CN215682129U - 智能功率模块ipm及家用电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能功率模块IPM及家用电器，其中IPM包括：PFC电路、过流保护电路、第一驱动电路、逆变电路以及第二驱动电路，其中，PFC电路用以对PFC电感连接端的直流电进行功率因数校正并输出至高压输入端；过流保护电路用以在PFC电路发生过流时输出过流信号；第一驱动电路用以根据PFC控制端提供的控制信号驱动PFC电路工作，并根据过流信号控制PFC电路停止工作；逆变电路用以将高压输入端的直流电逆变为交流电并输出至高压供电端；第二驱动电路用以驱动逆变电路工作。由此，将各模块一体化封装到智能功率模块中，不仅可以减少电控板面积，提高模块可靠性，而且不需要经过外围电路即可对PFC电路进行过流保护，实现了对PFC电路的快速保护。

Description

智能功率模块IPM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IPM及家用电器。

背景技术

目前在大部分家电应用中，开始使用集成有PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)电路和逆变电路的智能功率模块来对负载进行控制，如对电机进行转速控制，但是当PFC电路发生过流时，目前的智能功率模块很难在第一时间进行过流保护，导致智能功率模块发生过流损坏，降低智能功率模块的可靠性。

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IPM，通过将PFC电路、逆变电路、相应的驱动电路以及过流保护电路集成一体化封装，不仅节省了单独封装的成本，减少了电控板的总面积，以及减少了裸露的连接点，缩短了器件间的距离，提高了可靠性，而且在PFC电路发生过流时，模块内部可以快速保护，无需经过外围电路，提高了过流保护的速度，使得过流发生时能够第一时间进行过流保护，进一步提高了模块的可靠性。

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IPM，包括：PFC电路，PFC电路与IPM的PFC电感连接端和IPM的高压输入端分别相连，用以对PFC电感连接端的直流电进行功率因数校正并输出至高压输入端；过流保护电路，过流保护电路与PFC电路相连，用以在PFC电路发生过流时输出过流信号；第一驱动电路，第一驱动电路与PFC电路、过流保护电路和IPM的PFC控制端分别相连，用以根据PFC控制端提供的控制信号驱动PFC电路工作，并根据过流信号控制PFC电路停止工作；逆变电路，逆变电路与PFC电路、高压输入端、IPM的高压供电端和IPM的低压参考端分别相连，用以将高压输入端的直流电逆变为交流电并输出至高压供电端；第二驱动电路，第二驱动电路与逆变电路和IPM的逆变控制端分别相连，用以驱动逆变电路工作。

根据本实用新型实施例的智能功率模块IPM，通过将PFC电路、逆变电路、相应的驱动电路以及过流保护电路集成一体化封装，不仅节省了单独封装的成本，减少了电控板的总面积，以及减少了裸露的连接点，缩短了器件间的距离，提高了可靠性，而且在PFC电路发生过流时，模块内部可以快速保护，无需经过外围电路，提高了过流保护的速度，使得过流发生时能够第一时间进行过流保护，进一步提高了模块的可靠性。

根据本实用新型的一个实施例，PFC电路为交错式PFC电路，交错式PFC电路包括至少两个PFC支路，第一驱动电路包括至少两个第一驱动芯片，且至少两个第一驱动芯片与至少两个PFC支路一一对应。

根据本实用新型的一个实施例，至少两个PFC支路的结构相同，且每个PFC支路均包括：PFC开关管和二极管，PFC开关管的第一端与IPM的PFC电路负端相连，PFC开关管的第二端与二极管的阳极相连且具有第一连接点，第一连接点与相应PFC电感连接端相连，二极管的阴极与高压输入端相连，PFC开关管的控制端与相应第一驱动芯片的输出端相连，其中，第一驱动芯片的第一输入端与相应PFC控制端相连，第一驱动芯片的第二输入端与过流保护电路相连。

根据本实用新型的一个实施例，过流保护电路包括：检流电阻和过流检测电路，检流电阻串联在PFC开关管的第一端与PFC电路负端之间，过流检测电路的第一输入端连接在检流电阻与PFC开关管的第一端之间，过流检测电路的第二输入端与IPM的过流参考端相连，过流检测电路的输出端与第一驱动芯片的第二输入端相连。

根据本实用新型的一个实施例，过流保护电路包括一个，当过流保护电路包括一个时，过流保护电路的检流电阻串联在每个PFC开关管的第一端与PFC电路负端之间。

根据本实用新型的一个实施例，过流保护电路包括多个，当过流保护电路包括多个时，每个过流保护电路的检流电阻串联在相应PFC开关管的第一端与相应PFC电路负端之间。

根据本实用新型的一个实施例，当过流保护电路包括多个时，IPM还包括：与或电路，与或电路包括多个输入端和一个输出端，多个输入端与多个过流保护电路的输出端对应相连，输出端与第一驱动芯片的第二输入端相连。

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，第二驱动电路包括第二驱动芯片。

根据本实用新型的一个实施例，至少一相上桥臂中的每相上桥臂均包括上桥臂开关管，上桥臂开关管的第一端与高压输入端相连，上桥臂开关管的第二端与第二驱动芯片的相应相的供电电源负端和IPM的相应相的高压供电负端分别相连，上桥臂开关管的控制端与第二驱动芯片的相应相的第一信号输出端相连，其中，第二驱动芯片的上桥臂控制端与IPM的相应相的上桥臂逆变控制端相连，第二驱动芯片的相应相的供电电源正端还与IPM的相应相的高压供电正端相连；至少一相下桥臂中的每相下桥臂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IPM的相应相的低压参考端相连，下桥臂开关管的控制端与第二驱动芯片的相应相的第二信号输出端相连，其中，第二驱动芯片的下桥臂控制端与IPM的相应相的下桥臂逆变控制端相连。

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IPM。

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IPM，将PFC电路、逆变电路、相应的驱动电路以及过流保护电路集成一体化封装，不仅节省了单独封装的成本，减少了电控板的总面积，以及减少了裸露的连接点，缩短了器件间的距离，提高了可靠性，而且在PFC电路发生过流时，模块内部可以快速保护，无需经过外围电路，提高了过流保护的速度，使得过流发生时能够第一时间进行过流保护，进一步提高了模块的可靠性。

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IPM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IPM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IPM的结构示意图；

图4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。

下面参考附图描述本实用新型实施例提出的智能功率模块以及家用电器。

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，参考图1所示，该智能功率模块100(即Intelligent Power Module，IPM)包括：PFC电路110、过流保护电路120、第一驱动电路130、逆变电路140以及第二驱动电路150。

其中，PFC电路110与IPM的PFC电感连接端PFCN以及IPM的高压输入端P分别相连，PFC电路110用以对PFC电感连接端PFCN输入的直流电进行功率因数校正，并将校正后的直流电输出至IPM的P端(高压输入)。过流保护电路120与PFC电路110相连，过流保护电路120用以在PFC电路110发生过流时，输出过流信号。第一驱动电路130与PFC电路110、过流保护电路120以及IPM的PFC控制端PFCIN相连，第一驱动电路130用以根据PFC控制端PFCIN提供的控制信号来驱动PFC电路110工作，并根据过流信号控制PFC电路110停止工作。逆变电路140与PFC电路110、IPM的P端、IPM的高压供电端V以及IPM的低压参考端N相连，逆变电路140用以将IPM的P端的直流电逆变为交流电，并将逆变后的交流电输出至IPM的高压供电端V。第二驱动电路150与逆变电路140以及IPM的逆变控制端IN相连，第二驱动电路150用以驱动逆变电路140工作。

在实际应用中，可将PFC电感连接端PFCN与外部PFC电感的一端相连，外部PFC电感的另一端与整流电路的输出端相连，整流电路的输入端与交流市电相连，同时将IPM的V端(高压供电)与负载的供电端相连，如与电机的供电端相连。在工作时，正常情况下，交流市电经整流电路整流后输出脉动的直流电至外部PFC电感，经外部PFC电感后，通过PFC电感连接端PFCN输入至PFC电路110，外部控制器发送控制信号并通过PFC的PFCIN端输入至第一驱动电路130，控制信号经第一驱动电路130后转换为驱动信号，以对PFC电路110的开关管进行控制，从而实现PFC电路110的功率因数校正功能等，IPM的P端(高压端)在接收功率校正后的直流电同时也将此直流电输出至逆变电路140，外部控制器发送控制信号并通过IPM的IN端(逆变控制)输入至第二驱动电路150，控制信号经第二驱动电路150后转换为驱动信号，以对逆变电路140的开关管进行控制，促使逆变电路140工作，从而将P端输入的高压直流电转换为交流电，最终输出至V端(高压供电)，通过V端给负载如电机提供高压电源。过流保护电路120被用于实时检测PFC电路110的工作电流，当PFC电路110发生过流现象时，过流保护电路120向第一驱动电路130输出过流信号，第一驱动电路130在接收到过流信号后将控制PFC电路110停止工作，以对PFC电路110进行过流保护，而当PFC电路110未发生过流，此时过流保护电路120输出未过流信号至第一驱动电路130，第一驱动电路130将继续根据外部控制器输入的控制信号对PFC电路110进行控制。

在该实施例中，通过将PFC电路、逆变电路、相应的驱动电路以及过流保护电路集成一体化封装，不仅节省了单独封装的成本，减少了电控板的总面积，以及减少了裸露的连接点，缩短了器件间的距离，提高了可靠性，而且在PFC电路发生过流时，模块内部可以快速保护，无需经过外围电路，提高了过流保护的速度，使得过流发生时能够第一时间进行过流保护，进一步提高了模块的可靠性。

在本实用新型的一些实施例中，PFC电路110为交错式PFC电路，交错式PFC电路包括两个或者更多个PFC支路。

具体来说，目前智能功率模块IPM中的PFC电路均为boost型PFC电路，从boost型PFC电路的工作原理可知，PFC电感的电流工作在连续模式，且在整个工频周期内都可以进行调制，因此电路能够达到比较高的功率因数，相对于其它电路，开关管中流过的峰值电流比较小，且开关管的漏源极电压不会超过输出电压，能够降低开关管的电压应力，同时PFC电感串联在boost型PFC电路的输入侧，在一定程度上能够抑制电流的纹波，且能够使得EMI电路的设计被简化，输入滤波电路的要求被降低，同时PFC电感能够防止交流市电的瞬态电流。但是，当系统的功率较大时，boost型PFC电路需要选用额定电流较大的器件，电路中的PFC电感以及整流二极管将会承受较大的开关应力，从而增大PFC电路的功耗，导致PFC电路产生很多的热量，降低系统效率，且大电流下开关管也会造成严重的电磁干扰，造成EMI问题，且PFC电感体积和重量均较大，无法直接焊接在PCB上，给结构设计带来很大的困难。相关技术中，为了改善PFC电路发热问题，会在PFC电路的晶圆下方加入散热片，但是这会增加工艺难度和成本，基于此本申请中的PFC电路110采用交错式PFC电路，相对于boost型PFC电路，交错式PFC电路会在原本单个较大功率PFC段的地方并行放置两个功率为其一半的较小功率PFC段来代替，这两个较小功率的PFC段以180°的相移交替工作，从而不仅可以减少电流纹波，而且可以减少损耗及发热，改善EMI问题，且交错式PFC电路支持使用较小的元器件，非常适合对外形要求严格的纤薄应用，因此应用本申请可以进一步减小电控板面积。

可选的，在本实用新型的一些实施例中，当PFC电路110为交错式PFC电路时，第一驱动电路130可包括两个或者更多个第一驱动芯片，且两个或者更多个第一驱动芯片与两个或者更多个PFC支路一一对应。也就是说，每个PFC支路对应一个第一驱动芯片，以实现对每个PFC支路的独立控制，相对于使用同一个驱动芯片对多个PFC支路进行控制，能够避免使用同一个驱动芯片对多个PFC支路控制时，当驱动芯片发生异常时所有PFC支路均无法继续工作的问题，这样即使其中一个第一驱动芯片发生异常，其它第一驱动芯片仍可以继续工作，即相应的PFC支路仍可继续工作，从而进一步提高了模块的可靠性。

进一步地，如图2所示，两个或者更多个PFC支路的结构相同，并且每个PFC支路均包括：PFC开关管(如111)以及二极管(如114)。其中，PFC开关管(如111)的第一端与IPM的PFC的GND端相连，PFC开关管(如111)的第二端与二极管(如114)的阳极相连且具有第一连接点(如A)，第一连接点(如A)与相应PFC电感连接端(如PFC1)相连，二极管(如114)的阴极与P端相连，PFC开关管(如111)的控制端与相应第一驱动芯片(如131)的输出端(OUT1)相连，并且第一驱动芯片(如131)的第一输入端(IN1)还与相应PFC控制端(PFCIN1)相连，第一驱动芯片(如131)的第二输入端(EN1)与过流保护电路120相连，第一驱动芯片(如131)的电源端(VCC1)与IPM的低压供电电源正端VDD(VDD一般为15V)相连。

具体来说，下面以PFC电路110包括三个PFC支路、以及第一驱动电路130包括三个第一驱动芯片为例来进行说明。

参考图2所示，第一PFC支路包括开关管111和二极管114，第二PFC支路包括开关管112和二极管115，第三PFC支路包括开关管113和二极管116，其中，PFC电路的GND端分别与开关管111、开关管112以及开关管113的第一端相连，开关管111的第二端与二极管114的阳极相连，并通过连接点A连接于PFC电感连接端PFC1，开关管112的第二端与第二二极管115的阳极相连，开关管111的第二端与二极管114的阳极相连，并通过连接点A连接于PFC的PFC1端，开关管112的第二端与二极管115的阳极相连，并通过连接点B连接于PFC的PFC2端，开关管113的第二端与第三二极管116的阳极相连，并通过连接点C连接于PFC的PFC3端，二极管114的阴极、二极管115的阴极以及第三二极管115的阴极相连后与IPM的P端相连(高压输入端P还与外部的大电容相连，通过大电容进行稳压处理等)。第一驱动芯片131的OUT1端连接于开关管111的控制端，第一驱动芯片131具有两个输入端，其中第一输入端IN1连接于IPM的PFC的PFCIN1端，用以接收来自于IPM的控制信号，第二输入端EN1连接于过流保护电路120，用以接收来自于过流保护电路120输出的过流信号。第一驱动芯片132的OUT2端连接于开关管112的控制端，第一驱动芯片132具有两个输入端，其中第一输入端IN2连接于IPM的PFC的PFCIN2端，用以接收来自于IPM的控制信号，第二输入端EN2连接于过流保护电路120，用以接收来自于过流保护电路120输出的过流信号。第一驱动芯片133的OUT3端连接于开关管113的控制端，第一驱动芯片133具有两个输入端，其中第一输入端IN3连接于IPM的PFC的PFCIN3端，用以接收来自于IPM的控制信号，第二输入端EN3连接于过流保护电路120，用以接收来自于过流保护电路120输出的过流信号。

在IPM工作时，第一驱动芯片131通过第一输入端IN1接收外部控制器通过IPM的PFC的PFCIN1端输入的控制信号，根据控制信号生成驱动信号，并通过信号输出端OUT1输出至开关管111的控制端，以对开关管111进行通断控制，从而将PFC电感连接端PFC1输入的直流电经过功率因数校正后通过IPM的P端向外输出，即通过第一PFC支路实现直流电的校正输出。需要说明的是，第一驱动芯片132对开关管112的控制过程、以及第一驱动芯片133对开关管113的控制过程与第一驱动芯片131对开关管111的控制过程相同，此处不再赘述。

需要说明的是，IPM的PFC电感连接端PFCN1、PFCN2和PFCN3分别连接有PFC电感，且三个PFC支路独立运行，输入电流是三个PFC电感的电流之和，在控制时，只要控制三个PFC支路工作期间，使得三个PFC电感的电流交错，输入电流的纹波可以减到最小即可。由于三个PFC支路相互独立，因此也可以只使用其中一个或两个，在设计时，三个PFC支路选用相同规格的器件，从而实现均流。另外，为了使得应用本申请的智能功率模块的设备在各个负载阶段均能够工作在最高效率状态，当设备工作在低频负载情况下时，无需使用三个PFC支路同时工作，此时可以关闭其中一个或两个PFC支路，而在两个PFC支路工作时，每个PFC支路的开通相位为180°，每一个PFC支路的峰值平均电流

其中，P_out为输出总功率，U_imin为输入电压最小值，η为PFC电路的工作效率，进一步的，输入电路如整流电路、EMC电路等，也可以基于此计算值进行选型。

在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，过流保护电路120包括：检流电阻(如121)和过流检测电路(如123)，检流电阻(如121)串联在PFC开关管(如111)的第一端与PFC的GND端之间，过流检测电路(如123)的第一输入端(如V1+)连接在检流电阻(如121)与PFC开关管(如111)的第一端之间，过流检测电路(如123)的第二输入端(如V1-)与IPM的过流参考端(如V1)相连，过流检测电路(如123)的输出端(如Vout1)与第一驱动芯片(如131)的第二输入端(如EN1)相连。

进一步地，可选的，过流保护电路120可以包括一个，当过流保护电路120包括一个时，过流保护电路120的检流电阻串联在每个PFC开关管的第一端与PFC电路负端之间。

具体来说，以仅包括一个过流保护电路为例。如图2所示，开关管111、开关管112以及开关管113的第一端均连接于检流电阻121的一端，其另一端连接于PFC的GND端，即检流电阻121串联在每个PFC开关管的第一端与PFC电路负端GND之间，通过检流电阻121将整个PFC电路110的工作电流转换为电压信号传输至过流检测电路123的V1+端，同时过流检测电路123的V1-端接收来自于IPM的过流参考端V1提供的参考电压信号。其中，当V1+端的电压信号大于V1-端的参考电压信号时，说明PFC电路110发生过流故障，此时过流检测电路123通过输出端Vout1向第一驱动电路130发送过流信号(如高电平信号)，第一驱动电路130中的第一驱动芯片131、第一驱动芯片132以及第一驱动芯片133分别通过第二输入端EN1、第二输入端EN2以及第二输入端EN3接收来自过流检测电路123的过流信号，根据过流信号产生相应的过流保护驱动信号，并分别输出至开关管111、开关管112以及开关管113的控制端，以控制开关管111、开关管112以及开关管113在过流故障下停止工作，从而实现对PFC电路110的过流保护；而当V1+端的电压信号小于V1-的端参考电压信号时，说明PFC电路110运行状态良好，此时过流检测电路123通过输出端Vout1向第一驱动电路130发送非过流信号(如低电平信号)，第一驱动电路130中的第一驱动芯片131、第一驱动芯片132以及第一驱动芯片133将分别根据IPM的PFC控制端PFCIN1、PFCIN2以及PFCIN3输入的控制信号对开关管111、开关管112以及开关管113进行控制，以实现功率因数校正。

可选的，参考图3所示，过流保护电路120还可以包括多个，当过流保护电路120包括多个时，每个过流保护电路120的检流电阻串联在相应PFC开关管的第一端与相应PFC电路负端之间。

进一步地，当过流保护电路120包括多个时，上述的IPM还可包括：与或电路125，与或电路125包括多个输入端和一个输出端，多个输入端与多个过流保护电路的输出端对应相连，输出端与第一驱动芯片的第二输入端相连。

具体来说，以包括两个过流保护电路以及一个与或电路125为例。如图3所示，每个过流保护电路分别具有各自的检流电阻以及过流检测电路，其中，检流电阻121与过流检测电路124组成一个过流保护电路，检流电阻121连接于开关管112和PFC的GND2端之间，用以检测开关管112所在PFC支路的工作电流，并将检测结果传输至过流检测电路124的V2+端，过流检测电路124的V2-端用以接收来自于IPM的过流参考端V2发送的参考电压信号，其中，当第一输入端V2+的电压信号大于第二输入端V2-参考电压信号时，说明PFC电路110发生过流故障，过流检测电路124通过输出端Vout2向外发送过流信号(如高电平信号)至与或电路125的输入端。

进一步地，检流电阻122与过流检测电路123组成另一个过流保护电路，检流电阻122连接于开关管113和PFC的GND3端之间，用以检测开关管113所在PFC支路的工作电流，并将检测结果传输至过流检测电路123的V1+端，过流检测电路124的V1-端用以接收来自于IPM的过流参考端V1发送的参考电压信号，其中，当第一输入端V1+的电压信号大于第二输入端V1-的参考电压信号时，说明PFC电路110发生过流故障，过流检测电路123通过输出端Vout1向外发送过流信号(如高电平信号)至与或电路125的输入端。

与或电路125(这里可以是或非门)具有两个输入端，分别与过流检测电路123的Vout1端和过流检测电路124的Vout2端相连，当过流检测电路123或者过流检测电路124输出过流信号(如高电平信号)时，与或电路125将输出过流保护信号(如低电平信号)，与或电路125的输出端分别与第一驱动电路130中的第一驱动芯片131、第一驱动芯片132以及第一驱动芯片133对应的第二输入端EN1、第二输入端EN2以及第二输入端EN3相连，当第一驱动芯片131、第一驱动芯片132以及第一驱动芯片133接收到过流保护信号(如低电平信号)时，会分别通过各自的输出端OUT1、OUT2以及OUT3输出控制信号至开关管111、开关管112以及开关管113的控制端，以控制开关管111、开关管112以及开关管113停止工作，避免继续发生过流，从而实现对PFC电路110的过流保护。

需要说明的是，上述示例中的检流电阻可以是一个或多个电阻并联，以分摊功率与热量，过流检测电路可以是比较器。

由此，通过设置一个或多个过流保护电路能够实现对PFC电路的过流保护，且检流电阻以及过流检测电路均集成在模块内部，提高了采样精度，避免了采样不准确导致电流检测不准确，进而导致过流保护不及时的问题，同时在模块内部进行过流保护，不需要经过外围电路，使得过流发生时能够第一时间进行过流保护，进一步提高了模块的可靠性。

在本实用新型的一些实施例中，结合图2或图3所示，逆变电路140包括一相或多相上桥臂电路、以及一相或多相下桥臂电路，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，第二驱动电路150包括第二驱动芯片151。

进一步地，如图2或图3所示，一相或多相上桥臂中的每相上桥臂均包括：上桥臂开关管(如141)，其中，上桥臂开关管(如141)的第一端与IPM的P端相连，上桥臂开关管(如141)的第二端与第二驱动芯片151的相应相的供电电源负端(如VS1)以及IPM的相应相的高压供电负端(如UVS)分别相连，上桥臂开关管(如141)的控制端还与第二驱动芯片151的相应相的第一信号输出端(如HO1)相连，并且第二驱动芯片151的上桥臂控制端(如HIN1)还与IPM的相应相的上桥臂逆变控制端(如UHIN)相连，第二驱动芯片151的相应相的供电电源正端(如VB1)还与IPM的相应相的高压供电正端(如UVB)相连，第二驱动芯片151的电源端VCC1与IPM的低压供电电源正端VDD相连，第二驱动芯片151的接地端GND与IPM的低压区供电电源负端COM相连。一相或多相下桥臂中的每相下桥臂均包括：下桥臂开关管(如144)，该下桥臂开关管(如144)的第一端与上桥臂开关管(如141)的第二端相连，下桥臂开关管(如144)的第二端与IPM的相应相的低压参考端(如UN)相连，下桥臂开关管(如144)的控制端与第二驱动芯片151的相应相的第二信号输出端(如LO1)相连，并且第二驱动芯片151的下桥臂控制端(如LIN1)还与IPM的相应相的下桥臂逆变控制端(如ULIN)相连。

具体来说，以逆变电路140包括三相上桥臂电路和三相下桥臂电路为例。参考图2或图3所示，三相上桥臂电路分别为第一相上桥臂电路、第二相上桥臂电路以及第三相上桥臂电路，三相下桥臂电路分别为第一相下桥臂电路、第二相下桥臂电路以及第三相下桥臂电路。其中，第一相上桥臂电路包括第一上臂桥开关管141(简称开关管411)，其第一端连接于IPM的P端，IPM的P端通过内部线路向开关管141输入直流电源，IPM的UVS端作为外接电源的负端与第二驱动芯片151的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141相连，IPM的UVB端作为外接电源的正端则与第二驱动芯片151的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第二驱动芯片151提供工作电源，第二驱动芯片151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141进行工作，当输出的控制信号为高电平时，控制开关管141开通，当输出的控制信号为低电平时，则控制开关管141断开，IPM的UHIN端通过内部走线连接于HIN1端，用于向IPM内部的第二驱动芯片151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144(简称开关管144)，如图所示，开关管141通过内部线路和开关管144相连于一端，开关管1144的另一端还和IPM的UN端(低压参考)相连，第二驱动芯片151的LO1端还与第一下臂桥开关管144的控制端相连，并通过LO1端输出的高低电平控制第一下臂桥开关管144的通断，IPM的下桥臂ULIN端(逆变控制)用于输出逆变控制信号，并与第二驱动芯片151的LIN1端对应相连以对第二驱动芯片151进行控制。

需要说明的是，第二相上桥臂电路、第三相上桥臂电路、第二相下桥臂电路和第三相下桥臂电路的连接方式与第一相上桥臂电路和第一相下桥臂电路的连接方式类似，具体如图2或图3所示，此处不再赘述。

当智能功率模块IPM工作时，第二驱动芯片151通过信号输入端HIN1、HIN2、HIN3、LIN1、LIN2和LIN3接收外部控制器通过IPM的逆变控制端UHIN、VHIN、WHIN、ULIN、VLIN和WLIN输入的控制信号(一般为0～5V)，根据控制信号生成驱动信号并通过信号输出端HO1、HO2、HO3、LO1、LO2和LO3(其中，HO1、HO2、HO3输出的是VS～VS+15V的逻辑信号，LO1、LO2、LO3输出的是0～15V的逻辑信号)输出至开关管141、开关管142、开关管143、开关管144、开关管145和开关管146，以对开关管141、开关管142、开关管143、开关管144、开关管145和下桥臂开关管146进行通断控制，从而将IPM的P端输入的高压直流电(一般为300V)转换为交流电，并通过IPM的高压区供电电源正端UVB、VVB和WVB以及IPM的高压区供电电源负端UVS、VVS和WVS向外输出，以给负载供电。

进一步的，上述的PFC电路110、过流保护电路120、第一驱动电路130、逆变电路140以及第二驱动电路150均贴装在基板或金属框架上，并通过塑封料封装起来，仅留引脚与外部接触。

综上所述，根据本实用新型实施例的智能功率模块IPM，通过将PFC电路、逆变电路、相应的驱动电路以及过流保护电路集成一体化封装，不仅节省了单独封装的成本，减少了电控板的总面积，以及减少了裸露的连接点，缩短了器件间的距离，提高了可靠性，而且在PFC电路发生过流时，模块内部可以快速保护，无需经过外围电路，提高了过流保护的速度，使得过流发生时能够第一时间进行过流保护，进一步提高了模块的可靠性。

图4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4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PFC电路、逆变电路、相应的驱动电路以及过流保护电路集成一体化封装，不仅节省了单独封装的成本，减少了电控板的总面积，以及减少了裸露的连接点，缩短了器件间的距离，提高了可靠性，而且在PFC电路发生过流时，模块内部可以快速保护，无需经过外围电路，提高了过流保护的速度，使得过流发生时能够第一时间进行过流保护，进一步提高了模块的可靠性。

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IPM，其特征在于，包括：

PFC电路，所述PFC电路与所述IPM的PFC电感连接端和所述IPM的高压输入端分别相连，用以对所述PFC电感连接端的直流电进行功率因数校正并输出至所述高压输入端；

过流保护电路，所述过流保护电路与所述PFC电路相连，用以在所述PFC电路发生过流时输出过流信号；

第一驱动电路，所述第一驱动电路与所述PFC电路、所述过流保护电路和所述IPM的PFC控制端分别相连，用以根据所述PFC控制端提供的控制信号驱动所述PFC电路工作，并根据所述过流信号控制所述PFC电路停止工作；

逆变电路，所述逆变电路与所述PFC电路、所述高压输入端、所述IPM的高压供电端和所述IPM的低压参考端分别相连，用以将所述高压输入端的直流电逆变为交流电并输出至所述高压供电端；

第二驱动电路，所述第二驱动电路与所述逆变电路和所述IPM的逆变控制端分别相连，用以驱动所述逆变电路工作。

2.如权利要求1所述的智能功率模块IPM，其特征在于，所述PFC电路为交错式PFC电路，所述交错式PFC电路包括至少两个PFC支路，所述第一驱动电路包括至少两个第一驱动芯片，且所述至少两个第一驱动芯片与所述至少两个PFC支路一一对应。

3.如权利要求2所述的智能功率模块IPM，其特征在于，所述至少两个PFC支路的结构相同，且每个PFC支路均包括：PFC开关管和二极管，所述PFC开关管的第一端与所述IPM的PFC电路负端相连，所述PFC开关管的第二端与所述二极管的阳极相连且具有第一连接点，所述第一连接点与相应PFC电感连接端相连，所述二极管的阴极与所述高压输入端相连，所述PFC开关管的控制端与相应第一驱动芯片的输出端相连，其中，所述第一驱动芯片的第一输入端与相应PFC控制端相连，所述第一驱动芯片的第二输入端与所述过流保护电路相连。

4.如权利要求3所述的智能功率模块IPM，其特征在于，所述过流保护电路包括：检流电阻和过流检测电路，所述检流电阻串联在所述PFC开关管的第一端与所述PFC电路负端之间，所述过流检测电路的第一输入端连接在所述检流电阻与所述PFC开关管的第一端之间，所述过流检测电路的第二输入端与所述IPM的过流参考端相连，所述过流检测电路的输出端与所述第一驱动芯片的第二输入端相连。

5.如权利要求4所述的智能功率模块IPM，其特征在于，所述过流保护电路包括一个，当所述过流保护电路包括一个时，所述过流保护电路的检流电阻串联在每个所述PFC开关管的第一端与所述PFC电路负端之间。

6.如权利要求4所述的智能功率模块IPM，其特征在于，所述过流保护电路包括多个，当所述过流保护电路包括多个时，每个所述过流保护电路的检流电阻串联在相应PFC开关管的第一端与相应PFC电路负端之间。

7.如权利要求6所述的智能功率模块IPM，其特征在于，当所述过流保护电路包括多个时，所述IPM还包括：与或电路，所述与或电路包括多个输入端和一个输出端，所述多个输入端与多个所述过流保护电路的输出端对应相连，所述输出端与所述第一驱动芯片的第二输入端相连。

8.如权利要求1所述的智能功率模块IPM，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，所述第二驱动电路包括第二驱动芯片。

9.如权利要求8所述的智能功率模块IPM，其特征在于，

所述至少一相上桥臂中的每相上桥臂均包括上桥臂开关管，所述上桥臂开关管的第一端与所述高压输入端相连，所述上桥臂开关管的第二端与所述第二驱动芯片的相应相的供电电源负端和所述IPM的相应相的高压供电负端分别相连，所述上桥臂开关管的控制端与所述第二驱动芯片的相应相的第一信号输出端相连，其中，所述第二驱动芯片的上桥臂控制端与所述IPM的相应相的上桥臂逆变控制端相连，所述第二驱动芯片的相应相的供电电源正端还与所述IPM的相应相的高压供电正端相连；

所述至少一相下桥臂中的每相下桥臂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IPM的相应相的低压参考端相连，所述下桥臂开关管的控制端与所述第二驱动芯片的相应相的第二信号输出端相连，其中，所述第二驱动芯片的下桥臂控制端与所述IPM的相应相的下桥臂逆变控制端相连。

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IPM。

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