CN220649819U - 智能功率模块、电控系统和家电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能功率模块、电控系统和家电设备，所述智能功率模块包括：多个电压转换单元；对应每个电压转换单元设置的温度检测单元，温度检测单元用以检测相应电压转换单元的温度，以便基于温度调整电压转换单元的载波频率。由此，该智能功率模块通过温度检测单元来获取每个电压转换单元的温度，提高温度检测精度，保证了模块运行可靠性。

Description

智能功率模块、电控系统和家电设备

技术领域

本实用新型涉及家电设备技术领域，尤其涉及一种智能功率模块、一种电控系统和一种家电设备。

背景技术

在相关技术中，高集成模块或者IPM(Intelligent Power Module，智能功率模块)模块仅通过一个温度检测电路对模块温度进行检测，温度检测精度低。

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，通过温度检测单元来获取每个电压转换单元的温度，提高温度检测精度，保证模块运行可靠性。

本实用新型的第二个目的在于提出一种电控系统。

本实用新型的第三个目的在于提出一种家电设备。

为达到上述目的，本实用新型第一方面提出了一种智能功率模块，包括：多个电压转换单元；对应每个电压转换单元设置的温度检测单元，温度检测单元用以检测相应电压转换单元的温度，以便基于温度调整电压转换单元的载波频率。

根据本实用新型的智能功率模块，温度检测单元对应每个电压转换单元进行设置，以通过温度检测单元来检测相应电压转换单元的温度，以便基于温度调整电压转换单元的载波频率。由此，该智能功率模块通过温度检测单元来获取每个电压转换单元的温度，提高温度检测精度，保证了模块运行可靠性。

另外，根据本实用新型上述实施例的智能功率模块，还可以具有如下的附加技术特征：

具体地，多个电压转换单元包括功率因数校正单元，功率因数校正单元包括开关管和二极管，温度检测单元设置在开关管和二极管之间。

进一步的，多个电压转换单元还包括逆变单元，逆变单元包括驱动电路和逆变电路，温度检测单元设置在驱动电路和逆变电路之间。

具体地，逆变单元包括第一逆变单元和第二逆变单元，第一逆变单元位于功率因数校正单元和第二逆变单元之间，且第一逆变单元的逆变电路和功率因数校正电路的开关管共用第一逆变单元的驱动电路。

具体地，第一逆变单元为用于驱动压缩机工作的逆变单元，第二逆变单元为用于驱动风机工作的逆变单元；或者，第一逆变单元为用于驱动风机工作的逆变单元，第二逆变单元为用于驱动压缩机工作的逆变单元。

进一步的，多个电压转换单元还包括整流单元，整流单元和驱动电路设于智能功率模块的第一侧，开关管、二极管和逆变电路设于智能功率模块的第二侧，其中，第一侧与第二侧为相对的两侧。

具体地，温度检测单元包括热敏电阻。

进一步的，智能功率模块还包括：控制器，控制器分别与多个电压转换单元和多个温度检测单元相连，控制器被配置为基于温度调整多个电压转换单元的载波频率。

为达到上述目的，本实用新型第二方面提出了一种电控系统，包括上述的智能功率模块。

根据本实用新型实施例的电控系统，基于上述的智能功率模块，通过对每个电压转换单元都设置温度检测单元来对每个电压转换单元进行温度采集，提高温度检测精度，更易于实现电控系统的协调控制，保证电控系统的运行可靠性。

为达到上述目的，本实用新型第三方面提出了一种家电设备，包括上述的电控系统。

根据本实用新型实施例的家电设备，基于上述的电控系统，提高了家电设备的运行可靠性。

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为根据本实用新型一个实施例的智能功率模块的方框示意图；

图2为根据本实用新型另一个实施例的智能功率模块的方框示意图；

图3为根据本实用新型一个具体实施例的多个电压转换模块的电路图；

图4为根据本实用新型一个实施例的智能功率模块的方框示意图；

图5为根据本实用新型一个具体实施例的智能功率模块的电路图；

图6为根据本实用新型一个实施例的智能功率模块的方框示意图；

图7为根据本实用新型一个实施例的电控系统的方框示意图；

图8为根据本实用新型一个实施例的家用电器的方框示意图。

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提出的智能功率模块、电控系统和家电设备。

图1为根据本实用新型一个实施例的智能功率模块的连接示意图。

如图1所示，智能功率模块100包括：多个电压转换单元10和对应每个电压转换单元10设置的温度检测单元20。温度检测单元20用以检测相应电压转换单元10的温度，以便基于温度调整电压转换单元10的载波频率。

具体地，电压转换单元10可以为AC-DC(Alternating Current-Direct Current，交流-直流)变换单元、DC-DC(Direct Current-Direct Current，直流-直流)变换单元，其中DC-DC变换单元可以为升压单元或降压单元，另外，电压转换单元10也可以为逆变单元、功率因数校正单元等，此处不作限制。可以理解的是，在智能功率模块100中，多个电压转换单元10按照电流流向进行电连接，为保证模块指示清楚，图1中未对多个电压转换单元10的电连接进行表示，具体可根据实际情况进行连接。举例来说，当多个电压转换单元10包括AC-DC变换单元、DC-DC变换单元、逆变单元时，则AC-DC变换单元、DC-DC变换单元、逆变单元依次进行电连接。

温度检测单元20可以为热敏电阻温度传感、热偶电阻温度传感器、热电阻温度传感器等，具体不作限制。温度检测单元20的数量与智能功率模块100中电压转换单元10的数量相对应，温度检测单元20可以布置在相应电压转换单元10的高温产生部，以高温产生部的温度作为相应电压转换单元10的当前温度。例如，在温度检测单元20采用热敏电阻温度传感器时，温度检测单元20基于热敏电阻构建分压电路，并将热敏电阻布置在电压转换单元10的高温产生部，热敏电阻的阻值根据高温产生部的温度进行变换，此时温度检测单元20输出的电压信号也随着热敏电阻的阻值变化而变化，从而实现对电压转换单元10的温度检测。其中，电压转换单元10的高温产生部可以为大功率电子元器件的布置位置，或者电子元器件布置密度较高的位置，具体可根据实际情况进行高温产生部的确定，大功率电子元器件可以为晶闸管、功率晶体管、功率场效应管等。

在本申请中，通过多个温度检测单元20对智能功率模块100中的多个电压转换单元10的温度分别进行获取，提高智能功率模块100的温度检测精度，另外，温度检测单元20检测获取的电压转换单元10的温度可以发送给如图2所示的上位机200，例如，工控机、工作站等。此时，温度检测单元20的输出端可通过智能功率模块100的引脚端口引出，也就是说，智能功率模块100设置一个温度输出端口，设置在智能功率模块100内的温度检测单元20的输出端连接温度输出端口，尚书记200的温度采样端口与温度输出端口相连，以接收温度检测单元20获取的电压转换单元10的温度，从而实现温度检测单元10与上位机200的连接，以上位机200对用于驱动电压转换单元10内可控开关管的载波频率进行调整，保证智能功率模块100的稳定运行。可以理解的是，智能功率模块100的温度输出端口，以及上位机200的温度采样端口均与温度检测单元20的数量相对应，以保证对每个电压转换单元10的温度分别输出与输入。

假设智能功率模块100包括三个电压转换单元10，分别通过三个温度检测单元20对电压转换单元10的温度进行分别获取。继续以温度检测单元20通过热敏电阻对电压转换单元10的温度进行获取，并输出相应的电压信号为例，上位机200分别与三个温度检测单元20的输出端相连，并根据接收的温度检测单元20的电压信号的电压值来确定电压转换单元10的载波频率，上位机200根据确定的载波频率产生相应的驱动信号(例如PWM(PulseWidth Modulation，脉冲宽度调制)信号)来对电压转换单元10中的可控开关进行驱动，更易于实现模块的稳定运行。

例如，上位机200可以在确定采集获取的温度过高时，采用较小的载波频率。具体地，上位机200可预先存储与载波频率相对应的关系表格，当关系表格为电压转换单元-电压值-载波频率表时，上位机200可以直接基于温度检测单元20输出的电压值，查表获取相应的载波频率；当关系表格为电压转换单元-温度-载波频率表时，上位机200也可以在根据电压值确定电压转换单元的温度后，基于温度进行查表得到对应的载波频率，另外，还可以通过表格设置，基于温度通过查表确定载波频率的调整系数等，然后基于确定的调整系数得到相应的载波频率。

需要说明的是，上述多个电压转换单元10可以为包括可控开关的电压转换单元，例如功率因数校正单元、逆变单元等，也可以为不包括可控开关的电压转换单元，例如DCDC变换单元、ACDC变换单元等，上位机200可以基于获取的多个电压转换单元10的温度来对具有可控开关的电压转换单元的载波频率进行调整，并维持不包括可控开关的电压转换单元的当前工作状态。

另外，除采用上位机200外，也可以通过设置在智能功率模块100内部的控制器，来实现基于温度来调整电压转换单元10的载波频率。

结合图3-图5所示，在本申请的一个实施例中，多个电压转换单元10包括功率因数校正单元11，功率因数校正单元11包括开关管Q1和二极管D1，温度检测单元20设置在开关管Q1和二极管D1之间。

具体地，功率因数校正单元11中的高发热电子元器件为开关管Q1和二极管D1，其中，开关管Q1为功率因数校正单元11的可控开关。将温度检测单元20设置在开关管Q1和二极管D1之间(如图5所示)，以对功率因数校正单元11的高发热部的温度进行获取，更易于防止因功率因数校正单元11温度过高而造成的电路损坏，保证功率因数校正单元11的正常运行。

需要说明的是，图3中的功率因数校正单元11为升压型功率因数校正单元，仅作为本申请的一种电路可实现方式，具体可根据实际情况进行布置，例如也可以采用降压型功率因数校正单元。

在本申请的一个实施例中，多个电压转换单元10还包括逆变单元12，逆变单元12包括驱动电路121和逆变电路122，温度检测单元20设置在驱动电路121和逆变电路122之间。

逆变电路12中的开关管为逆变单元12中的可控开关。在逆变单元12中，驱动电路121用于接收上位机200发出的驱动信号，并对驱动信号进行电压调节，并将调压后的驱动信号发送给逆变电路122，以对逆变电路122的开关管进行控制，保证对开关管的顺利驱动，使逆变电路122将直流电转换为三相交流电输出，以对相应负载进行驱动。另外，驱动电路121可以以电路形式进行布置，也可以采用芯片形式，此处不作限制。

进一步举例来说，假设上位机200输出的驱动信号的电压值为5V，逆变单元12中的驱动电路121对驱动信号进行接收，并将驱动信号的电压值升压至15V后输出，从而以15V的驱动信号对逆变电路122中的开关管进行驱动，以升压后的驱动信号对开关管进行控制，可以保证对开关管的顺利驱动，提高控制效果。

在逆变单元12中，驱动电路121和逆变电路122发热量较大，驱动电路121和逆变电路122构成逆变单元12的高发热部，因此将温度检测单元20设置在驱动电路121和逆变电路122之间，以对逆变单元12的高发热部的温度进行获取，可以大大避免逆变单元12温度过高而造成的电路损坏，保证了逆变单元12的运行稳定性。

在本申请的一个实施例中，逆变单元12包括第一逆变单元123和第二逆变单元124，第一逆变单元123位于功率因数校正单元11和第二逆变单元124之间，且第一逆变单元123的逆变电路122和功率因数校正电路11的开关管Q1共用第一逆变单元123的驱动电路121。

功率因数校正单元11、第一逆变单元123和第二逆变单元124的布置方式，可以如图4所示，功率因数校正单元11、第一逆变单元123、第二逆变单元124沿横向从左至右依次布置，另外，也可以如图5所示，功率因数校正单元11、第一逆变单元123、第二逆变单元124沿纵向从上至下依次布置，从而实现第一逆变单元123位于功率因数校正单元11和第二逆变单元124之间。

以图5为例，第一逆变单元123的驱动电路121对用于控制第一逆变单元123的逆变电路122的驱动信号，和用于控制功率因数校正电路11的开关管Q1的驱动信号进行接收，下面为便于描述，以第一驱动信号表示用于控制第一逆变单元123的逆变电路122的驱动信号，以第二驱动信号表示用于控制功率因数校正电路11的开关管Q1的驱动信号。继续以驱动信号的电压值为5V为例，第一逆变单元123的驱动电路121分别对第一驱动信号和第二驱动信号进行接收，并将第一驱动信号和第二驱动信号的电压值上调至15V，然后驱动电路121将调压后的第一驱动信号输出给第一逆变单元123的逆变电路122的控制端，以通过调压后的第一驱动信号对逆变电路122的开关管进行控制，并将调压后的第二驱动信号输出给功率因数校正电路11的开关管Q1，以通过调压后的第二驱动信号对功率因数校正电路11的开关管Q1进行驱动。由此，功率因数校正电路11的开关管Q1与相邻逆变单元12的逆变电路122共用一个驱动电路121，可以减少电路布置面积，提高智能功率模块的集成度。

可以理解的是，驱动信号与对应电压转换单元10中可控开关的数量相对应，例如，在逆变单元12中，逆变电路122由六个可控开关构成三相桥臂，则相应的驱动信号应分别对应六个开关管进行六路输出，在驱动电路121为驱动芯片时，驱动电路121用于接收相应驱动信号的输入端设置六个IO口，用于输出调压后的驱动信号的输出端也设置六个IO口，输出端的每个IO口分别连接至六个可控开关的控制端。

在本申请的一个实施例中，第一逆变单元123为用于驱动压缩机工作的逆变单元，第二逆变单元124为用于驱动风机工作的逆变单元；或者，第一逆变单元123为用于驱动风机工作的逆变单元，第二逆变单元124为用于驱动压缩机工作的逆变单元。

也就是说，第一逆变单元123和第二逆变单元124的负载分别为压缩机和风机，可根据实际情况进行负载的连接。在智能功率模块100的电路连接中，第一逆变单元123和第二逆变单元124的输入端分别与功率因数校正单元11的输出端相连，第一逆变单元123和第二逆变单元124分别将功率因数校正单元11输出的直流电转换为三相交流电输出，从而对相应负载进行驱动。

在本申请的一个实施例中，多个电压转换单元还包括整流单元13，整流单元13和驱动电路121设于智能功率模块100的第一侧，开关管Q1、二极管D1和逆变电路122设于智能功率模块100的第二侧，其中，第一侧与第二侧为相对的两侧。

举例来说，第一侧和第二侧可以为沿纵向方向的上侧和下侧，也可以为沿横向方向的左侧和右侧。以图5为例，整流单元13、第一逆变单元123的驱动电路121以及第二逆变单元124的驱动电路121布置在智能功率模块100的左侧，功率因数校正单元11的开关管Q1和二极管D1、第一逆变单元123的逆变电路122以及第二逆变单元124的逆变电路122布置在智能功率模块100的右侧。

在本申请的一个实施例中，温度检测单元20包括热敏电阻。也就是说，将热敏电阻布置在相应电压转换单元10的温度检测位置，例如高发热区，利用热敏电阻的阻值随温度变化而变化的特性，实现对电压转换单元10的温度检测。

如图6所示，在本申请的一个实施例中，智能功率模块100还包括：控制器30，控制器30分别与多个电压转换单元10和多个温度检测单元20相连，控制器30被配置为基于温度调整多个电压转换单元10的载波频率。

也就是说，通过智能功率模块100内的控制器30对多个温度检测单元20获取的电压转换单元10的温度进行接收，并进一步根据多个电压转换单元10的温度对电压转换单元10的载波频率进行调整。例如，可以在控制器30内预先存储电压转换单元-温度-载波频率的表格，当控制器30接收温度检测单元20获取的温度后，对表格进行调用，通过查询表格确定相应的载波频率，然后控制器30根据查表获取的载波频率产生相应的驱动信号(例如PWM信号)来对电压转换单元10中的可控开关进行控制。

综上，根据本实用新型的智能功率模块，温度检测单元对应每个电压转换单元进行设置，以通过温度检测单元来检测相应电压转换单元的温度，以便基于温度调整电压转换单元的载波频率。由此，该智能功率模块通过温度检测单元来获取每个电压转换单元的温度，提高温度检测精度，保证了模块运行可靠性。

对应上述实施例，本申请还提出了一种电控系统1000。

如图7所示，本申请实施例的电控系统1000，包括上述的智能功率模块100。

根据本实用新型实施例的电控系统，基于上述的智能功率模块，通过温度检测单元来对每个电压转换单元进行温度采集，提高了温度检测精度，更易于实现电控系统的协调控制，保证电控系统的运行可靠性。

对应上述实施例，本申请还提出了一种家电设备。

如图8所示，本申请实施例的家电设备10000还包括电控系统1000。

根据本实用新型实施例的家电设备，基于上述的电控系统，提高了家电设备的运行可靠性。

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：

多个电压转换单元；

对应每个所述电压转换单元设置的温度检测单元，所述温度检测单元用以检测相应电压转换单元的温度，以便基于所述温度调整所述电压转换单元的载波频率。

2.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，多个所述电压转换单元包括功率因数校正单元，所述功率因数校正单元包括开关管和二极管，所述温度检测单元设置在所述开关管和所述二极管之间。

3.根据权利要求2所述的智能功率模块，其特征在于，多个所述电压转换单元还包括逆变单元，所述逆变单元包括驱动电路和逆变电路，所述温度检测单元设置在所述驱动电路和所述逆变电路之间。

4.根据权利要求3所述的智能功率模块，其特征在于，所述逆变单元包括第一逆变单元和第二逆变单元，所述第一逆变单元位于所述功率因数校正单元和所述第二逆变单元之间，且所述第一逆变单元的逆变电路和所述功率因数校正单元的开关管共用所述第一逆变单元的驱动电路。

5.根据权利要求4所述的智能功率模块，其特征在于，所述第一逆变单元为用于驱动压缩机工作的逆变单元，所述第二逆变单元为用于驱动风机工作的逆变单元；或者，所述第一逆变单元为用于驱动所述风机工作的逆变单元，所述第二逆变单元为用于驱动所述压缩机工作的逆变单元。

6.根据权利要求3-5任一项所述的智能功率模块，其特征在于，多个所述电压转换单元还包括整流单元，所述整流单元和所述驱动电路设于所述智能功率模块的第一侧，所述开关管、所述二极管和所述逆变电路设于所述智能功率模块的第二侧，其中，所述第一侧与所述第二侧为相对的两侧。

7.根据权利要求1-5任一项所述的智能功率模块，其特征在于，所述温度检测单元包括热敏电阻。

8.根据权利要求1-5任一项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：控制器，所述控制器分别与多个所述电压转换单元和多个所述温度检测单元相连，所述控制器被配置为基于所述温度调整多个所述电压转换单元的载波频率。

9.一种电控系统，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的智能功率模块。

10.一种家电设备，其特征在于，包括根据权利要求9所述的电控系统。