高集成智能功率模块和空调器的制作方法

本实用新型涉及电器控制
技术领域：
，特别涉及一种高集成智能功率模块和空调器。
背景技术：
：在空调器、冰箱等安装有变频器的电器设备中，室外机的电控板是在一块PCB板上集成了电源电路、压缩机逆变器、风机逆变器、PFC电路及控制电路等电路，电源部分和逆变部分具有高电压、强电流、强磁场的特点，是PCB板上的危险部位，容易对自身或者控制电路产生电磁干扰、电压击穿或者电流烧毁等问题。技术实现要素：本实用新型的主要目的是提供一种高集成智能功率模块，旨在实现强电模块与弱电模块隔离，互不干扰，从而解决电磁干扰、电压击穿或者电流烧毁等问题。为实现上述目的，本实用新型提出的一种高集成智能功率模块，所述高集成智能功率模块包括：固定支架；第一安装基板及第二安装基板，安装于所述固定支架上，且相互间隔设置；所述第一安装基板的一侧表面和所述第二安装基板的一侧表面设置有多个安装位；控制模块，对应安装于所述第一安装基板的安装位上；整流桥、PFC功率开关模块及多个IPM模块，分别对应安装于所述第二安装基板的安装位上；其中，所述第一安装基板与所述第二安装基板通过金属线连接，所述控制模块通过金属线和所述安装位分别与所述PFC功率开关模块及所述IPM模块电气连接。可选地，所述固定支架包括板状件及形成在所述板状件上的安装槽，所述第一安装基板和所述第二安装基板并排安装于所述安装槽内，且相互间距设置。可选地，所述安装槽内还设置有隔板，所述隔板将所述安装槽分隔为第一安装子槽和第二安装子槽，所述第一安装基板安装于所述第一安装子槽内，所述第二安装基板安装于所述第二安装子槽内。可选地，所述第一安装子槽和所述第二安装子槽的槽底贯穿设置有开口。可选地，所述隔板背离所述安装槽的槽口的一端凸出于两侧的第一安装基板和第二安装基板的侧表面设置，所述隔板背离所述安装槽的槽口的一端设置有多个相互间隔设置的线槽，连接所述第一安装基板与所述第二安装基板之间的金属线为多条，且对应从多个所述线槽中穿过。可选地，所述开口的边缘形成限位结构，对对应的所述第一安装基板和第二安装基板进行限位。可选地，所述限位结构上设置螺钉安装位或者用于对对应的所述第一安装基板和所述第二安装基板进行扣接的卡扣。可选地，所述高集成智能功率模块还包括散热器，所述散热器与所述第二安装基板上贴合设置。可选地，所述第一安装基板靠近所述第二安装基板的板边设置有多个第一焊盘，所述第二安装基板对应多个所述第一焊盘的位置设置有多个第二焊盘，所述多个第一焊盘和所述多个第二焊盘通过多根金属线一一对应焊接。可选地，所述IPM模块为直流风机功率模块和/或压缩机功率模块。本实用新型还提出一种空调器，包括如上所述的高集成智能功率模块；所述高集成智能功率模块包括固定支架；第一安装基板及第二安装基板，安装于所述固定支架上，且相互间隔设置；所述第一安装基板的一侧表面和所述第二安装基板的一侧表面设置有多个安装位；控制模块，对应安装于所述第一安装基板的安装位上；整流桥、PFC功率开关模块及多个IPM模块，分别对应安装于所述第二安装基板的安装位上；其中，所述第一安装基板与所述第二安装基板通过金属线连接，所述控制模块通过金属线和所述安装位分别与所述PFC功率开关模块及所述IPM模块电气连接。本实用新型高集成智能功率模块将弱电模块如控制模块设置于第一安装基板上，并将整流桥、IPM模块、PFC功率开关模块等强电模块设置于第二安装基板上，第一安装基板及第二安装基板相互间隔设置在固定支架内，两块安装基板之间保持一定间隙，控制模块与IPM模块之间，以及控制模块与PFC功率开关模块之间通过对应的安装位以及连接两块安装基板的金属线电气连接，强电模块受控于弱电模块，从而实现了强电模块与弱电模块的隔离，避免出现电磁干扰、电压击穿或者电流烧毁等问题，并且可以解决采用一整块安装基板来实现时，元器件密集，电路布线及电器隔离困难的问题，采用两块安装基板还可以减小单块安装基板，例如第二安装基板的体积，简化了第二安装基板的布局。附图说明为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。图1为本实用新型高集成智能功率模块第一实施例的结构示意图；图2为本实用新型高集成智能功率模块第二实施例的结构示意图；图3为本实用新型高集成智能功率模块中固定支架一实施例的结构示意图；图4为本实用新型高集成智能功率模块第三实施例的结构示意图；图5为本实用新型高集成智能功率模块中第一安装基板一实施例的电路结构示意图；图6为本实用新型高集成智能功率模块中第二安装基板一实施例的电路结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称10固定支架31整流桥20第一安装基板32PFC功率开关模块30第二安装基板33IPM模块40金属线34第二电源输入接口50散热器11隔板21控制模块12第一限位件22第一电源输入接口13第二限位件23通讯接口本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。本实用新型提出一种高集成智能功率模块。在空调器、洗衣机、冰箱等电器设备中，大多设置有电机，并通过电机来驱动其他负载工作。例如空调器，传统的空调器一般包括室内机和室外机，室外机和室内机中均设置电机及驱动电机工作的电控板。以室外机的电控板为来说，室外机的电控板上大多设置有驱动压缩机的智能功率模块，驱动风机的智能功率模块、主控制模块、电源模块等功能模块。这些功能模块大多集成在电控PCB板上，但是由于电源模块以及功率模块往往具有高电压、强电流以及强磁场的特点，而控制模块通常工作在低电压、弱电流以及弱磁场的环境下，因此，功率模块工作时产生的电磁信号容易干扰到控制模块发出的控制信号而影响控制模块的工作，同时，功率模块自身发生电压击穿或者电流烧损的危险也容易影响到控制模块，因此，控制模块等弱电模块需要远离功率模块等强电模块。为了解决上述问题，参照图1及图6，在本实用新型一实施例中，该高集成智能功率模块包括：固定支架10；第一安装基板20及第二安装基板30，安装于所述固定支架10上，且相互间隔设置；所述第一安装基板20的一侧表面和所述第二安装基板30的一侧表面设置有多个安装位；控制模块21，对应安装于所述第一安装基板20的安装位上；整流桥31、PFC功率开关模块32及多个IPM模块33，分别对应安装于所述第二安装基板30的安装位上；其中，所述第一安装基板20与所述第二安装基板30通过金属线40连接，所述控制模块21通过金属线40和所述安装位分别与所述PFC功率开关模块32及所述IPM模块33电气连接。整流桥31的电源输入端输入交流电源，所述整流桥31的输出端与所述PFC功率开关模块32的输入端连接；所述PFC功率开关模块32的输出端与IPM模块33的电源输入端连接；控制模块21的多个控制端通过金属线40与所述PFC功率开关模块32的受控端及IPM模块33的受控端一一对应连接。控制模块21驱动所述PFC功率开关模块32将整流桥31输出的直流电压进行校正后输出至IPM模块33或者控制模块21，控制模块21输出相应的控制信号，以控制IPM模块33驱动对应的负载工作。本实施例中，高集成智能功率模块通过将弱电模块如控制模块21设置于第一安装基板20上，同时将整流桥31、IPM模块33、PFC功率开关模块32等强电模块设置于第二安装基板30上，然后将第一安装基板20及第二安装基板30相互间隔设置在固定支架10内，两块安装基板之间保持一定间隙，再通过金属线将第一安装基板20和第二安装基板30上的电路对应连接起来，形成电气连接，使得第一安装基板20和第二安装基板30上的电路形成一个整体，实现驱动相应的负载工作。可以理解的是，由于两块安装基板之间具有一定间隙，实现了强电模块与弱电模块的隔离，避免出现电磁干扰、电压击穿或者电流烧毁等问题，并且实现强电模块受控于弱电模块的目的。进一步可以解决采用一整块安装基板来实现时，元器件密集，电路布线及电器隔离困难的问题，采用两块安装基板还可以减小单块安装基板，例如第二安装基板30的体积，简化了第二安装基板30的布局。本实施例中，固定支架10的材质可以采用金属、注塑材料或者木材等其他材料，固定支架10的形状不限，可以根据第一安装基板20和第二安装基板30的形状进行设计。本实施例中，第一安装基板20和第二安装基板30的形状不限，可以为方形或者其他形状。该第一安装基板20与第二安装基板30上设置有电路布线及安装位，安装位即焊盘，电路布线根据高集成智能功率模块的电路设计，在电路基板上形成对应的线路以及焊盘，电路布线具体可通过铺设铜箔来实现，并按照预设的电路设计蚀刻所述铜箔，从而形成电路布线层。第一安装基板20和第二安装基板30可以采用塑料基板、纸板、半玻纤板、玻纤板等材料实现，也可以采用特殊材质的基板实现，例如可提高散热能力的铝基板。本实施例中，由于第一安装基板20对散热的要求不是很高，对基板的要求不高，而第二安装基板30上的整流桥31、PFC功率开关模块32及IPM模块33处于强电功率模块，属于发热元件，尤其是IPM模块33在工作时一般发热均较为严重，而控制模块21的理想工作温度大多是低于功率器件的，因此，为了避免功率器件因温度过高而发生故障，可采用铝基板实现，铝基板是一种具有良好散热功能的金属基覆铜板，一般由三层结构所组成，分别是电路层(铜箔)、绝缘层和金属基层。用于高端使用的也有设计为双面板，结构为电路层、绝缘层、铝基、绝缘层、电路层。铝基板是低合金化的Al-Mg-Si系高塑性合金板，能够将热阻降至最低，使其具有极好的热传导性能，能够提高功率元件散发热量的效率，而第一安装基板20上基本上无发热元件，因此可采用普通的PCB板。需要说明的是，由于铝基板不易过孔，则整流桥31、PFC功率开关模块32和IPM模块33可采用贴设在焊盘上的方式进行安装，可以理解的是，当第二安装基板30采用塑料基板、纸板、半玻纤板、玻纤板等材料实现时，整流桥31、PFC功率开关模块32和IPM模块33可采用过孔焊接的方式进行安装，具体可根据第二安装基板30的材质进行对应设定，在此不做限定。第一安装基板20与第二安装基板30间隔设置在固定支架10上具体可以是两者并排且间距设置，或者是两者之间通过隔离部件进行隔离以实现间隔设置。此种设计，不仅可以实现强弱电隔离，而且可以避免实际使用中金属线可能会存在出现重叠、错位甚至断裂而影响控制信号的传输或者造成安装基板烧损的危险。第一安装基板20与第二安装基板30安装在固定支架10上后，可以通过金属线40连接，金属线40可以是铜线、铝线，也可以是铜条或者铝条，此处并不限制。上述实施例中，整流桥31可以采用四个贴片二极管来组合实现，四个贴片二极管组成的整流桥31将输入的交流电转换成直流电后输出。上述实施例中，PFC功率开关模块32可以仅由PFC开关来实现，或者还与二极管、电感等其他元器件组成PFC电路来实现对直流电源的功率因素校正。PFC电路可以采用无源PFC电路来实现，以构成升压型PFC电路，或者降压型PFC电路，或者升降压型PFC电路。可以理解的是，在实际应用中，PFC功率开关模块32与整流桥31位置及连接关系可以根据PFC电路设置类型进行适应性调整，此处不做限制。PFC功率开关模块32基于控制模块21的控制，并将整流桥31输入的直流电进行功率因素调整，调整后的直流电可以通过外部开关电源电路，产生各种数值的驱动电压，例如产生5V、15V等电压，分别用于MCU及IPM驱动IC供电。上述实施例中，控制模块21主要包括控制IPM模块和PFC电路工作的MCU及其外围电路，MCU中还集成有能够连续检测整流桥31、PFC功率开关模块32及IPM模块33中各元件电流、温度以及电压等参数的实时检测电路，并在发生严重过载甚至直接短路，或者温度过热，驱动电压过压等故障时，能够控制IPM模块33中的功率器件软关断，同时发出故障信号至控制电路，以使控制电路控制其他电路模块工作，从而避免因故障而损坏其他电路模块。此外，控制模块21中还可以集成桥臂对管互锁电路，以及驱动电源欠压保护电路，从而保证功率模块40能够安全稳定的运行。参照图5，本实施例中，所述第一安装基板20上还设置有接入直流电源的第一电源输入接口22，以及用于与外部装置进行通讯的通讯接口23，所述第一电源输入接口22、所述通讯接口23分别与控制模块21电气连接，第一电源输入接口22输入的直流电源可从外部设备获取，或者从第二安装基板30上获取，具体根据实际需求进行设定，在此不做限制。参照图6，图6为高集成智能功率模块中第二安装基板30一实施例的电路结构示意图，本实施例中，所述第二安装基板30上还设置有接入交流电源的第二电源输入接口34，所述第二电源输入接口34与所述整流桥31连接，需要说明的是，用于为控制模块21供电的开关电源和为高集成智能功率模块提供EMC、EMS以及防雷等相关功能保护的EMC电路可设置在第二安装基板30上，或者单独设定在两块安装基板之外，具体可根据实际需求进行设定，此处不做限制。本实施例中，整流桥31、PFC功率开关模块32以及IPM模块33固定在第二安装基板30的对应安装位后，第二安装基板30上进行灌胶或者刷漆处理，在选用胶体或者油漆材料时，可以选用导热性能比较好的硅胶或者油漆，一方面可以解决散热，另一方面达到保护电子元器件的作用，比如防水、防潮、防腐蚀以及固定的作用。在一可选实施例中，所述IPM模块33为直流风机功率模块和/或压缩机功率模块。本实施例中，高集成智能功率模块中集成的直流风机功率模块用于驱动风轮电机，压缩机功率模块用于驱动压缩机电机，当然在其他实施例中，IPM模块33还可以用于驱动其他电机的变频器和各种逆变电源，并应用于变频调速，冶金机械，电力牵引，伺服驱动，及空调等变频家电等领域中。风机驱动功率模块和压缩机驱动功率模块42中分别集成有多个IGBT、MOS管等功率开关管，多个功率开关管的数量可以为四个或六个，其具体数量可以根据电机类型、驱动功率等设置，此处不做限制。参照图1至图4，在一可选实施例中，所述固定支架10包括板状件及形成在所述板状件上的安装槽，所述第一安装基板20和所述第二安装基板30并排安装于所述安装槽内，且相互间距设置。本实施例中，固定支架10可为槽状，第一安装基板20及第二安装基板30间隔放置在槽内，或者两者之间通过隔离部件进行隔离以实现间隔设置，一方面达到固定的作用，一方面达到与外界环境隔离的目的，防止第一安装基板20及第二安装基板30受到电磁干扰或碰撞。参照图1至图4，在一可选实施例中，所述安装槽内还设置有隔板11，所述隔板11将所述安装槽分隔为第一安装子槽和第二安装子槽，所述第一安装基板20安装于所述第一安装子槽内，所述第二安装基板30安装于所述第二安装子槽内。本实施例中，第一安装基板20与第二安装基板30之间通过金属线40打线连接，在与固定支架10固定后，为了防止第一安装基板20与第二安装基板30在温差变化下发生形变而在固定支架10内发生滑动造成金属线40断裂的危险，在固定支架10中还设置了一隔板11，隔板11与固定支架10配合将第一安装基板20和第二安装基板30固定在槽内，隔板11可与固定支架10一体设计也可分体设计，当隔板11与固定支架10一体成型时，第一安装基板20与第二安装基板30分别安装在槽内后，再进行金属线40的焊接，当隔板11与固定支架10为分体设计时，第一安装基板20与第二安装基板30分别安装在槽内后，隔板11卡接在第一安装基板20与第二安装基板30之间，然后进行金属线40的焊接，具体安装方式，可根据实际使用进行设计，在此不做限制。参照图1至图4，在一可选实施例中，所述第一安装子槽和所述第二安装子槽的槽底贯穿设置有开口。本实施例中，第一安装子槽与第二安装子槽还可上下贯穿，第一安装基板20与第二安装基板30可从安装槽的顶部或者底部通过卡接或者其他方式固定在槽内，或者，第一安装子槽不设有开口，第二安装子槽设有开口，方便第二安装基板30上的整流桥31、PFC功率开关模块32以及IPM模块33等功率元件的散热，提高散热效率。参照图1至图4，在一可选实施例中，所述隔板11背离所述安装槽的槽口的一端凸出于两侧的第一安装基板20和第二安装基板30的侧表面设置，所述隔板11背离所述安装槽的槽口的一端设置有多个相互间隔设置的线槽(图未示出)，连接所述第一安装基板20与所述第二安装基板30之间的金属线40为多条，且对应从多个所述线槽中穿过。本实施例中，隔板11相对比于两侧安装基板凸出，并在隔板11上设置用于限位的线槽，连接第一安装基板20与第二安装基板30的多条金属线40穿过隔板11的线槽，从而避免相邻金属线40过长接触而造成短路或者信号干扰的问题。参照图1至图4，在一可选实施例中，所述开口的边缘形成限位结构，对对应的所述第一安装基板20和第二安装基板30进行限位。本实施例中，为了避免第一安装基板20与第二安装基板30在温差变化下发生形变而从固定支架10上脱落的危险，在固定支架10的内侧还延伸出限位结构，限位结构包括第二限位件12与第二限位件13，第二限位件12用于对第一安装基板20进行限位，第二限位件13用于对第二安装基板30进行限位，防止与第一安装基板20与第二安装基板30固定支架10发生相对移动，此外，第一限位件12还可将第一安装基板20上的第一电源输入接口22以及通讯接口23与控制模块21进行隔离，以对第一电源输入接口22以及通讯接口23进行固定及保护。参照图1至图4，在一可选实施例中，所述限位结构上设置螺钉安装位或者用于对对应的所述第一安装基板20和所述第二安装基板30进行扣接的卡扣。本实施例中，限位结构与第一安装基板20及第二安装基板30上对应设有多个螺孔或者卡扣，第一安装基板20与第一限位件12通过螺钉、螺栓或者卡接等方式进行固定，第二安装基板30与第二限位件13通过螺钉、螺栓或者卡接等方式进行固定，从而避免第一安装基板20与第二安装基板30与固定支架10发生径向移动。参照图1至图4，在一可选实施例中，所述高集成智能功率模块还包括散热器50，所述散热器50与所述第二安装基板30上贴合设置。本实施例中，散热器50可以采用铜质、铝质基板或者陶瓷等材料制得，或者采用上述材料混合制作形成的散热器50。散热器50远离整流桥31、PFC功率开关模块32及多个功率模块40的一侧设置，散热器50与第二安装基板30的金属基层贴合设置，以加快整流桥31、PFC功率开关模块32及IPM模块33产生的热量向空气传导，增大高集成智能功率散热能力。参照图1至图4，在一可选实施例中，所述第一安装基板20靠近所述第二安装基板30的板边设置有多个第一焊盘，所述第二安装基板30对应多个所述第一焊盘的位置设置有多个第二焊盘，所述多个第一焊盘和所述多个第二焊盘通过多根金属线40一一对应焊接。本实施例中，第一安装基板20与第二安装基板30靠近的一侧均设有多个焊盘，因为，本实施例中，第二安装基板30为铝基板，不易钻孔，整流桥31、PFC功率开关模块32和IPM模块33贴设在焊盘上，同理，多根金属线40的两端分别对应焊接在第一焊盘上与第二焊盘上，从而不需要在第一安装基板20和第二安装基板30上进行钻孔操作，减少工艺流程。本实用新型还提出一种空调器，包括如上所述的高集成智能功率模块，该高集成智能功率模块的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述。可以理解的是，由于在本实用新型空调器中使用了上述高集成智能功率模块，因此，本实用新型空调器的实施例包括上述高集成智能功率模块全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页1 2 3