智能功率模塊和空調(diào)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及智能功率模塊技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種智能功率模塊和一種空調(diào)器。
【背景技術(shù)】
[0002]智能功率模塊(Intelligent Power Module，簡稱IPM)是一種將電力電子分立器件和集成電路技術(shù)集成在一起的功率驅(qū)動器，智能功率模塊包含功率開關(guān)器件和高壓驅(qū)動電路，并帶有過電壓、過電流和過熱等故障檢測電路。智能功率模塊的邏輯輸入端接收主控制器的控制信號，輸出端驅(qū)動壓縮機或后續(xù)電路工作，同時將檢測到的系統(tǒng)狀態(tài)信號送回主控制器。相對于傳統(tǒng)分立方案，智能功率模塊具有高集成度、高可靠性、自檢和保護電路等優(yōu)勢，尤其適合于驅(qū)動電機的變頻器及各種逆變電源，是變頻調(diào)速、冶金機械、電力牽引、伺服驅(qū)動、變頻家電的理想電力電子器件。
[0003]現(xiàn)有的智能功率模塊電路的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，MTRIP端口作為電流檢測端，以根據(jù)檢測到的電流大小對智能功率模塊100進行保護。PFC IN端口作為智能功率模塊的PFC(Power Factor Correct1n，功率因數(shù)校正)控制輸入端。
[0004]在智能功率模塊工作過程中，PFCINP端按一定的頻率在高低電平間頻繁切換，使IGBT管127持續(xù)處于開關(guān)狀態(tài)而FRD管131持續(xù)處于續(xù)流狀態(tài)，該頻率一般為LINl?LIN3、HINl?HIN3開關(guān)頻率的2?4倍，并且與LINl?LIN3、HIN1?HIN3的開關(guān)頻率沒有直接聯(lián)系。
[0005]如圖2所示，UN、VN、WN接毫歐電阻138的一端，毫歐電阻138的另一端接GND，MTRIP是電流檢測引腳，接毫歐電阻138的一端，通過檢測毫歐電阻的壓降測算電流，如圖3所示，當(dāng)電流過大時，使智能功率模塊100停止工作，避免因過流產(chǎn)生過熱后，對智能功率模塊100產(chǎn)生永久性損壞。
[0006]-VP、C0M、UN、VN、WN在實際使用中有電連接關(guān)系。因此，IGBT管121?IGBT管127開關(guān)時的電壓噪聲以及FRD管111?FRD管116、FRD管131續(xù)流時的電流噪聲都會相互耦合，對各低電壓區(qū)的輸入引腳造成影響。
[0007]在各輸入引腳中，HIN1?HIN3、LIN1?LIN3、PFCINP的閾值一般在2.3V左右，而ITRIP的閾值電壓一般只有0.5V以下，因此，ITRIP是最容易受到干擾的引腳。當(dāng)ITRIP受到觸發(fā)，智能功率模塊100就會停止工作，而因為此時并未真正發(fā)生過流，所以ITRIP此時的觸發(fā)屬于誤觸發(fā)。如圖4所示，在PFCIN為高電平，IGBT管127開通瞬間時，因為FRD管131的反向恢復(fù)電流的存在，疊加出I m的電流波形，該電流有較大的震蕩噪聲，通過-VP、COM、UN、VN、WN在外圍電路中的電連接，震蕩噪聲在MTRIP端會藕合出一定的電壓抬高。設(shè)使MTRIP觸發(fā)的條件為:電壓〉Vth，且持續(xù)時間>Tth;在圖4中，設(shè)Ta〈Tth〈Tb，則在前三個周期的電壓太高不足以使MTRIP產(chǎn)生誤觸發(fā)，到第四個周期，MTRIP將產(chǎn)生誤觸發(fā)。
[0008]事實上，因為FRD管的反向恢復(fù)時間和反向恢復(fù)電流是正溫度系數(shù)，溫度越高，反向恢復(fù)時間越長，因此隨著系統(tǒng)的持續(xù)工作，智能功率模塊100的溫度持續(xù)上升，MTRIP被觸發(fā)的幾率越來越大。如圖5所示，在25°C下，F(xiàn)RD的反向恢復(fù)效應(yīng)引起的電壓波動不足以引起MTRIP觸發(fā)，而隨著溫度升高，在75 °C時，MTRIP被觸發(fā)，使系統(tǒng)停止工作。雖然這種誤觸發(fā)在一段時間后會恢復(fù)而不會對系統(tǒng)形成破壞，但無疑會對用戶造成困擾。如對于變頻空調(diào)器的應(yīng)用場合，環(huán)境溫度越高正是用戶越需要空調(diào)系統(tǒng)持續(xù)工作的時候，但高的環(huán)境溫度會使FRD管的反向恢復(fù)時間增長，MTRIP受誤觸發(fā)的幾率提高，一旦MTRIP被誤觸發(fā)，空調(diào)系統(tǒng)會因誤認為發(fā)生過流而停止工作3?5分鐘，使用戶在這段時間內(nèi)無法獲得冷風(fēng)，這是造成空調(diào)系統(tǒng)因制冷能力不足受客戶投訴的主要原因之一。
[0009]因此，如何在確保智能功率模塊能夠在常溫下低功耗正常工作的前提下，有效降低智能功率模塊在高溫下被誤觸發(fā)的幾率成為亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)或相關(guān)技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。
[0011]為此，本發(fā)明的一個目的在于提出了一種新的智能功率模塊，可以在確保智能功率模塊能夠在常溫下低功耗正常工作的前提下，有效降低智能功率模塊在高溫下被誤觸發(fā)的幾率。
[0012]本發(fā)明的另一個目的在于提出了一種空調(diào)器。
[0013]為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面的實施例，提出了一種智能功率模塊，包括:三相上橋臂信號輸入端、三相下橋臂信號輸入端、三相低電壓參考端、電流檢測端和PFC端;HVICXHigh Voltage IntegratedCircuit，高壓集成電路)管，所述HVIC管上設(shè)置有分別連接至所述三相上橋臂信號輸入端和所述三相下橋臂信號輸入端的接線端，以及對應(yīng)于所述電流檢測端的第一端口，所述第一端口通過連接線與所述電流檢測端相連;采樣電阻，所述三相低電壓參考端和所述電流檢測端均連接至所述采樣電阻的第一端，所述采樣電阻的第二端連接至所述智能功率模塊的低壓區(qū)供電電源負端；自適應(yīng)電路，所述自適應(yīng)電路的第一輸入端連接至所述第一端口，所述自適應(yīng)電路的輸出端作為所述HVIC管的使能端;PFC續(xù)流電路，所述PFC續(xù)流電路的第一輸入輸出端、第二輸入輸出端和輸出端分別對應(yīng)連接至所述PFC端、所述智能功率模塊的高電壓輸入端和所述自適應(yīng)電路的第二輸入端，所述PFC續(xù)流電路根據(jù)所述智能功率模塊的溫度，實現(xiàn)正向?qū)▔航档陀陬A(yù)定壓降值的續(xù)流二極管的功能或?qū)崿F(xiàn)反向恢復(fù)時長低于預(yù)定時長的續(xù)流二極管的功能，并在所述智能功率模塊的溫度低于預(yù)定溫度值時，通過所述PFC續(xù)流電路的輸出端輸出第一電平的信號，在所述智能功率模塊的溫度高于所述預(yù)定溫度值時，通過所述PFC續(xù)流電路的輸出端輸出第二電平的信號；
[0014]其中，所述自適應(yīng)電路根據(jù)所述第一輸入端的輸入信號的大小和所述第二輸入端輸入的電平信號，通過所述自適應(yīng)電路的輸出端輸出相應(yīng)電平的使能信號。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的實施例的智能功率模塊，PFC續(xù)流電路通過根據(jù)智能功率模塊的溫度，實現(xiàn)正向?qū)▔航档陀陬A(yù)定壓降值的續(xù)流二極管的功能或?qū)崿F(xiàn)反向恢復(fù)時長低于預(yù)定時長的續(xù)流二極管的功能，使得在智能功率模塊的溫度低于預(yù)定溫度值時，可以實現(xiàn)正向?qū)▔航档陀陬A(yù)定壓降值的續(xù)流二極管的功能，以降低智能功率模塊在常溫下工作時的功耗；同時可以在智能功率模塊的溫度高于預(yù)定溫度值時，可以實現(xiàn)反向恢復(fù)時長低于預(yù)定時長的續(xù)流二極管的功能，以減少智能功率模塊在溫度較高時產(chǎn)生的電路噪聲，以降低智能功率模塊在高溫下工作時被誤觸發(fā)的幾率。
[0016]自適應(yīng)電路通過根據(jù)其第一輸入端(即第一端口，也即電流檢測端)的輸入信號的大小和第二輸入端輸入的電平信號，輸出相應(yīng)電平的使能信號，使得在智能功率模塊的溫度較低時，自適應(yīng)電路能夠根據(jù)電流檢測端檢測到的信號值來做出反應(yīng)，以確保智能功率模塊在常溫(即低于預(yù)定溫度值時)下能夠正常工作，并進行過流保護。而在智能功率模塊的溫度高于預(yù)定溫度值時，可以通過較大的標(biāo)準(zhǔn)值(大于溫度較低時的標(biāo)準(zhǔn)值)來確定是否輸出控制HVIC管停止工作的使能信號，進而能夠有效降低智能功率模塊在高溫下工作時被誤觸發(fā)的幾率。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的上述實施例的智能功率模塊，還可以具有以下技術(shù)特征:
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述自適應(yīng)電路在所述第二輸入端輸入所述第一電平的信號時，若所述第一輸入端的輸入信號的值大于或等于第一設(shè)定值，則通過所述自適應(yīng)電路的輸出端輸出所述第一電平的使能信號，以禁止所述HVIC管工作；否則，通過所述自適應(yīng)電路的輸出端輸出所述第二電平的使能信號，以允許所述HVIC管工作；
[0019]所述自適應(yīng)電路在所述第二輸入端輸入所述第二電平的信號時，若所述第一輸入端的輸入信號的值大于或等于第二設(shè)定值，則通過所述自適應(yīng)電路的輸出端輸出所述第一電平的使能信號;否則，通過所述自適應(yīng)電路的輸出端輸出所述第二電平的使能信號；
[0020]其中，所述第二設(shè)定值大于所述第一設(shè)定值。
[0021 ]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述自適應(yīng)電路包括:
[0022]第一電壓比較器，所述第一電壓比較器的正輸入端作為所述自適應(yīng)電路的第一輸入端，所述第一電壓比較器的負輸入端連接至第一電壓源的正極，所述第一電壓源的負極連接至所述自適應(yīng)電路的供電電源負極，所述第一電壓比較器的輸出端連接至第一模擬開關(guān)的第一選擇端和第一與非門的第一輸入端，所述自適應(yīng)電路的供電電源正極和負極分別對應(yīng)連接至所述智能功率模塊的低壓區(qū)供電電源正端和負端；
[0023]第二電壓比較器，所述第二電壓比較器的正輸入端連接至所述第一電壓比較器的正輸入端，所述第二電壓比較器的負輸入端連接至第二電壓源的正極，所述第二電壓源的負極連接至所述自適應(yīng)電路的供電電源負極，所述第二電壓比較器的輸出端連接至所述第一與非門的第二輸入端，所述第一與非門的輸出端連接至第一非門的輸入端，所述第一非門的輸出端連接至所述第一模擬開關(guān)的第二選擇端，所述第一模擬開關(guān)的控制端作為所述自適應(yīng)電路的第二輸入端，所述第一模擬開關(guān)的固定端連接至第二非門的輸入端，所述第二非門的輸出端作為所述自適應(yīng)電路的輸出端。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述PFC續(xù)流電路在所述智能功率模塊的溫度低于預(yù)定溫度值時，實現(xiàn)正向?qū)▔航档陀陬A(yù)定壓降值的續(xù)流二極管的功能；以及所述PFC續(xù)流電路在所述智能功率模塊的溫度高于所述預(yù)定溫度值時，實現(xiàn)反向恢復(fù)時長低于預(yù)定時長的續(xù)流二極管的功能。
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