智能功率模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能功率模塊，包括：無橋功率因數(shù)校正模塊和三相逆變模塊相集成的集成電路；和與所述集成電路相連、對所述集成電路起到驅動和保護作用的控制電路。本發(fā)明公開的智能功率模塊，無橋功率因數(shù)校正模塊和三相逆變模塊相集成，可以提高功率密度、減小器件體積，提高了生產(chǎn)效率，提高功率器件的可靠性，降低電路尺寸；并且，減小了功率半導體器件引腳之間的導線長度，半導體器件之間引線距離較短，降低了導線上的寄生參數(shù)，噪聲尖峰電壓也大大降低。并且，智能功率模塊中器件所占印制電路板的面積減小，還降低了印制板的成本。
【專利說明】智能功率模塊
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及空調【技術領域】，更具體地說，涉及一種變頻空調器的智能功率模塊。
【背景技術】
[0002]目前，無橋拓撲結構的功率因數(shù)校正模塊，以下簡稱無橋功率因數(shù)校正模塊，因取消不可控整流器，只采用兩顆絕緣柵雙極型晶體管、兩顆快恢復二極管和兩顆普通慢速二極管，使用功率器件較少，效率提升較高而廣泛應用于智能功率模塊中。
[0003]然而，現(xiàn)有技術中，分立式的無橋拓撲結構功率因數(shù)校正模塊和三相逆變模塊已廣泛應用于大功率變頻空調調速系統(tǒng)中。無橋功率因數(shù)校正模塊和三相逆變模塊一般體積較大，模塊與模塊之間受板面及模具尺寸影響，器件排布較遠，器件之間走線較長，環(huán)路較大，這樣導致了較大的電流變化率及高速開關信號在大環(huán)路里串擾，而這些又會導致在線路上產(chǎn)生較大的噪聲尖峰電壓。噪聲尖峰電壓在某些極限場合會對器件的可靠性造成一定的影響，甚至損壞功率器件，同時噪聲尖峰電壓也是較大的干擾源，控制系統(tǒng)的抗干擾能力需要進一步提聞。

【發(fā)明內容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供一種智能功率I旲塊，以提聞功率密度、減小器件體積，提聞生產(chǎn)效率，提高功率器件的可靠性，降低電路尺寸，同時降低功率器件的開關噪聲傳導。
[0005]為解決上述問題，現(xiàn)提出的方案如下:
[0006]一種智能功率模塊，包括:
[0007]無橋功率因數(shù)校正模塊和三相逆變模塊相集成的集成電路；和
[0008]與所述集成電路相連、對所述集成電路起到驅動和保護作用的控制電路。
[0009]優(yōu)選地，所述控制電路為分別與所述集成電路中的無橋功率因數(shù)校正模塊和三相逆變模塊相連的第一芯片。
[0010]優(yōu)選地，所述控制電路包括:
[0011]與所述集成電路中的無橋功率因數(shù)校正模塊相連、對所述無橋功率因數(shù)校正模塊起到驅動和保護作用的第二芯片；和
[0012]與所述集成電路中的三相逆變模塊相連、對所述三相逆變模塊起到驅動和保護作用的第三芯片。
[0013]優(yōu)選地，所述無橋功率因數(shù)校正模塊包括:絕緣柵雙極型晶體管Q7和Q8，普通慢速二極管D9和D10，快恢復二極管D7和D8 ;其中:
[0014]絕緣柵雙極型晶體管Q7集電極與電感LI相連，發(fā)射極與R4 —端相連，所述電阻R4的另一端連接普通慢速二極管D9后連接在電源零線；
[0015]絕緣柵雙極型晶體管Q8集電極與電感L2相連，發(fā)射極與所述電阻R4 —端相連，所述電阻R4的另一端連接普通慢速二極管DlO后連接在電源火線；
[0016]快恢復二極管D7連接在所述電感L2和電容C之間；快恢復二極管D8連接在所述電感LI和所述電容C之間。
[0017]優(yōu)選地，所述三相逆變模塊包括:絕緣柵雙極型晶體管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6，以及快恢復二極管Dl、D2、D3、D4、D5和D6，其中:
[0018]絕緣柵雙極型晶體管Ql的集電極與快恢復二極管D8和快恢復二極管D7的公共端相連，發(fā)射極與絕緣柵雙極型晶體管Q4的集電極相連；絕緣柵雙極型晶體管Ql的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)快恢復二極管Dl ;絕緣柵雙極型晶體管Q4的發(fā)射極與電阻Rl相連，絕緣柵雙極型晶體管Q4的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)快恢復二極管D4 ；
[0019]絕緣柵雙極型晶體管Q3的集電極與快恢復二極管D8和快恢復二極管D7的公共端相連，發(fā)射極與絕緣柵雙極型晶體管Q6的集電極相連；絕緣柵雙極型晶體管Q3的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)快恢復二極管D3 ;絕緣柵雙極型晶體管Q6的發(fā)射極與電阻R2相連，型晶體管Q6的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)快恢復二極管D6 ；
[0020]絕緣柵雙極型晶體管Q5的集電極與快恢復二極管D8和快恢復二極管D7的公共端相連，發(fā)射極與絕緣柵雙極型晶體管Q2的集電極相連；絕緣柵雙極型晶體管Q5的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)快恢復二極管D5 ;絕緣柵雙極型晶體管Q2的發(fā)射極與電阻R3相連，絕緣柵雙極型晶體管Q2的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)快恢復二極管D2。
[0021]從上述的技術方案可以看出，本發(fā)明公開的智能功率模塊，無橋功率因數(shù)校正模塊和三相逆變模塊相集成，可以提高功率密度、減小器件體積，提高了生產(chǎn)效率，提高功率器件的可靠性，降低電路尺寸；并且，減小了功率半導體器件引腳之間的導線長度，半導體器件之間引線距離較短，降低了導線上的寄生參數(shù)，噪聲尖峰電壓也大大降低。并且，智能功率模塊中器件所占印制電路板的面積減小，還降低了印制板的成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本發(fā)明實施例公開的一種智能功率模塊的結構示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明另一實施例公開的一種智能功率模塊的結構示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明另一實施例公開的一種智能功率模塊的電路原理圖；
[0026]圖4為本發(fā)明另一實施例公開的一種智能功率模塊的電路原理圖；
[0027]圖5為本發(fā)明另一實施例公開的一種智能功率模塊的電路原理圖；
[0028]圖6為本發(fā)明另一實施例公開的一種智能功率模塊的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0029]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0030]本發(fā)明實施例公開了一種智能功率模塊，以解決現(xiàn)有的智能功率模塊存在的噪聲尖峰電壓大的問題。
[0031]本實施例公開的智能功率模塊，包括:無橋功率因數(shù)校正模塊和三相逆變模塊相集成的集成電路；和與所述集成電路相連、對所述集成電路起到驅動和保護作用的控制電路。
[0032]公知的，所有功率器件的安裝位置對模塊的熱流路和熱分布有很大的影響，會直接影響到模塊的可靠性運行，本實施例公開的智能功率模塊，公開了各功率器件的最優(yōu)安裝位置，改善了模塊的整體散熱，提高了模塊的熱穩(wěn)定性。
[0033]無橋功率因數(shù)校正模塊和三相逆變模塊相集成，還減小了功率半導體器件引腳之間的導線長度，半導體器件之間引線距離較短，降低了導線上的寄生參數(shù)，噪聲尖峰電壓也大大降低。并且，智能功率模塊中器件所占印制電路板的面積減小，還降低了印制板的成本。
[0034]并且，無橋功率因數(shù)校正模塊和三相逆變模塊的各功率半導體器件集成在同一基板上，形成智能功率模塊后，再經(jīng)過封裝工藝后，直接固定于散熱器上，可以降低模塊安裝定位難度，提高了生產(chǎn)效率，且智能功率模塊與散熱器貼合緊密，降低了模塊與散熱器之間的熱阻，增強了模塊的可靠性。
[0035]根據(jù)控制電路的不同實現(xiàn)形式，可以形成不同結構的智能功率模塊，以下分別通過兩個實施例進行說明。
[0036]如圖1所示，本發(fā)明一實施例公開的智能功率模塊，包括:集成電路101和第一芯片102 ;其中:
[0037]集成電路101為無橋功率因數(shù)校正模塊和三相逆變模塊的集成電路；
[0038]第一芯片102分別與集成電路101中的無橋功率因數(shù)校正模塊和三相逆變模塊相連。
[0039]具體的，第一芯片102包括無橋功率因數(shù)校正模塊驅動控制電路、三相逆變模塊驅動控制電路及保護電路，具有驅動、過流、過溫、過載、欠壓、過壓、防直通和故障輸出保護功能。
[0040]如圖2所示，本發(fā)明另一實施例公開的智能功率模塊，包括:集成電路201、第二芯片202和第三芯片203 ;其中:
[0041]集成電路101為無橋功率因數(shù)校正模塊和三相逆變模塊的集成電路；
[0042]第二芯片202與集成電路201中的無橋功率因數(shù)校正模塊相連；
[0043]第三芯片203與集成電路201中的三相逆變模塊相連。
[0044]具體的，第二芯片202包括無橋功率因數(shù)校正模塊驅動控制電路和保護電路，控制無橋功率因數(shù)校正模塊工作，具有驅動、過流、欠壓、過壓和故障輸出保護功能；第三芯片203包括三相逆變模塊驅動控制電路和保護電路，控制三相逆變模塊工作，具有驅動、過流、過溫、過載、欠壓、過壓、防直通和故障輸出保護功能。
[0045]如圖3所示，本發(fā)明上述實施例公開的智能功率模塊中，無橋功率因數(shù)校正模塊包括:絕緣柵雙極型晶體管Q7和Q8，普通慢速二極管D9和D10，快恢復二極管D7和D8 ;其中:
[0046]絕緣柵雙極型晶體管Q7集電極與電感LI相連，發(fā)射極與電阻R4 —端相連，電阻R4的另一端連接普通慢速二極管D9后連接在電源零線；[0047]絕緣柵雙極型晶體管Q8集電極與電感L2相連，發(fā)射極與電阻R4 —端相連，電阻R4的另一端連接普通慢速二極管DlO后連接在電源火線；
[0048]快恢復二極管D7連接在電感L2和電容C之間；快恢復二極管D8連接在電感LI和電容C之間。
[0049]具體的，電阻R4、電感L1、電感L2和電容C為與智能功率模塊相連的外圍電路中的部件。
[0050]三相逆變模塊包括:絕緣柵雙極型晶體管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6，以及快恢復二極管 D1、D2、D3、D4、D5 和 D6，其中:
[0051]絕緣柵雙極型晶體管Ql的集電極與快恢復二極管D8和快恢復二極管D7的公共端相連，發(fā)射極與絕緣柵雙極型晶體管Q4的集電極相連；絕緣柵雙極型晶體管Ql的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)快恢復二極管Dl ；
[0052]絕緣柵雙極型晶體管Q4的發(fā)射極與電阻Rl相連，絕緣柵雙極型晶體管Q4的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)快恢復二極管D4 ；
[0053]絕緣柵雙極型晶體管Q3的集電極與快恢復二極管D8和快恢復二極管D7的公共端相連，發(fā)射極與絕緣柵雙極型晶體管Q6的集電極相連；絕緣柵雙極型晶體管Q3的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)快恢復二極管D3 ；
[0054]絕緣柵雙極型晶體管Q6的發(fā)射極與電阻R2相連，絕緣柵雙極型晶體管Q6的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)快恢復二極管D6 ；
[0055]絕緣柵雙極型晶體管Q5的集電極與快恢復二極管D8和快恢復二極管D7的公共端相連，發(fā)射極與絕緣柵雙極型晶體管Q2的集電極相連；絕緣柵雙極型晶體管Q5的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)快恢復二極管D5 ；
[0056]絕緣柵雙極型晶體管Q2的發(fā)射極與電阻R3相連，絕緣柵雙極型晶體管Q2的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)快恢復二極管D2 ；
[0057]并且，智能功率模塊中的第一芯片分別與絕緣柵雙極型晶體管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7和Q8門極相連。
[0058]同樣，電阻R1、電阻R2和電阻R3也為與智能功率模塊相連的外圍電路中的部件。
[0059]具體的，如圖4所示，絕緣柵雙極型晶體管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7和Q8門極與
第一芯片的管腳相連。
[0060]并且，圖4中第一芯片各個管腳的中英文譯義見下表。
[0061]
引腳名稱 引腳中文定義_
LI第I組電感輸入端
【權利要求】
1.一種智能功率模塊，其特征在于，包括: 無橋功率因數(shù)校正模塊和三相逆變模塊相集成的集成電路；和 與所述集成電路相連、對所述集成電路起到驅動和保護作用的控制電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能功率模塊，其特征在于，所述控制電路為分別與所述集成電路中的無橋功率因數(shù)校正模塊和三相逆變模塊相連的第一芯片。
3.根據(jù)權利要求1所述的智能功率模塊，其特征在于，所述控制電路包括: 與所述集成電路中的無橋功率因數(shù)校正模塊相連、對所述無橋功率因數(shù)校正模塊起到驅動和保護作用的第二芯片；和 與所述集成電路中的三相逆變模塊相連、對所述三相逆變模塊起到驅動和保護作用的AA- ~- -H-* I I弟二心/To
4.根據(jù)權利要求1-3中任意一項所述的智能功率模塊，其特征在于，所述無橋功率因數(shù)校正模塊包括:絕緣柵雙極型晶體管Q7和Q8，普通慢速二極管D9和D10，快恢復二極管D7和D8 ;其中: 絕緣柵雙極型晶體管Q7集電極與電感LI相連，發(fā)射極與電阻R4 —端相連，所述電阻R4的另一端連接普通慢速二極管D9后連接在電源零線； 絕緣柵雙極型晶體管Q8集電極與電感L2相連，發(fā)射極與所述電阻R4 —端相連，所述電阻R4的另一端連接普通慢速二極管DlO后連接在電源火線； 快恢復二極管D7連接在所述電感L2和電容C之間；快恢復二極管D8連接在所述電感LI和所述電容C之間。
5.根據(jù)權利要求4所述的智能功率模塊，其特征在于，所述三相逆變模塊包括:絕緣柵雙極型晶體管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6，以及快恢復二極管Dl、D2、D3、D4、D5和D6，其中: 絕緣柵雙極型晶體管Ql的集電極與快恢復二極管D8和快恢復二極管D7的公共端相連，發(fā)射極與絕緣柵雙極型晶體管Q4的集電極相連；絕緣柵雙極型晶體管Ql的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)快恢復二極管Dl ;絕緣柵雙極型晶體管Q4的發(fā)射極與電阻Rl相連，絕緣柵雙極型晶體管Q4的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)快恢復二極管D4 ； 絕緣柵雙極型晶體管Q3的集電極與快恢復二極管D8和快恢復二極管D7的公共端相連，發(fā)射極與絕緣柵雙極型晶體管Q6的集電極相連；絕緣柵雙極型晶體管Q3的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)快恢復二極管D3 ;絕緣柵雙極型晶體管Q6的發(fā)射極與電阻R2相連，絕緣柵雙極型晶體管Q6的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)快恢復二極管D6 ； 絕緣柵雙極型晶體管Q5的集電極與快恢復二極管D8和快恢復二極管D7的公共端相連，發(fā)射極與絕緣柵雙極型晶體管Q2的集電極相連；絕緣柵雙極型晶體管Q5的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)快恢復二極管D5 ;絕緣柵雙極型晶體管Q2的發(fā)射極與電阻R3相連，絕緣柵雙極型晶體管Q2的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)快恢復二極管D2。
【文檔編號】H02M1/42GK103532368SQ201210232023
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年7月5日 優(yōu)先權日:2012年7月5日
【發(fā)明者】薄傳海, 張有林, 許敏, 程海松 申請人:珠海格力電器股份有限公司