智能功率模塊電路和空調(diào)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型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電路和一種空調(diào)器。
【背景技術(shù)】
[0002]智能功率模塊(Intelligent Power Module，簡(jiǎn)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(dòng)器，智能功率模塊包含功率開關(guān)器件和高壓驅(qū)動(dòng)電路，并帶有過電壓、過電流和過熱等故障檢測(cè)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(hào)，輸出端驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)或后續(xù)電路工作，同時(shí)將檢測(cè)到的系統(tǒng)狀態(tài)信號(hào)送回主控制器。相對(duì)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(hù)電路等優(yōu)勢(shì)，尤其適合于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的變頻器及各種逆變電源，是變頻調(diào)速、冶金機(jī)械、電力牽引、伺服驅(qū)動(dòng)、變頻家電的理想電力電子器件。
[0003]智能功率模塊在實(shí)際工作時(shí)，下橋臂信號(hào)輸入端輸入的O?5V的信號(hào)通過低壓電平轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為O?15V的邏輯電壓后從低壓區(qū)信號(hào)輸出端輸出；上橋臂信號(hào)輸入端的輸入的O?5V的信號(hào)通過低壓電平轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為O?15V的邏輯電壓后，還需要經(jīng)過高壓電平轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換之后，從高壓區(qū)信號(hào)輸出端輸出。
[0004]目前，高壓電平轉(zhuǎn)換電路一般使用高DMOS管對(duì)電壓進(jìn)行隔離，因?yàn)楦邏篋MOS管需要承受600V以上的電壓，所以高壓DMOS管的面積一般較大，導(dǎo)致其開關(guān)速度一般較慢，為了降低功耗，對(duì)高壓DMOS管的開通時(shí)間的控制不會(huì)直接使用輸入信號(hào)的脈沖寬度進(jìn)行控制，而會(huì)在輸入信號(hào)的上升沿產(chǎn)生一個(gè)窄脈沖、在輸入信號(hào)的下降沿產(chǎn)生另一個(gè)窄脈沖，以分別控制兩個(gè)高壓DMOS管的短時(shí)間導(dǎo)通，具體的波形圖如圖1(A)所示。但是，若窄脈沖的寬度過大，將增加智能功率模塊的功耗；若窄脈沖的寬度過小，將導(dǎo)致高壓DMOS管無法導(dǎo)通。一般來說，窄脈沖的寬度在300ns?500ns之間，這決定了智能功率模塊的輸入信號(hào)寬度必須大于300ns，否則在上升沿觸發(fā)的脈沖信號(hào)還沒有結(jié)束時(shí)下降沿觸發(fā)的脈沖信號(hào)就已經(jīng)到來，會(huì)導(dǎo)致意外情況的發(fā)生，具體的波形圖如圖1(B)所示。
[0005]上述的高壓電平轉(zhuǎn)換電路在早期的智能功率模塊的使用場(chǎng)合是合適的，但隨著智能功率模塊在變頻空調(diào)等領(lǐng)域的應(yīng)用，超低頻率運(yùn)行對(duì)輸入信號(hào)的寬度提出了新的需求，由于變頻空調(diào)在高溫運(yùn)行時(shí)，輸入信號(hào)的寬度一般較窄，若輸入信號(hào)寬度只能限制在300ns以上，將限制變頻空調(diào)高溫運(yùn)行的降頻范圍，造成安全事故，最終使應(yīng)用廠家為了進(jìn)一步降低功耗而放棄使用智能功率模塊重新使用IGBT單管對(duì)變頻壓縮機(jī)進(jìn)行控制，造成智能功率模塊應(yīng)用市場(chǎng)萎縮。
[0006]因此，如何能夠?qū)崿F(xiàn)DMOS管工作在更短的開關(guān)時(shí)間內(nèi)，尤其是在高溫運(yùn)行的場(chǎng)景下，以在確保變頻空調(diào)器能夠正常運(yùn)行的前提下，盡可能降低智能功率模塊的功耗成為亟待解決的技術(shù)問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)或相關(guān)技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。
[0008]為此，本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出了一種新的智能功率模塊電路，使得在變頻空調(diào)器高溫運(yùn)行時(shí)，即輸入信號(hào)的脈寬較窄時(shí)，能夠適應(yīng)性地調(diào)整輸入至DMOS的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈寬，以實(shí)現(xiàn)在確保變頻空調(diào)器能夠正常運(yùn)行的前提下，有效降低智能功率模塊的功耗。
[0009]本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提出了一種空調(diào)器。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面的實(shí)施例，提出了一種智能功率模塊電路，包括:三相高壓電平轉(zhuǎn)換電路，所述三相高壓電平轉(zhuǎn)換電路中的每一相高壓電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接至所述智能功率模塊電路中對(duì)應(yīng)相的上橋臂信號(hào)輸入端，所述每一相高壓電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接至所述智能功率模塊電路中對(duì)應(yīng)相的高壓區(qū)；
[0011]所述每一相高壓電平轉(zhuǎn)換電路包括:脈寬自適應(yīng)電路，所述脈寬自適應(yīng)電路的輸入端作為所述每一相高壓電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端，所述脈寬自適應(yīng)電路具有第一輸出端和第二輸出端，其中，所述脈寬自適應(yīng)電路可基于所述智能功率模塊電路的溫度變化輸出脈寬不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0012]第一 DMOS管，所述第一 DMOS管的柵極連接至所述第一輸出端，所述第一 DMOS管的襯底和源極相連并連接至所述智能功率模塊電路的低壓區(qū)供電電源負(fù)端；第二 DMOS管，所述第二 DMOS管的柵極連接至所述第二輸出端，所述第二 DMOS管的襯底和源極相連并連接至所述低壓區(qū)供電電源負(fù)端，所述第一 DMOS管和所述第二 DMOS管的漏極相連作為所述每一相高壓電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的智能功率模塊電路，由于每一相高壓電平轉(zhuǎn)換電路包括脈寬自適應(yīng)電路，且脈寬自適應(yīng)電路可以基于智能功率模塊電路的溫度變化輸出脈寬不同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，因此能夠在變頻空調(diào)高溫運(yùn)行時(shí)，即在輸入信號(hào)的脈寬較窄時(shí)，適應(yīng)性地調(diào)整輸入至第一 DMOS管和第二 DMOS管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈寬，以實(shí)現(xiàn)在確保變頻空調(diào)器能夠正常運(yùn)行的前提下，有效降低智能功率模塊的功耗。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型的上述實(shí)施例的智能功率模塊電路，還可以具有以下技術(shù)特征:
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述脈寬自適應(yīng)電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈寬與所述智能功率模塊電路的溫度值成反相關(guān)關(guān)系。
[0016]具體地，由于變頻空調(diào)器在高溫運(yùn)行時(shí)，輸入信號(hào)的脈寬較窄，因此為了確保第一DMOS管和第二 DMOS管的開關(guān)時(shí)間適應(yīng)輸入信號(hào)的脈寬，可以在智能功率模塊電路的溫度較高時(shí)，由脈寬自適應(yīng)電路輸出脈寬較窄的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述脈寬自適應(yīng)電路包括:
[0018]施密特觸發(fā)器，所述施密特觸發(fā)器的輸入端作為所述脈寬自適應(yīng)電路的輸入端，所述施密特觸發(fā)器的輸出端連接至第一非門的輸入端、第二非門的輸入端和第一與非門的第一輸入端；
[0019]所述第一非門的輸出端連接至第二與非門的第一輸入端，所述第二與非門的輸出端連接至第三非門的輸入端，所述第三非門的輸出端作為所述脈寬自適應(yīng)電路的第一輸出端;
[0020]所述第二非門輸出端連接至第四非門的輸入端，所述第四非門的輸出端連接至第五非門的輸入端，所述第五非門的輸出端連接至第六非門的輸入端，所述第六非門的輸出端連接至所述第二與非門的第二輸入端；
[0021]所述第一與非門的第二輸入端連接至所述第五非門的輸出端與所述第六非門的輸入端之間，所述第一與非門的輸出端連接至第七非門的輸入端，所述第七非門的輸出端作為所述脈寬自適應(yīng)電路的第二輸出端；
[0022]所述脈寬自適應(yīng)電路還包括:
[0023]電流源，所述電流源的負(fù)極連接至所述脈寬自適應(yīng)電路的低壓區(qū)供電電源正端，所述電流源的正極連接至二極管的陽(yáng)極，所述二極管的陰極連接至所述低壓區(qū)供電電源負(fù)端;
[0024]比較器，所述比較器的負(fù)輸入端連接至所述電流源的正極與所述二極管的陽(yáng)極之間，所述比較器的正輸入端連接至電壓源的正極，所述電壓源的負(fù)極連接至所述低壓區(qū)供電電源負(fù)端；
[0025]觸發(fā)器，所述觸發(fā)器的S端連接至所述比較器的輸出端，所述觸發(fā)器的R端連接至所述第七非門的輸出端，所述觸發(fā)器的Q端連接至第八非門的輸入端，所述第八非門的輸出端連接至第九非門的輸入端；
[0026]NMOS管，所述NMOS管的柵極連接至所述第九非門的輸出端，所述NMOS管的襯底與源極相連并連接至所述低壓區(qū)供電電源負(fù)端，所述NMOS管的漏極連接至所述第二非門的輸出端與所述第四非門的輸入端之間；
[0027]第一電容，所述第一電容的第一端連接至所述NMOS管的漏極，所述第一電容的第二端連接至所述低壓區(qū)供電電源負(fù)端；
[0028]第二電容，所述第二電容的第一端連接至所述第四非門的輸出端與所述第五非門的輸入端之間，所述第二電容的第二端連接至所述低壓區(qū)供電電源負(fù)端。
[0029]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，還包括:三相上橋臂電路，所述三相上橋臂電路中的每一相上橋臂電路的輸入端連接至所述智能功率模塊電路的三相高壓區(qū)中對(duì)應(yīng)相的信號(hào)輸出端；三相下橋臂電路，所述三相下橋臂電路中的每一相下橋臂電路的輸入端連接至所述智能功率模塊電路的三相低壓區(qū)中對(duì)應(yīng)相的信號(hào)輸出端。
[0030]其中，三相上橋