臂电路和至少一相下桥臂电路，至少一相上桥臂电路中的每相上桥臂电路均包括上桥臂开关管，上桥臂开关管的第一端与智能功率模块的高压输入端相连，上桥臂开关管的第二端与驱动电路中相应相的供电电源负端和智能功率模块的相应相的高压电源负端分别相连，上桥臂开关管的控制端与驱动电路中相应相的第一信号输出端相连，其中，驱动电路的供电电源正端还与智能功率模块的高压电源正端对应相连，驱动电路的第一信号输入端与智能功率模块的第一逆变控制端对应相连；至少一相下桥臂电路中的每相下桥臂电路均包括下桥臂开关管，下桥臂开关管的第一端与上桥臂开关管的第二端相连，下桥臂开关管的第二端与智能功率模块的低压参考端相连，下桥臂开关管的控制端与驱动电路中相应相的第二信号输出端相连，其中，驱动电路的第二信号输入端还与智能功率模块的第二逆变控制端对应相连。

根据本实用新型的一个实施例，驱动电路的过流端还与智能功率模块的过流输入端相连，驱动电路用以根据智能功率模块的过流输入端的过流信号控制逆变电路停止工作。

根据本实用新型的一个实施例，驱动电路的故障端还与智能功率模块的故障输出端相连，驱动电路用以在驱动电路内部发生故障时输出故障信号至智能功率模块的故障输出端。

根据本实用新型的一个实施例，电源电路包括：开关管，开关管的第一端与智能功率模块的第一交流输出端相连，开关管的第二端与智能功率模块的第二交流输出端和智能功率模块的高压输入端分别相连，开关管用以将智能功率模块的高压输入端的直流电转换为第二交流电输出至智能功率模块的第一交流输出端和智能功率模块的第二交流输出端；电源驱动芯片，电源驱动芯片的控制输入端与智能功率模块的电源控制端相连，电源驱动芯片的控制输出端与开关管的控制端相连，电源驱动芯片用以根据智能功率模块的电源控制端的控制信号驱动开关管工作。

根据本实用新型的一个实施例，电源驱动芯片的控制输入端包括频率控制输入端、模式控制输入端和使能控制输入端中的至少一种，电源驱动芯片的频率控制输入端与智能功率模块的电源频率控制端相连，电源驱动芯片的模式控制输入端与智能功率模块的电源模式控制端相连，电源驱动芯片的使能控制输入端与智能功率模块的电源使能控制端相连，电源驱动芯片用以根据智能功率模块的电源频率控制端的频率控制信号、智能功率模块的电源模式控制端的模式控制信号和智能功率模块的电源使能控制端的使能控制信号中的至少一种驱动开关管工作。

根据本实用新型的一个实施例，上述智能功率模块还包括：整流桥，整流桥与智能功率模块的交流输入端和智能功率模块的直流输出端分别相连，用以将智能功率模块的交流输入端的交流电整流为直流电输出至智能功率模块的直流输出端。

根据本实用新型的一个实施例，整流桥包括：第一二极管至第四二极管，第一二极管的阴极和第二二极管的阴极分别与智能功率模块的第一直流输出端相连，第一二极管的阳极和第三二极管的阴极分别与智能功率模块的第一交流输入端相连，第二二极管的阳极和第四二极管的阴极分别与智能功率模块的第二交流输入端相连，第三二极管的阳极和第四二极管的阳极分别与智能功率模块的第二直流输出端相连。

根据本实用新型的一个实施例，上述智能功率模块还包括：绝缘封装体，逆变电路、驱动电路、电源电路和整流桥均封装在绝缘封装体内。

为达到上述目的，本实用新型第二方面实施例提出了一种家用电器，包括如第一方面实施例的智能功率模块。

根据本实用新型实施例的家用电器，通过上述智能功率模块，将逆变电路、驱动电路和电源电路集成到一体封装的智能功率模块中，提高了半导体模块的功率密度，有效缩小了电控板的面积，并简化了安装步骤，提高了生产效率。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1为根据本实用新型第一个实施例的智能功率模块的结构示意图；

图2为根据本实用新型第二个实施例的智能功率模块的结构示意图；

图3为根据本实用新型第三个实施例的智能功率模块的结构示意图；

图4为根据本实用新型第四个实施例的智能功率模块的结构示意图；

图5为根据本实用新型一个实施例的家用电器的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

智能功率模块是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动类产品，智能功率模块把功率开关器件和高压驱动电路集成在一起，并内藏有过电压、过电流和过热等故障检测电路。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，尤其适合于驱动电机的变频器及各种逆变电源，是变频调速，冶金机械，电力牵引，伺服驱动，变频家电的一种理想电力电子器件。目前市面上的智能功率模块均为三相逆变器拓扑，在小功率电机应用中，全桥逆变拓扑被广泛使用，另外，电控中常用到的半导体器件还有：整流桥，用于把交流市电转变为直流电；电源电路，用于把强电转变为低压电源，以驱动智能功率模块及其它低压电路。

但是在现有的电控方案中，逆变电路、驱动电路、电源电路、整流桥等为分立的封装体，体积较大，由于需要考虑安全距离，在电控板上的走线占据面积也较大，因此，电控没办法再小型化。此外，冗长的走线也容易引入电磁干扰，影响系统的可靠性。同时在生产过程中，数量繁多、形态各异的半导体器件也不利于安装，降低了生产率。

针对上述问题，本发明实施例提出了一种智能功率模块及家用电器，以通过一体化封装设置，希望能够提高半导体模块的功率密度，从而提高电控板的集成度，缩小电控板的面积，并且可以使得电控板具有较高的可靠性，同时能够简化安装，提高生成效率。

图1为根据本实用新型一个实施例的智能功率模块的结构示意图，参考图1所示，该智能功率模块100(即，Intelligent Power Module，IPM)包括：逆变电路110、驱动电路120和电源电路130。

其中，逆变电路110与IPM的P端(即高压输入端)、IPM的V端(即高压电源端)以及IPM的N端(即低压参考端)分别相连，IPM的P端输入高压直流电，其通过逆变电路110转变为第一交流电后输出至IPM的V端。驱动电路120用于驱动逆变电路110工作，驱动电路120分别与逆变电路110以及IPM的IN端(即逆变控制端)相连，逆变电路110在通过IPM的IN端输入至驱动电路120相应的控制信号的作用下，进行相应工作。电源电路130分别与IPM的P端、IPM的S端(即交流输出端)以及IPM的C端(即电源控制端)相连，IPM的C端向电源电路130发送相应的控制信号，电源电路130会根据控制信号将IPM的P端输入的直流转换为第二交流电，并通过IPM的S端输出。

也就是说，在本申请中，将逆变电路110、驱动电路120以及电源电路130一体化封装设置，通过一体化封装设置，不仅能够提高半导体模块的功率密度，从而提高电控板的集成度，缩小电控板的面积，而且可以使得电控板具有较高的可靠性，同时能够简化安装，提高生成效率。并且，IPM上设置有相应的端口，通过相应的端口与外部元器件相连，以与外部元器件进行配合，实现相应的功能，具体来说，可以通过IPM的逆变控制端IN向驱动电路120发送控制信号，通过驱动电路120输出的驱动信号可以控制逆变电路110进行电压转换，如图1所示，逆变电路110在接收到驱动电路120的驱动信号后，逆变电路110会根据控制信号将IPM的P端输入的直流电转换为交流电(第一交流电)，并通过IPM的V端向外输出，以给高压负载进行供电，如给电机进行供电等；同时，电源电路130接收来自IPM的控制信号，其控制信号通过IPM的C端输出至电源电路130，当电源电路130接收到控制信号后，将IPM的P端输入的直流电转化为交流电(第二交流电)，并通过IPM的S端向外输出以给低压负载进行供电，即将强电转换为低压电给负载进行供电，如用于驱动IPM以及其它低压电路。

在本实用新型的一些实施例中，逆变电路110包括一相或者多相上桥臂电路，以及一相或者多相下桥臂电路，具体可根据实际需求选择设置，例如，可以包括三相上桥臂电路和三相下桥臂电路，通过三相上桥臂电路和三相下桥臂电路形成三相逆变电路，以给大功率电机供电，满足大功率应用场合；或者，可以包括两相上桥臂电路和两相下桥臂电路，通过两相上桥臂电路和两相下桥臂电路形成两相逆变电路，以给小功率电机供电，满足小功率应用场合。

进一步的，如图2所示，上桥臂电路包括：上桥臂开关管(如111)，下桥臂电路包括：下桥臂开关管(如113)。其中，上桥臂开关管(如111)的第一端与IPM的P端相连，上桥臂开关管(如111)的第二端与驱动电路120的供电电源负端(如VS1)以及IPM的高压电源负端(如UVS)相连，上桥臂开关管(如111)的控制端与驱动电路120的第一信号输出端(如HO1)相连，驱动电路120的供电电源正端(如VB1)与IPM的高压电源正端(如UVB)相连，驱动电路120的第一信号输入端(如HIN1)与IPM的第一逆变控制端(如UHIN)相连。进一步的，上桥臂开关管(如111)的第二端还与下桥臂开关管(如113)的第一端相连，下桥臂开关管(如113)的第二端与IPM的N端相连，下桥臂开关管(如113)的控制端与驱动电路120的第二信号输出端(如LO1)相连，驱动电路120的第二信号输入端(如LIN1)还与第二逆变控制端(如ULIN)对应相连。需要说明的是，由于上桥臂电路可包括一相或者多相，相应的上桥臂开关管可包括一个或多个，下桥臂电路可包括一相或多相，相应的下桥臂开关管可包括一个或多个，因此在各个上桥臂开关管和下桥臂开关管与其它元器件相连时，遵循相应相对应连接原则进行连接，即上桥臂开关管和下桥臂开关管与相应相的各个元器件相连。

具体来说，以逆变电路110包括两相上桥臂电路和两相下桥臂电路为例，参考图2所示，两相上桥臂电路分别为第一相上桥臂电路和第二相上桥臂电路，两相下桥臂电路分别为第一相下桥臂电路和第二相下桥臂电路。其中，第一相上桥臂电路包括第一上臂桥开关管111(简称开关管111)，IPM的P端通过内部线路向开关管111输入直流电源，IPM的UVS端作为外接电源的负端与VS1端相连，此外，UVS端至VS1端之间设置有节点，并通过此节点和开关管111相连，IPM的UVB端作为外接电源的正端则与VB1端相连，也就是说，通过IPM的UVB端以及UVS端作为电源供应端同时向驱动电路120提供工作电源，驱动电路120的HO1端作为信号输出端，可以输出相应的控制信号以控制开关管111进行工作，当输出的控制信号为高电平时，控制开关管111开通，当输出的控制信号为低电平时，则控制开关管111断开，IPM的UHIN端通过内部走线连接于HIN1端，用于向IPM内部的驱动电路120发送逆变控制信号，其在接收到逆变指令后会根据相应的信号控制逆变电路进行工作；第一相下桥臂电路包括第一下臂桥开关管113(简称开关管113)，如图所示，开关管111通过内部线路和开关管113相连于一端，开关管113的另一端还和IPM的N端(低压参考)相连，驱动电路120的LO1端同样作为信号输出端，可以为开关管113的控制端输出相应的控制信号，当输出为高电平时控制开关管113开通，当输出为低电平时，控制开关管113断开，IPM的UHIN端与驱动电路120的HIN1端相连，同样用于向IPM内部的驱动电路120发送逆变控制信号。

第二相上桥臂电路包括第二上臂桥开关管112(简称开关管112)，IPM的P端通过内部线路向开关管112输入直流电源，IPM的VVS端作为外接电源的负端与VS2端相连，此外，VVS端至VS2端之间设置有节点，并通过此节点和开关管112相连，IPM的VVB端作为外接电源的正端则与VB2端相连，也就是说，通过IPM的VVB端以及VVS端作为电源供应端同时向驱动电路120提供工作电源，驱动电路120的HO2端作为信号输出端，可以输出相应的控制信号以控制开关管112进行工作，当输出的控制信号为高电平时，控制开关管112开通，当输出的控制信号为低电平时，则控制开关管112断开，IPM的VHIN端通过内部走线连接于HIN2端，用于向IPM内部的驱动电路120发送逆变控制信号，其在接收到逆变指令后会根据相应的信号控制逆变电路进行工作；第二相下桥臂电路包括第二下臂桥开关管114(简称开关管114)，如图所示，开关管114通过内部线路和开关管114相连于一端，开关管114的另一端还和IPM的N端(低压参考)相连，驱动电路120的LO2端同样作为信号输出端，可以为开关管114的控制端输出相应的控制信号，当输出为高电平时控制开关管114开通，当输出为低电平时，控制开关管114断开，IPM的UHIN端与驱动电路120的HIN2端相连，同样用于向IPM内部的驱动电路120发送逆变控制信号。

也就是说，在IPM工作时，驱动电路120通过信号输入端HIN1、HIN2、LIN1和LIN2接收外部元器件通过IPM的逆变控制端UHIN、VHIN、ULIN和VLIN输入的控制信号，根据控制信号生成驱动信号并通过信号输出端HO1、HO2、LO1和LO2输出至开关管111、开关管112、开关管113和开关管114，以对开关管111、开关管112、开关管113和开关管114进行通断控制，因此，IPM高压输入端P输入的直流电，最终转化为第一交流电分别通过电源正端接口UVB、VVB以及电源负端接口UVS、VVS向外输出。

在本实用新型的一些实施例中，继续参考图2所示，驱动电路120的过流端Itrip还与IPM的过流输入端ITRIP相连，驱动电路120用以根据IPM的过流输入端ITRIP的过流信号控制逆变电路停止工作。

具体来说，驱动电路120还包括过流端Itrip，该过流端Itrip主要用于接收IPM的外部过流信号，根据过流信号停止工作，以在外部发生过流时能够保证IPM不会被损坏。例如，当IPM的外部发生过流时，会通过IPM的过流输入端ITRIP向驱动电路120输入过流信号，驱动电路120在接收到过流信号时，停止输出驱动信号至逆变电路110，从而实现保证IPM不会发生过流损坏。可以理解的是，由于IPM已经停止工作，因此在一些情况下，通过控制IPM停止工作，可以避免危险的进一步发生。

在本实用新型的一些实施例中，继续参考图2所示，驱动电路120的故障端Fault还与IPM的故障输出端FAULT相连，驱动电路120用以在驱动电路120内部发生故障时输出故障信号至IPM的故障输出端FAULT。

也就是说，驱动电路120还包括故障检测以及故障端Fault，其中，故障检测可包括硬件故障检测和软件故障检测，主要用于对驱动电路120进行内部故障检测，并在其发生故障时，如过流故障、过压故障、过热故障及程序故障等，在发生故障时，驱动电路120通过故障端Fault输出故障信号，进而通过IPM的故障输出端FAULT将产生的故障信号向外输出，以告知外部元器件当前驱动电路120发生故障，并且无法继续工作，以便外部元器件基于该故障信号做出相应的反应，避免故障进行一步发生等。

在本实用新型的一些实施例中，参考图2所示，电源电路130包括：开关管131和电源驱动芯片132，其中，IPM的S端(第一交流端)与开关管的第一输入端相连，IPM的P端作为直流电源输入端与IPM的D端(第二交流端)通过内部线路相连并设置有节点，该节点与开关管131的第二输入端相连，控制开关管131的通断可以实现IPM的P端输入直流电的周期性改变，将其转化为低压交流电，分别通过IPM的S端以及D端输出，即实现直流转交流；IPM与电源驱动芯片132不同的控制输入端对应相连，用以发送不同的控制信号，电源驱动芯片132在接收到指定的控制信号后，会从电源驱动芯片的M端向开关管131的控制端下达驱动信号，以控制开关管131进行相应工作。

具体来说，电源驱动芯片132通过控制开关管131开通和关断来实现直流转交流，当电源驱动芯片132输出高电平控制信号时，开关管131开通，第一交流输出端S电压高于第二交流输出端D，而当电源驱动芯片132输出低电平控制信号时，开关管132关断，高压输入端P与第二交流输出端D的电压相同，此时第二交流输出端D电压高于第一交流输出端S，因此通过第一交流输出端S与第二交流输出端D电压会相对转变，即产生周期性转换，进而形成具有一定频率的交流电。

可选的，电源驱动芯片132的控制输入端可包括Frequency输入端(频率控制)、Mode输入端(模式控制)以及Control输入端(使能控制)中的至少一种，IPM具有之相对应的各个输入端，如：FREQUENCY控制端、MODE控制端或者CONTROL控制端，如图4所示，Frequency输入端与IPM的FREQUENCY控制端相连，Mode输入端与IPM的MODE控制端相连，Control输入端与IPM的CONTROL控制端相连，电源驱动芯片132用以根据IPM的FREQUENCY控制端输出的频率控制信号、IPM的MODE控制端输出的模式控制信号和IPM的CONTROL控制端输出的使能控制信号来驱动开关管131工作。

具体来说，可以通过FREQUENCY控制端接口和MODE控制端接口向电源驱动芯片132发送频率控制信号和模式控制信号，以设置电源电路130的工作频率和工作模式，并通过CONTROL控制端接口向电源驱动芯片132发送使能控制信号，以使电源电路130启动工作。在电源驱动芯片132接收到有效的使能控制信号后，电源驱动芯片132根据接收到的频率控制信号和模式控制信号生成相应的驱动信号传输至控制输出端M，最终驱动信号会输出至开关管131的控制端并对开关管131进行通断控制，IPM的高压输入端P输入的直流电，最终转化为第二交流电分别输出至S端(第一交流输出端)和D端(第二交流输出端)，以通过S输出端和D输出端给低压电路供电，如输出端S和输出端D连接有变压器的原边，通过变压器进行降压处理，而后通过整流电路对降压电路进行整流，以及通过DCDC电路进行电压转换等，并最终给低压电路中的元器件供电。

在本实用新型的一些实施例中，参考图3所示，上述的IPM还包括：整流桥140，其中，IPM的交流输入端AC与整流桥140直接相连，用以向整流桥140输入交流电源，通过整流桥140将该交流电转换为直流电，并通过IPM的直流输出端DC将转化来的直流电输出至其他模块。

也就是说，在本申请中，将逆变电路110、驱动电路120、电源电路130和整流桥140一体化封装设置，通过一体化封装设置，不仅能够提高半导体模块的功率密度，从而提高电控板的集成度，缩小电控板的面积，而且可以使得电控板具有较高的可靠性，同时能够简化安装，提高生成效率。并且，IPM上设置有相应的端口，通过相应的端口与外部元器件相连，以与外部元器件进行配合，实现相应的功能，具体来说，IPM的交流输入端AC接收来自外部的输入交流电流，通过整流桥140将交流电转变为直流电，转化后的直流电通过IPM的直流输出端DC向外输出，如图3所示，IPM的P端除了与逆变电路110相连，还通过外部线路和IPM的DC端相连，整流桥140分别和IPM的AC端以及DC端相连，用以将IPM的AC端输入的交流电转换为直流电并通过IPM的DC端输出，也就是说，所输入的市电(交流电)最终通过整流变换为直流电，通过IPM的P端分别输入至IPM内部的逆变电路110和电源电路130以供使用；对逆变电路110来说，可以通过IPM的逆变控制端IN向驱动电路120发送控制信号，通过驱动电路120输出的驱动信号可以控制逆变电路110进行电压转换，逆变电路110在接收到驱动电路120的驱动信号后，逆变电路110会根据控制信号将IPM的P端输入的直流电转换为交流电(第一交流电)，并通过IPM的V端向外输出，以给高压负载进行供电，如给电机进行供电等；同时，对电源电路130来说，电源电路130接收来自IPM的控制信号，其控制信号通过IPM的C端输出至电源电路130，当电源电路130接收到控制信号后，将IPM的P端输入的直流电转化为交流电(第二交流电)，并通过IPM的S端向外输出以给低压负载进行供电，即将强电转换为低压电给负载进行供电，如用于驱动IPM以及其它低压电路。可以理解的是，也可以在IPM的DC端与IPM的P端之间设置DCDC变换电路，即在整流桥140与逆变电路110之间设置DCDC变换电路，以将IPM的DC端的直流电的电压抬高至IPM的P端所需的电压。

需要说明的是，有多种方法可以用整流二极管将交流电转换为直流电，整流桥就是将整流二级管封在一个壳内了，分全桥和半桥，全桥是将连接好的桥式整流电路的四个二极管封在一起，半桥是将两个二极管桥式整流的一半封在一起，用两个半桥可组成一个桥式整流电路，一个半桥也可以组成变压器带中心抽头的全波整流电路。

可选的，本申请采用桥式整流，具体参考图4所示，整流桥140可包括：第一二极管141至第四二极管144，DC1以及DC2分别为IPM的直流输出端，AC1以及AC2分别为IPM的交流输入端，IPM的DC1端与第一二极管141以及第二二极管142的阴极相连，IPM的DC2端与第三二极管143第四二极管144的阳极相连；IPM的AC1端与第一二极管141的阳极和第三二极管143的阴极分别相连，IPM的AC2端与第二二极管142的阳极和第四二极管144的阴极分别相连，该整流桥通过交流输入端可将交流电转变为直流电，并将转化后的直流电通过直流输出端向外输出。

具体来说，整流桥140将输入的交流电转化为直流电以供IPM各模块使用，当IPM的AC1端输入正交流电时，第一二极管141在电流的作用下正向导通，第三二极管143则反向截止，第四二极管144在电流的作用下正向导通，第二二极管122则反向截止，IPM的AC1端产生的电流流经方向为AC1-131-DC1-DC2-134-AC2，当IPM的AC2输端入正交流电时，第二二极管142在电流的作用下正向导通，第四二极管144则反向截止，第三二极管143在电流的作用下正向导通，第一二极管141则反向截止，IPM的AC2端产生的电流流经方向为AC2-132-DC1-DC2-133-AC1，因此，无论交流电压无论是在正半周期还是负半周期，在直流输出端始终输出为第一直流输出端DC1为正电压，第二直流输出端DC2为负电压，从而实现整流桥将交流市电转变为直流电的功能。

在本实用新型的一些实施例中，上述的IPM还包括：绝缘封装体(图中未具体示出)，逆变电路110、驱动电路120、电源电路130和整流桥均140封装在绝缘封装体内。举例来说，可将逆变电路110、驱动电路120、电源电路130和整流桥均140安装在衬底或框架上，且相互之间通过导线如金属线连接，整体通过绝缘封装体封装成一个模块，如通过绝缘材料进行填充式封装以封装成一个模块，并通过预留的端口(引脚)与外部元器件相连。由于通过将半导体器件集成在一个封装体内，提高了功率密度，缩小了外围电路板的面积，并且通过缩短走线和一体化封装，提高了可靠性，以及通过减少应用时需要安装的器件数量，提高了生产效率。

综上所述，根据本实用新型实施例的智能功率模块，通过将逆变电路、驱动电路和电源电路集成到一体封装的智能功率模块中，提高了半导体模块的功率密度，有效缩小了电控板的面积，并简化了安装步骤，提高了生产效率。

图5为根据本实用新型一个实施例的家用电器的结构示意图，参考图5所示，该家用电器1000包括前述的智能功率模块100。

根据本实用新型实施例的家用电器，通过上述智能功率模块，将逆变电路、驱动电路和电源电路集成到一体封装的智能功率模块中，提高了半导体模块的功率密度，有效缩小了电控板的面积，并简化了安装步骤，提高了生产效率。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种智能功率模块，其特征在于，包括：

逆变电路，所述逆变电路与所述智能功率模块的高压输入端、所述智能功率模块的高压电源端和所述智能功率模块的低压参考端分别相连，用以将所述智能功率模块的高压输入端的直流电转换为第一交流电输出至所述智能功率模块的高压电源端；

驱动电路，所述驱动电路与所述逆变电路和所述智能功率模块的逆变控制端分别相连，用以根据所述智能功率模块的逆变控制端的控制信号驱动所述逆变电路工作；

电源电路，所述电源电路与所述智能功率模块的高压输入端、所述智能功率模块的交流输出端和所述智能功率模块的电源控制端分别相连，用以根据所述智能功率模块的电源控制端的控制信号将所述智能功率模块的高压输入端的直流电转换为第二交流电输出至所述智能功率模块的交流输出端。

2.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述逆变电路包括：至少一相上桥臂电路和至少一相下桥臂电路，

所述至少一相上桥臂电路中的每相上桥臂电路均包括上桥臂开关管，所述上桥臂开关管的第一端与所述智能功率模块的高压输入端相连，所述上桥臂开关管的第二端与所述驱动电路中相应相的供电电源负端和所述智能功率模块的相应相的高压电源负端分别相连，所述上桥臂开关管的控制端与所述驱动电路中相应相的第一信号输出端相连，其中，所述驱动电路的供电电源正端还与所述智能功率模块的高压电源正端对应相连，所述驱动电路的第一信号输入端与所述智能功率模块的第一逆变控制端对应相连；

所述至少一相下桥臂电路中的每相下桥臂电路均包括下桥臂开关管，所述下桥臂开关管的第一端与所述上桥臂开关管的第二端相连，所述下桥臂开关管的第二端与所述智能功率模块的低压参考端相连，所述下桥臂开关管的控制端与所述驱动电路中相应相的第二信号输出端相连，其中，所述驱动电路的第二信号输入端还与所述智能功率模块的第二逆变控制端对应相连。

3.如权利要求2所述的智能功率模块，其特征在于，所述驱动电路的过流端还与所述智能功率模块的过流输入端相连，所述驱动电路用以根据所述智能功率模块的过流输入端的过流信号控制所述逆变电路停止工作。

4.如权利要求2所述的智能功率模块，其特征在于，所述驱动电路的故障端还与所述智能功率模块的故障输出端相连，所述驱动电路用以在所述驱动电路内部发生故障时输出故障信号至所述智能功率模块的故障输出端。

5.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述电源电路包括：

开关管，所述开关管的第一端与所述智能功率模块的第一交流输出端相连，所述开关管的第二端与所述智能功率模块的第二交流输出端和所述智能功率模块的高压输入端分别相连，所述开关管用以将所述智能功率模块的高压输入端的直流电转换为第二交流电输出至所述智能功率模块的第一交流输出端和所述智能功率模块的第二交流输出端；

电源驱动芯片，所述电源驱动芯片的控制输入端与所述智能功率模块的电源控制端相连，所述电源驱动芯片的控制输出端与所述开关管的控制端相连，所述电源驱动芯片用以根据所述智能功率模块的电源控制端的控制信号驱动所述开关管工作。

6.如权利要求5所述的智能功率模块，其特征在于，所述电源驱动芯片的控制输入端包括频率控制输入端、模式控制输入端和使能控制输入端中的至少一种，所述电源驱动芯片的频率控制输入端与所述智能功率模块的电源频率控制端相连，所述电源驱动芯片的模式控制输入端与所述智能功率模块的电源模式控制端相连，所述电源驱动芯片的使能控制输入端与所述智能功率模块的电源使能控制端相连，所述电源驱动芯片用以根据所述智能功率模块的电源频率控制端的频率控制信号、所述智能功率模块的电源模式控制端的模式控制信号和所述智能功率模块的电源使能控制端的使能控制信号中的至少一种驱动所述开关管工作。

7.如权利要求1-6中任一项所述的智能功率模块，其特征在于，还包括：

整流桥，所述整流桥与所述智能功率模块的交流输入端和所述智能功率模块的直流输出端分别相连，用以将所述智能功率模块的交流输入端的交流电整流为直流电输出至所述智能功率模块的直流输出端。

8.如权利要求7所述的智能功率模块，其特征在于，所述整流桥包括：第一二极管至第四二极管，所述第一二极管的阴极和第二二极管的阴极分别与所述智能功率模块的第一直流输出端相连，所述第一二极管的阳极和第三二极管的阴极分别与所述智能功率模块的第一交流输入端相连，所述第二二极管的阳极和所述第四二极管的阴极分别与所述智能功率模块的第二交流输入端相连，所述第三二极管的阳极和所述第四二极管的阳极分别与所述智能功率模块的第二直流输出端相连。

9.如权利要求7所述的智能功率模块，其特征在于，还包括：

绝缘封装体，所述逆变电路、所述驱动电路、所述电源电路和所述整流桥均封装在所述绝缘封装体内。

10.一种家用电器，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的智能功率模块。

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