智能功率模块的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种智能功率模块，包括：无桥功率因数校正模块和三相逆变模块相集成的集成电路；和与所述集成电路相连、对所述集成电路起到驱动和保护作用的控制电路。本发明公开的智能功率模块，无桥功率因数校正模块和三相逆变模块相集成，可以提高功率密度、减小器件体积，提高了生产效率，提高功率器件的可靠性，降低电路尺寸；并且，减小了功率半导体器件引脚之间的导线长度，半导体器件之间引线距离较短，降低了导线上的寄生参数，噪声尖峰电压也大大降低。并且，智能功率模块中器件所占印制电路板的面积减小，还降低了印制板的成本。
【专利说明】智能功率模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及空调【技术领域】，更具体地说，涉及一种变频空调器的智能功率模块。
【背景技术】
[0002]目前，无桥拓扑结构的功率因数校正模块，以下简称无桥功率因数校正模块，因取消不可控整流器，只采用两颗绝缘栅双极型晶体管、两颗快恢复二极管和两颗普通慢速二极管，使用功率器件较少，效率提升较高而广泛应用于智能功率模块中。
[0003]然而，现有技术中，分立式的无桥拓扑结构功率因数校正模块和三相逆变模块已广泛应用于大功率变频空调调速系统中。无桥功率因数校正模块和三相逆变模块一般体积较大，模块与模块之间受板面及模具尺寸影响，器件排布较远，器件之间走线较长，环路较大，这样导致了较大的电流变化率及高速开关信号在大环路里串扰，而这些又会导致在线路上产生较大的噪声尖峰电压。噪声尖峰电压在某些极限场合会对器件的可靠性造成一定的影响，甚至损坏功率器件，同时噪声尖峰电压也是较大的干扰源，控制系统的抗干扰能力需要进一步提闻。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供一种智能功率I旲块，以提闻功率密度、减小器件体积，提闻生产效率，提高功率器件的可靠性，降低电路尺寸，同时降低功率器件的开关噪声传导。
[0005]为解决上述问题，现提出的方案如下:
[0006]一种智能功率模块，包括:
[0007]无桥功率因数校正模块和三相逆变模块相集成的集成电路；和
[0008]与所述集成电路相连、对所述集成电路起到驱动和保护作用的控制电路。
[0009]优选地，所述控制电路为分别与所述集成电路中的无桥功率因数校正模块和三相逆变模块相连的第一芯片。
[0010]优选地，所述控制电路包括:
[0011]与所述集成电路中的无桥功率因数校正模块相连、对所述无桥功率因数校正模块起到驱动和保护作用的第二芯片；和
[0012]与所述集成电路中的三相逆变模块相连、对所述三相逆变模块起到驱动和保护作用的第三芯片。
[0013]优选地，所述无桥功率因数校正模块包括:绝缘栅双极型晶体管Q7和Q8，普通慢速二极管D9和D10，快恢复二极管D7和D8 ;其中:
[0014]绝缘栅双极型晶体管Q7集电极与电感LI相连，发射极与R4 —端相连，所述电阻R4的另一端连接普通慢速二极管D9后连接在电源零线；
[0015]绝缘栅双极型晶体管Q8集电极与电感L2相连，发射极与所述电阻R4 —端相连，所述电阻R4的另一端连接普通慢速二极管DlO后连接在电源火线；
[0016]快恢复二极管D7连接在所述电感L2和电容C之间；快恢复二极管D8连接在所述电感LI和所述电容C之间。
[0017]优选地，所述三相逆变模块包括:绝缘栅双极型晶体管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6，以及快恢复二极管Dl、D2、D3、D4、D5和D6，其中:
[0018]绝缘栅双极型晶体管Ql的集电极与快恢复二极管D8和快恢复二极管D7的公共端相连，发射极与绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极相连；绝缘栅双极型晶体管Ql的集电极和发射极之间并联快恢复二极管Dl ;绝缘栅双极型晶体管Q4的发射极与电阻Rl相连，绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极和发射极之间并联快恢复二极管D4 ；
[0019]绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极与快恢复二极管D8和快恢复二极管D7的公共端相连，发射极与绝缘栅双极型晶体管Q6的集电极相连；绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极和发射极之间并联快恢复二极管D3 ;绝缘栅双极型晶体管Q6的发射极与电阻R2相连，型晶体管Q6的集电极和发射极之间并联快恢复二极管D6 ；
[0020]绝缘栅双极型晶体管Q5的集电极与快恢复二极管D8和快恢复二极管D7的公共端相连，发射极与绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极相连；绝缘栅双极型晶体管Q5的集电极和发射极之间并联快恢复二极管D5 ;绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极与电阻R3相连，绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极和发射极之间并联快恢复二极管D2。
[0021]从上述的技术方案可以看出，本发明公开的智能功率模块，无桥功率因数校正模块和三相逆变模块相集成，可以提高功率密度、减小器件体积，提高了生产效率，提高功率器件的可靠性，降低电路尺寸；并且，减小了功率半导体器件引脚之间的导线长度，半导体器件之间引线距离较短，降低了导线上的寄生参数，噪声尖峰电压也大大降低。并且，智能功率模块中器件所占印制电路板的面积减小，还降低了印制板的成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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获得其他的附图。
[0023]图1为本发明实施例公开的一种智能功率模块的结构示意图；
[0024]图2为本发明另一实施例公开的一种智能功率模块的结构示意图；
[0025]图3为本发明另一实施例公开的一种智能功率模块的电路原理图；
[0026]图4为本发明另一实施例公开的一种智能功率模块的电路原理图；
[0027]图5为本发明另一实施例公开的一种智能功率模块的电路原理图；
[0028]图6为本发明另一实施例公开的一种智能功率模块的电路原理图。
【具体实施方式】
[0029]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0030]本发明实施例公开了一种智能功率模块，以解决现有的智能功率模块存在的噪声尖峰电压大的问题。
[0031]本实施例公开的智能功率模块，包括:无桥功率因数校正模块和三相逆变模块相集成的集成电路；和与所述集成电路相连、对所述集成电路起到驱动和保护作用的控制电路。
[0032]公知的，所有功率器件的安装位置对模块的热流路和热分布有很大的影响，会直接影响到模块的可靠性运行，本实施例公开的智能功率模块，公开了各功率器件的最优安装位置，改善了模块的整体散热，提高了模块的热稳定性。
[0033]无桥功率因数校正模块和三相逆变模块相集成，还减小了功率半导体器件引脚之间的导线长度，半导体器件之间引线距离较短，降低了导线上的寄生参数，噪声尖峰电压也大大降低。并且，智能功率模块中器件所占印制电路板的面积减小，还降低了印制板的成本。
[0034]并且，无桥功率因数校正模块和三相逆变模块的各功率半导体器件集成在同一基板上，形成智能功率模块后，再经过封装工艺后，直接固定于散热器上，可以降低模块安装定位难度，提高了生产效率，且智能功率模块与散热器贴合紧密，降低了模块与散热器之间的热阻，增强了模块的可靠性。
[0035]根据控制电路的不同实现形式，可以形成不同结构的智能功率模块，以下分别通过两个实施例进行说明。
[0036]如图1所示，本发明一实施例公开的智能功率模块，包括:集成电路101和第一芯片102 ;其中:
[0037]集成电路101为无桥功率因数校正模块和三相逆变模块的集成电路；
[0038]第一芯片102分别与集成电路101中的无桥功率因数校正模块和三相逆变模块相连。
[0039]具体的，第一芯片102包括无桥功率因数校正模块驱动控制电路、三相逆变模块驱动控制电路及保护电路，具有驱动、过流、过温、过载、欠压、过压、防直通和故障输出保护功能。
[0040]如图2所示，本发明另一实施例公开的智能功率模块，包括:集成电路201、第二芯片202和第三芯片203 ;其中:
[0041]集成电路101为无桥功率因数校正模块和三相逆变模块的集成电路；
[0042]第二芯片202与集成电路201中的无桥功率因数校正模块相连；
[0043]第三芯片203与集成电路201中的三相逆变模块相连。
[0044]具体的，第二芯片202包括无桥功率因数校正模块驱动控制电路和保护电路，控制无桥功率因数校正模块工作，具有驱动、过流、欠压、过压和故障输出保护功能；第三芯片203包括三相逆变模块驱动控制电路和保护电路，控制三相逆变模块工作，具有驱动、过流、过温、过载、欠压、过压、防直通和故障输出保护功能。
[0045]如图3所示，本发明上述实施例公开的智能功率模块中，无桥功率因数校正模块包括:绝缘栅双极型晶体管Q7和Q8，普通慢速二极管D9和D10，快恢复二极管D7和D8 ;其中:
[0046]绝缘栅双极型晶体管Q7集电极与电感LI相连，发射极与电阻R4 —端相连，电阻R4的另一端连接普通慢速二极管D9后连接在电源零线；[0047]绝缘栅双极型晶体管Q8集电极与电感L2相连，发射极与电阻R4 —端相连，电阻R4的另一端连接普通慢速二极管DlO后连接在电源火线；
[0048]快恢复二极管D7连接在电感L2和电容C之间；快恢复二极管D8连接在电感LI和电容C之间。
[0049]具体的，电阻R4、电感L1、电感L2和电容C为与智能功率模块相连的外围电路中的部件。
[0050]三相逆变模块包括:绝缘栅双极型晶体管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6，以及快恢复二极管 D1、D2、D3、D4、D5 和 D6，其中:
[0051]绝缘栅双极型晶体管Ql的集电极与快恢复二极管D8和快恢复二极管D7的公共端相连，发射极与绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极相连；绝缘栅双极型晶体管Ql的集电极和发射极之间并联快恢复二极管Dl ；
[0052]绝缘栅双极型晶体管Q4的发射极与电阻Rl相连，绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极和发射极之间并联快恢复二极管D4 ；
[0053]绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极与快恢复二极管D8和快恢复二极管D7的公共端相连，发射极与绝缘栅双极型晶体管Q6的集电极相连；绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极和发射极之间并联快恢复二极管D3 ；
[0054]绝缘栅双极型晶体管Q6的发射极与电阻R2相连，绝缘栅双极型晶体管Q6的集电极和发射极之间并联快恢复二极管D6 ；
[0055]绝缘栅双极型晶体管Q5的集电极与快恢复二极管D8和快恢复二极管D7的公共端相连，发射极与绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极相连；绝缘栅双极型晶体管Q5的集电极和发射极之间并联快恢复二极管D5 ；
[0056]绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极与电阻R3相连，绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极和发射极之间并联快恢复二极管D2 ；
[0057]并且，智能功率模块中的第一芯片分别与绝缘栅双极型晶体管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7和Q8门极相连。
[0058]同样，电阻R1、电阻R2和电阻R3也为与智能功率模块相连的外围电路中的部件。
[0059]具体的，如图4所示，绝缘栅双极型晶体管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7和Q8门极与
第一芯片的管脚相连。
[0060]并且，图4中第一芯片各个管脚的中英文译义见下表。
[0061]
引脚名称 引脚中文定义_
LI第I组电感输入端
【权利要求】
1.一种智能功率模块，其特征在于，包括: 无桥功率因数校正模块和三相逆变模块相集成的集成电路；和 与所述集成电路相连、对所述集成电路起到驱动和保护作用的控制电路。
2.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述控制电路为分别与所述集成电路中的无桥功率因数校正模块和三相逆变模块相连的第一芯片。
3.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述控制电路包括: 与所述集成电路中的无桥功率因数校正模块相连、对所述无桥功率因数校正模块起到驱动和保护作用的第二芯片；和 与所述集成电路中的三相逆变模块相连、对所述三相逆变模块起到驱动和保护作用的AA- ~- -H-* I I弟二心/To
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的智能功率模块，其特征在于，所述无桥功率因数校正模块包括:绝缘栅双极型晶体管Q7和Q8，普通慢速二极管D9和D10，快恢复二极管D7和D8 ;其中: 绝缘栅双极型晶体管Q7集电极与电感LI相连，发射极与电阻R4 —端相连，所述电阻R4的另一端连接普通慢速二极管D9后连接在电源零线； 绝缘栅双极型晶体管Q8集电极与电感L2相连，发射极与所述电阻R4 —端相连，所述电阻R4的另一端连接普通慢速二极管DlO后连接在电源火线； 快恢复二极管D7连接在所述电感L2和电容C之间；快恢复二极管D8连接在所述电感LI和所述电容C之间。
5.根据权利要求4所述的智能功率模块，其特征在于，所述三相逆变模块包括:绝缘栅双极型晶体管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6，以及快恢复二极管Dl、D2、D3、D4、D5和D6，其中: 绝缘栅双极型晶体管Ql的集电极与快恢复二极管D8和快恢复二极管D7的公共端相连，发射极与绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极相连；绝缘栅双极型晶体管Ql的集电极和发射极之间并联快恢复二极管Dl ;绝缘栅双极型晶体管Q4的发射极与电阻Rl相连，绝缘栅双极型晶体管Q4的集电极和发射极之间并联快恢复二极管D4 ； 绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极与快恢复二极管D8和快恢复二极管D7的公共端相连，发射极与绝缘栅双极型晶体管Q6的集电极相连；绝缘栅双极型晶体管Q3的集电极和发射极之间并联快恢复二极管D3 ;绝缘栅双极型晶体管Q6的发射极与电阻R2相连，绝缘栅双极型晶体管Q6的集电极和发射极之间并联快恢复二极管D6 ； 绝缘栅双极型晶体管Q5的集电极与快恢复二极管D8和快恢复二极管D7的公共端相连，发射极与绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极相连；绝缘栅双极型晶体管Q5的集电极和发射极之间并联快恢复二极管D5 ;绝缘栅双极型晶体管Q2的发射极与电阻R3相连，绝缘栅双极型晶体管Q2的集电极和发射极之间并联快恢复二极管D2。
【文档编号】H02M1/42GK103532368SQ201210232023
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年7月5日 优先权日:2012年7月5日
【发明者】薄传海, 张有林, 许敏, 程海松 申请人:珠海格力电器股份有限公司