功耗控制電路和智能功率模塊、變頻家電的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種功耗控制電路，包括：低功耗開(kāi)關(guān)元件，并聯(lián)至智能功率模塊中的任一IGBT管，以構(gòu)成開(kāi)關(guān)組件；頻率檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)所述智能功率模塊的工作頻率；切換控制模塊，用于在接收到所述第一信號(hào)的情況下，僅使所述任一IGBT管或同時(shí)使所述任一IGBT管和所述低功耗開(kāi)關(guān)元件處于工作狀態(tài)，以及在接收到所述第二信號(hào)的情況下，僅使所述低功耗開(kāi)關(guān)元件處于工作狀態(tài)。本發(fā)明還提出了一種智能功率模塊和一種變頻家電。通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠在不同的工作頻率下，采用不同的通斷器件，從而有助于降低智能功率模塊的功耗，且不會(huì)存在通斷器件被過(guò)流擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。
【專利說(shuō)明】功耗控制電路和智能功率模塊、變頻家電
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功耗控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種功耗控制電路、一種智能功率模塊和一種變頻家電。
【背景技術(shù)】
[0002]智能功率模塊，即IPM (Intelligent Power Module),是一種將電力電子和集成電路技術(shù)結(jié)合的功率驅(qū)動(dòng)類產(chǎn)品。智能功率模塊把功率開(kāi)關(guān)器件和高壓驅(qū)動(dòng)電路集成在一起，并內(nèi)藏有過(guò)電壓、過(guò)電流和過(guò)熱等故障檢測(cè)電路。智能功率模塊一方面接收MCU的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)后續(xù)電路工作，另一方面將系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)送回MCU。與傳統(tǒng)的分立方案相t匕，智能功率模塊以其高集成度、高可靠性等優(yōu)勢(shì)贏得越來(lái)越大的市場(chǎng)，尤其適合于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的變頻器及各種逆變電源，是應(yīng)用于變頻調(diào)速、冶金機(jī)械、電力牽引、伺服驅(qū)動(dòng)、變頻家電的一種理想電力電子器件。
[0003]在相關(guān)技術(shù)中，智能功率模塊100的電路結(jié)構(gòu)如圖1所示:
[0004]HVIC管1000的VCC端作為智能功率模塊100的低壓區(qū)供電電源正端VDD，VDD —般為15V ;同時(shí)，在所述HVIC管1000內(nèi)部有自舉電路，自舉電路結(jié)構(gòu)如下:
[0005]VCC端與UH驅(qū)動(dòng)電路101、VH驅(qū)動(dòng)電路102、WH驅(qū)動(dòng)電路103、UL驅(qū)動(dòng)電路104、VL驅(qū)動(dòng)電路105、WL驅(qū)動(dòng)電路106的低壓區(qū)供電電源正端相連。
[0006]所述HVIC管1000的HINl端作為所述智能功率模塊100的U相上橋臂輸入端UHIN，在所述HVIC管1000內(nèi)部與所述UH驅(qū)動(dòng)電路101的輸入端相連；所述HVIC管1000的HIN2端作為所述智能功率模塊100的V相上橋臂輸入端VHIN，在所述HVIC管1000內(nèi)部與所述VH驅(qū)動(dòng)電路102的輸入端相連；所述HVIC管1000的HIN3端作為所述智能功率模塊100的W相上橋臂輸入端WHIN，在所述HVIC管1000內(nèi)部與所述WH驅(qū)動(dòng)電路103的輸入端相連。
[0007]所述HVIC管1000的LINl端作為所述智能功率模塊100的U相下橋臂輸入端ULIN，在所述HVIC管1000內(nèi)部與所述UL驅(qū)動(dòng)電路104的輸入端相連；所述HVIC管1000的LIN2端作為所述智能功率模塊100的V相下橋臂輸入端VLIN，在所述HVIC管1000內(nèi)部與所述VL驅(qū)動(dòng)電路105的輸入端相連；所述HVIC管1000的LIN3端作為所述智能功率模塊100的W相下橋臂輸入端WLIN，在所述HVIC管1000內(nèi)部與所述WL驅(qū)動(dòng)電路106的輸入端相連；在此，所述智能功率模塊100的U、V、W三相的六路輸入接收OV或5V的輸入信號(hào)。
[0008]所述HVIC管1000的GND端作為所述智能功率模塊100的低壓區(qū)供電電源負(fù)端COM,并與所述UH驅(qū)動(dòng)電路101、所述VH驅(qū)動(dòng)電路102、所述WH驅(qū)動(dòng)電路103、所述UL驅(qū)動(dòng)電路104、所述VL驅(qū)動(dòng)電路105、所述WL驅(qū)動(dòng)電路106的低壓區(qū)供電電源負(fù)端相連。
[0009]所述HVIC管1000的VBl端在所述HVIC管1000內(nèi)部與所述UH驅(qū)動(dòng)電路101的高壓區(qū)供電電源正端相連，在所述HVIC管1000外部連接電容131的一端，并作為所述智能功率模塊100的U相高壓區(qū)供電電源正端UVB ;所述HVIC管1000的HOl端在所述HVIC管1000內(nèi)部與所述UH驅(qū)動(dòng)電路101的輸出端相連，在所述HVIC管1000外部與U相上橋臂IGBT管121的柵極相連；所述HVIC管1000的VSl端在所述HVIC管1000內(nèi)部與所述UH驅(qū)動(dòng)電路101的高壓區(qū)供電電源負(fù)端相連，在所述HVIC管1000外部與所述IGBT管121的射極、FRD管111的陽(yáng)極、U相下橋臂IGBT管124的集電極、FRD管114的陰極、所述電容131的另一端相連，并作為所述智能功率模塊100的U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端UVS。
[0010]所述HVIC管1000的VB2端在所述HVIC管1000內(nèi)部與所述VH驅(qū)動(dòng)電路102的高壓區(qū)供電電源正端相連，在所述HVIC管1000外部連接電容132的一端，作為所述智能功率模塊100的U相高壓區(qū)供電電源正端VVB ;所述HVIC管1000的H02端在所述HVIC管1000內(nèi)部與所述VH驅(qū)動(dòng)電路102的輸出端相連，在所述HVIC管1000外部與V相上橋臂IGBT管123的柵極相連；所述HVIC管1000的VS2端在所述HVIC管1000內(nèi)部與所述VH驅(qū)動(dòng)電路102的高壓區(qū)供電電源負(fù)端相連，在所述HVIC管1000外部與所述IGBT管122的射極、FRD管112的陽(yáng)極、V相下橋臂IGBT管125的集電極、FRD管115的陰極、所述電容132的另一端相連，并作為所述智能功率模塊100的W相高壓區(qū)供電電源負(fù)端VVS。
[0011]所述HVIC管1000的VB3端在所述HVIC管1000內(nèi)部與所述WH驅(qū)動(dòng)電路103的高壓區(qū)供電電源正端相連，在所述HVIC管1000外部連接電容133的一端，作為所述智能功率模塊100的W相高壓區(qū)供電電源正端WVB ;所述HVIC管1000的H03端在所述HVIC管1000內(nèi)部與所述WH驅(qū)動(dòng)電路101的輸出端相連，在所述HVIC管1000外部與W相上橋臂IGBT管123的柵極相連；所述HVIC管1000的VS3端在所述HVIC管1000內(nèi)部與所述WH驅(qū)動(dòng)電路103的高壓區(qū)供電電源負(fù)端相連，在所述HVIC管1000外部與所述IGBT管123的射極、FRD管113的陽(yáng)極、W相下橋臂IGBT管126的集電極、FRD管116的陰極、所述電容133的另一端相連，并作為所述智能功率模塊100的W相高壓區(qū)供電電源負(fù)端WVS。
[0012]所述HVIC管1000的LOl端與所述IGBT管124的柵極相連；所述HVIC管1000的L02端與所述IGBT管125的柵極相連；所述HVIC管1000的L03端與所述IGBT管126的柵極相連。
[0013]所述IGBT管124的射極與所述FRD管114的陽(yáng)極相連，并作為所述智能功率模塊100的U相低電壓參考端UN ;所述IGBT管125的射極與所述FRD管115的陽(yáng)極相連，并作為所述智能功率模塊100的V相低電壓參考端VN ;所述IGBT管126的射極與所述FRD管116的陽(yáng)極相連，并作為所述智能功率模塊100的W相低電壓參考端WN。
[0014]所述IGBT管121的集電極、所述FRD管111的陰極、所述IGBT管122的集電極、所述FRD管112的陰極、所述IGBT管123的集電極、所述FRD管113的陰極相連，并作為所述智能功率模塊100的高電壓輸入端P，P 一般接300V。
[0015]所述HVIC管1000的作用是:
[0016]VDD為所述HVIC管1000的供電電源正端，GND為所述HVIC管1000的供電電源負(fù)端(VDD-GND電壓一般為15V)。VBl和VSl分別為U相高壓區(qū)的電源的正極和負(fù)極，HOl為U相高壓區(qū)的輸出端；VB2和VS2分別為V相高壓區(qū)的電源的正極和負(fù)極，H02為V相高壓區(qū)的輸出端；VB3和VS3分別為U相高壓區(qū)的電源的正極和負(fù)極，H03為W相高壓區(qū)的輸出端；LOl、L02、L03分別為U相、V相、W相低壓區(qū)的輸出端。
[0017]將輸入端HIN1、HIN2、HIN3和LIN1、LIN2、LIN3的O或5V的邏輯輸入信號(hào)分別傳到輸出端H01、H02、H03和L01、L02、L03，其中，HOl是VSl或VS1+15V的邏輯輸出信號(hào)、H02是VS2或VS2+15V的邏輯輸出信號(hào)、H03是VS3或VS3+15V的邏輯輸出信號(hào)，L01、L02、L03是O或15V的邏輯輸出信號(hào)。
[0018]同時(shí)，同一相的輸入信號(hào)不能同時(shí)為高電平，即HINl和LIN1、HIN2和LIN2、HIN3和LIN3不能同時(shí)為高電平。
[0019]所述智能功率模塊100實(shí)際工作時(shí)的一種優(yōu)選電路如圖2所示:
[0020]UVB與UVS間外接電容135 ；VVB與VVS間外接電容136 ；WVB與WVS間外接電容137。在此，所述電容133、132、131主要起濾波作用，所述電容135、136、137主要起存儲(chǔ)電
量作用。
[0021]UN、VN、WN相連，并連接電阻138的一端和MCU管200的Pin7 ;所述電阻138的另一端接COM。
[0022]所述MCU200的Pinl與所述智能功率模塊100的UHIN端相連；所述MCU200的Pin2與所述智能功率模塊100的VHIN端相連；所述MCU200的Pin3與所述智能功率模塊100的WHIN端相連；所述MCU200的Pin4與所述智能功率模塊100的ULIN端相連；所述MCU200的Pin5與所述智能功率模塊100的VLIN端相連；所述MCU200的Pin6與所述智能功率模塊100的WLIN端相連。
[0023]以U相為例說(shuō)明智能功率模塊100的工作狀態(tài):
[0024]1、當(dāng)所述MCU200的管腳Pin4發(fā)出高電平信號(hào)時(shí)，所述MCU200的管腳Pinl必須發(fā)出低電平信號(hào)，信號(hào)使LINl為高電平、HINl為低電平，這時(shí)，LOl輸出高電平而HOl輸出低電平，從而所述IGBT管124導(dǎo)通而所述IGBT管121截止，VSl電壓約為OV ；VCC向所述電容133及所述電容135充電，當(dāng)時(shí)間足夠長(zhǎng)或使所述電容133及所述電容135充電前的剩余電量足夠多時(shí)，VBl對(duì)VSl獲得接近15V的電壓。
[0025]2、當(dāng)所述MCU200的管腳Pinl發(fā)出高電平信號(hào)時(shí)，所述MCU200的管腳Pin4必須發(fā)出低電平信號(hào)，信號(hào)使LINl為低電平、HINl為高電平，這時(shí)，LOl輸出低電平而HOl輸出高電平，從而所述IGBT管124截止而所述IGBT管121導(dǎo)通，從而VSl電壓約為300V，VBl電壓被抬高到315V左右，通過(guò)所述電容133及所述電容135的電量，維持U相高壓區(qū)工作，如果HINl為高電平的持續(xù)時(shí)間足夠短或所述電容133及所述電容135存儲(chǔ)的電量足夠多，VBl對(duì)VSl在U相高壓區(qū)工作過(guò)程中的電壓可保持在14V以上。
[0026]實(shí)際應(yīng)用中，特別是在變頻空調(diào)的應(yīng)用中，MCU200會(huì)根據(jù)環(huán)境變化而采用不同的算法控制智能功率模塊100的通斷，使變頻壓縮機(jī)工作在不同的頻率下:
[0027]當(dāng)智能功率模塊100通斷很快時(shí)，壓縮機(jī)工作在高頻下，這時(shí)，智能功率模塊100內(nèi)部的六枚IGBT管(如IGBT管121至IGBT管126)需要流過(guò)較大的電流；當(dāng)智能功率模塊100通斷較慢時(shí)，壓縮機(jī)工作在低頻下，這時(shí)，智能功率模塊100內(nèi)部的六枚IGBT管流過(guò)較小的電流。
[0028]對(duì)于壓縮機(jī)低頻工作的狀態(tài)，往往是希望獲得低功耗，而使用IGBT管作為通斷元件時(shí)，由于IGBT管的拖尾效應(yīng)，造成通斷元件的開(kāi)關(guān)損耗不可能很低，從而使智能功率模塊100的損耗也不可能做得很低。
[0029]如果使用無(wú)拖尾效應(yīng)的MOS管替代IGBT管，在壓縮機(jī)低頻工作時(shí)確實(shí)可以降低通斷損耗和系統(tǒng)功耗，但是由于MOS管電流能力的限制，當(dāng)壓縮機(jī)進(jìn)入高頻工作狀態(tài)時(shí)，過(guò)大的電流會(huì)超出MOS管可承受的電流范圍而造成MOS管過(guò)流燒毀，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起火災(zāi)。
[0030]在相關(guān)技術(shù)中，通過(guò)改善IGBT管的拖尾效應(yīng)來(lái)降低智能功率模塊的低頻工作損耗實(shí)現(xiàn)，但這種特殊工藝使得IGBT管的生產(chǎn)成本非常高，不適合在變頻空調(diào)等民用領(lǐng)域推廣。
[0031]因此，如何降低智能功率模塊在低頻工作時(shí)的損耗，并避免高頻工作時(shí)的過(guò)流風(fēng)險(xiǎn)，且生產(chǎn)成本適用于民用領(lǐng)域，成為目前亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0032]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(wèn)題之一。
[0033]為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出了一種功耗控制電路。
[0034]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出了 一種智能功率模塊。
[0035]本發(fā)明的又一個(gè)目的在于提出了一種變頻家電。
[0036]為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面的實(shí)施例，提出了 一種功耗控制電路，包括:低功耗開(kāi)關(guān)元件，并聯(lián)至智能功率模塊中的任一 IGBT管，以構(gòu)成開(kāi)關(guān)組件；頻率檢測(cè)模塊，連接至所述智能功率模塊，用于檢測(cè)所述智能功率模塊的工作頻率，并在所述工作頻率為高頻的情況下輸出第一信號(hào)、在所述工作頻率為低頻的情況下輸出第二信號(hào)；切換控制模塊，連接至所述開(kāi)關(guān)組件和所述頻率檢測(cè)模塊，用于在接收到所述第一信號(hào)的情況下，僅使所述任一 IGBT管或同時(shí)使所述任一 IGBT管和所述低功耗開(kāi)關(guān)元件處于工作狀態(tài)，以及在接收到所述第二信號(hào)的情況下，僅使所述低功耗開(kāi)關(guān)元件處于工作狀態(tài)。
[0037]在該技術(shù)方案中，通過(guò)使低功耗開(kāi)關(guān)元件和IGBT管并聯(lián)構(gòu)成開(kāi)關(guān)組件，并在智能功率模塊處于低頻時(shí)僅使低功耗開(kāi)關(guān)元件處于工作狀態(tài)，從而能夠避免IGBT管的拖尾效應(yīng)而導(dǎo)致不必要的工作損耗，有助于降低智能功率模塊的整體功耗。
[0038]同時(shí)，通過(guò)在智能功率模塊處于高頻時(shí)，使得IGBT管處于工作狀態(tài)，從而避免低功耗開(kāi)關(guān)元件被過(guò)流擊穿，有助于確保智能功耗模塊的安全性。
[0039]其中，低功耗開(kāi)關(guān)元件具體可以為MOS管，比如NMOS管等，從而既能夠承受智能功率模塊處于低頻工作狀態(tài)下的電流強(qiáng)度，又由于不具有拖尾效應(yīng)而有效降低通斷損耗和系統(tǒng)損耗。
[0040]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的功耗控制電路，還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0041]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，優(yōu)選地，所述頻率檢測(cè)模塊包括:參數(shù)采樣電路，連接至所述開(kāi)關(guān)組件，用于對(duì)所述開(kāi)關(guān)組件的電路特性參數(shù)進(jìn)行采樣；參數(shù)比較電路，連接至所述參數(shù)采樣電路，用于在采樣的電路特性參數(shù)的數(shù)值大于預(yù)設(shè)參數(shù)值時(shí)判定所述工作頻率為高頻，否則判定所述工作頻率為低頻。
[0042]在該技術(shù)方案中，通過(guò)對(duì)智能功率模塊的工作狀態(tài)進(jìn)行直接檢測(cè)，能夠準(zhǔn)確判斷出智能功率模塊當(dāng)前所處的工作頻率，以用于控制IGBT管和/或低功耗開(kāi)關(guān)元件的進(jìn)入工作狀態(tài)，確保低頻下僅使低功耗開(kāi)關(guān)元件進(jìn)入工作狀態(tài)、高頻下必須使IGBT管進(jìn)入工作狀態(tài)。
[0043]其中，開(kāi)關(guān)組件的電路特性參數(shù)可以有很多，比如當(dāng)智能功率模塊的工作頻率變化時(shí)，可能直接導(dǎo)致電流變化(高頻下的工作電流較大、低頻下的工作電流較小)，因而可以直接對(duì)電流進(jìn)行采樣；當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，顯然也可以通過(guò)對(duì)其他參數(shù)的采樣來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工作頻率的識(shí)別，比如可以通過(guò)對(duì)某個(gè)功耗元件上產(chǎn)生的電壓差進(jìn)行采樣。[0044]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，優(yōu)選地，若所述切換控制模塊在接收到所述第一信號(hào)的情況下僅使所述任一 IGBT管處于工作狀態(tài)，則所述切換控制模塊包括:開(kāi)關(guān)電路，連接至所述頻率檢測(cè)模塊和信號(hào)源，用于在接收到所述第一信號(hào)的情況下導(dǎo)通，以使所述信號(hào)源接地，以及在接收到所述第二信號(hào)的情況下斷開(kāi)，以使所述信號(hào)源輸出至狀態(tài)控制電路；所述狀態(tài)控制電路，所述通斷控制電路的控制端連接在所述信號(hào)源和所述開(kāi)關(guān)電路之間，用于在所述開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通的情況下，控制所述任一 IGBT管處于工作狀態(tài)，以及在所述開(kāi)關(guān)電路截止的情況下，控制所述低功耗開(kāi)關(guān)元件處于工作狀態(tài)。
[0045]在該技術(shù)方案中，通過(guò)設(shè)置開(kāi)關(guān)電路，將智能功率模塊的工作頻率變化反映至狀態(tài)控制電路的輸入信號(hào)變化，從而能夠準(zhǔn)確控制IGBT管及低功耗開(kāi)關(guān)元件的工作狀態(tài)。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述狀態(tài)控制電路包括:模擬開(kāi)關(guān)，所述模擬開(kāi)關(guān)包括:控制件，連接至所述信號(hào)源和所述開(kāi)關(guān)電路之間，在所述開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通的情況下生成第一切換信號(hào)、在所述開(kāi)關(guān)電路斷開(kāi)的情況下生成第二切換信號(hào)；受控件，所述受控件的一端連接至所述開(kāi)關(guān)組件對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸入端，所述受控件的另一端在接收到所述第一切換信號(hào)的情況下連接至第一驅(qū)動(dòng)電路、在接收到所述第二切換信號(hào)的情況下連接至第二驅(qū)動(dòng)電路；其中，所述第一驅(qū)動(dòng)電路用于對(duì)所述任一 IGBT管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)、所述第二驅(qū)動(dòng)電路用于對(duì)所述低功耗開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0047]在該技術(shù)方案中，可以分別采用獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)IGBT管和低功耗開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)，因而可以通過(guò)對(duì)信號(hào)輸入端與第一驅(qū)動(dòng)電路或第二驅(qū)動(dòng)電路的連接控制，從而確保在智能功率模塊處于不同工作頻率下時(shí)，能夠準(zhǔn)確切換至相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路，以驅(qū)動(dòng)IGBT管或低功耗開(kāi)關(guān)元件進(jìn)入工作狀態(tài)。
[0048]當(dāng)IGBT管和低功耗開(kāi)關(guān)元件采用獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，由于低功耗開(kāi)關(guān)元件所需的驅(qū)動(dòng)電壓和電流較小(相對(duì)于IGBT管)，因而相應(yīng)的第二驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)能力可以更小、內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)元件的尺寸也可以更小，從而有助于縮小第二驅(qū)動(dòng)電路的占用面積，降低智能功率模塊的生產(chǎn)成本。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述狀態(tài)控制電路包括:模擬開(kāi)關(guān)，所述模擬開(kāi)關(guān)包括:控制件，連接至所述信號(hào)源和所述開(kāi)關(guān)電路之間，在所述開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通的情況下生成第三切換信號(hào)、在所述開(kāi)關(guān)電路斷開(kāi)的情況下生成第四切換信號(hào)；受控件，所述受控件的一端連接至驅(qū)動(dòng)電路的一端，所述受控件的另一端在接收到所述第三切換信號(hào)的情況下連接至所述任一 IGBT管、在接收到所述第四切換信號(hào)的情況下連接至所述低功耗開(kāi)關(guān)元件；其中，所述驅(qū)動(dòng)電路的另一端連接至所述開(kāi)關(guān)組件對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸入端，用于對(duì)所述任一IGBT管或所述低功耗開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0050]在該技術(shù)方案中，IGBT管和低功耗開(kāi)關(guān)元件也可以采用同一驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，則可以通過(guò)對(duì)IGBT管或低功耗開(kāi)關(guān)元件與該驅(qū)動(dòng)電路的連接控制，從而確保在智能功率模塊處于不同工作頻率下時(shí)，能夠準(zhǔn)確切換至相應(yīng)的通斷器件，以驅(qū)動(dòng)IGBT管或低功耗開(kāi)關(guān)元件進(jìn)入工作狀態(tài)。
[0051]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，優(yōu)選地，若所述切換控制模塊在接收到所述第一信號(hào)的情況下同時(shí)使所述任一 IGBT管和所述低功耗開(kāi)關(guān)元件處于工作狀態(tài)，則所述切換控制模塊包括:電壓輸出電路，連接至所述頻率檢測(cè)模塊和信號(hào)源，用于在接收到所述第一信號(hào)的情況下輸出第一電壓，以及在接收到所述第二信號(hào)的情況下輸出第二電壓；狀態(tài)控制電路，連接至所述電壓輸出電路，用于在所述第一電壓處于第一數(shù)值范圍的情況下，控制所述任一 IGBT管和所述低功耗開(kāi)關(guān)元件處于工作狀態(tài)，以及在所述第二電壓處于第二數(shù)值范圍內(nèi)的情況下，控制所述低功耗開(kāi)關(guān)元件處于工作狀態(tài)；其中，所述第一數(shù)值范圍是指大于第一預(yù)設(shè)電壓值，所述第二數(shù)值范圍是指大于第二預(yù)設(shè)電壓值且小于或等于所述第一預(yù)設(shè)電壓值。
[0052]在該技術(shù)方案中，通過(guò)對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)和控制，即高頻下(接收到第一信號(hào))輸出第一電壓、低頻下(接收到第二信號(hào))輸出第二電壓，能夠?qū)⒅悄芄β誓K的工作頻率變化反映至輸出電壓的數(shù)值變化，則結(jié)合對(duì)輸出電壓所處的數(shù)值范圍判斷，即可準(zhǔn)確控制IGBT管及低功耗開(kāi)關(guān)元件的工作狀態(tài)。
[0053]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述電壓輸出電路包括:第一電阻和第二電阻，所述第一電阻和所述第二電阻依次串聯(lián)在信號(hào)源和地之間；開(kāi)關(guān)器件和第三電阻，所述開(kāi)關(guān)器件與所述第三電阻串聯(lián)后，并聯(lián)于所述第二電阻的兩端，所述開(kāi)關(guān)器件還連接至所述頻率檢測(cè)模塊，用于在接收到所述第一信號(hào)的情況下導(dǎo)通，以及在接收到所述第二信號(hào)的情況下截止。
[0054]在該技術(shù)方案中，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通或截止，使得第三電阻的工作狀態(tài)發(fā)生變化，即開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)，由第二電阻和第三電阻并聯(lián)后，串聯(lián)于第一電阻；而開(kāi)關(guān)器件截止時(shí)，僅由第一電阻和第二電阻串聯(lián)，從而控制輸出電壓的數(shù)值發(fā)生變化。
[0055]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述狀態(tài)控制電路包括:第一電壓比較器，所述第一電壓比較器的第一輸入端連接至所述第一電阻和所述第二電阻的公共端、第二輸入端輸入所述第一預(yù)設(shè)電壓值，用于在所述第一電壓處于第一數(shù)值范圍的情況下，輸出第一啟動(dòng)信號(hào)；第二電壓比較器，所述第二電壓比較器的第一輸入端連接至所述第一電阻和所述第二電阻的公共端、第二輸入端輸入所述第二預(yù)設(shè)電壓值，用于在所述第二電壓處于第二數(shù)值范圍的情況下，輸出第二啟動(dòng)信號(hào)；第一邏輯電路，所述第一邏輯電路的第一輸入端連接至所述第一電壓比較器的輸出端、第二輸入端連接至所述開(kāi)關(guān)組件對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸入端、輸出端連接至第一驅(qū)動(dòng)電路，用于在接收到所述第一啟動(dòng)信號(hào)的情況下，將來(lái)自所述信號(hào)輸入端的信號(hào)輸出至所述第一驅(qū)動(dòng)電路；第二邏輯電路，所述第二邏輯電路的第一輸入端連接至所述第二電壓比較器的輸出端、第二輸入端連接至所述信號(hào)輸入端、輸出端連接至第二驅(qū)動(dòng)電路，用于在接收到所述第二啟動(dòng)信號(hào)的情況下，將來(lái)自所述信號(hào)輸入端的信號(hào)輸出至所述第二驅(qū)動(dòng)電路；其中，所述第一驅(qū)動(dòng)電路用于對(duì)所述任一 IGBT管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)、所述第二驅(qū)動(dòng)電路用于對(duì)所述低功耗開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0056]在該技術(shù)方案中，可以分別采用獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)IGBT管和低功耗開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)，因而可以控制是否將信號(hào)輸入端的信號(hào)輸出至第一驅(qū)動(dòng)電路或第二驅(qū)動(dòng)電路，從而確保在智能功率模塊處于不同工作頻率下時(shí)，能夠準(zhǔn)確地將信號(hào)輸入端的信號(hào)輸出至相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路，以驅(qū)動(dòng)IGBT管或低功耗開(kāi)關(guān)元件進(jìn)入工作狀態(tài)。
[0057]同樣地，當(dāng)IGBT管和低功耗開(kāi)關(guān)元件采用獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，由于低功耗開(kāi)關(guān)元件所需的驅(qū)動(dòng)電壓和電流較小(相對(duì)于IGBT管)，因而相應(yīng)的第二驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)能力可以更小、內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)元件的尺寸也可以更小，從而有助于縮小第二驅(qū)動(dòng)電路的占用面積，降低智能功率模塊的生產(chǎn)成本。
[0058]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選地，還包括:時(shí)間判斷模塊，連接至所述切換控制模塊，用于在接收到所述第一信號(hào)的持續(xù)時(shí)間大于預(yù)設(shè)的第一時(shí)間閾值，或接收到所述第二信號(hào)的持續(xù)時(shí)間大于預(yù)設(shè)的第二時(shí)間閾值的情況下，允許所述切換控制模塊根據(jù)所述第一信號(hào)或所述第二信號(hào)控制所述開(kāi)關(guān)組件的工作狀態(tài)，否則不允許。
[0059]在該技術(shù)方案中，智能功率模塊在對(duì)自身的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通過(guò)對(duì)持續(xù)時(shí)間的判斷，能夠保證智能功率模塊確實(shí)實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的切換，從而避免瞬時(shí)的電路特性變化(比如瞬時(shí)的過(guò)壓或過(guò)流)可能導(dǎo)致的誤判斷，有助于提升判斷的準(zhǔn)確度和使用過(guò)程中的安全性。
[0060]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，優(yōu)選地，所述時(shí)間判斷模塊包括:反相器，連接至所述切換控制模塊，用于對(duì)所述切換控制模塊中傳輸?shù)乃龅谝恍盘?hào)或所述第二信號(hào)進(jìn)行反相處理；儲(chǔ)能器件，所述儲(chǔ)能器件的陽(yáng)極連接至所述反相器的輸入端和所述切換控制模塊，用于在所述切換控制模塊接收到低電平的所述第一信號(hào)或所述第二信號(hào)的情況下，存儲(chǔ)來(lái)自特定信號(hào)源的電能，并在接收到所述第一信號(hào)的持續(xù)時(shí)間大于預(yù)設(shè)的第一時(shí)間閾值的情況下，向所述反相器輸入高電平信號(hào)；功耗器件，連接至所述儲(chǔ)能器件和所述切換控制模塊，用于在所述切換控制模塊接收到高電平的所述第一信號(hào)或所述第二信號(hào)的情況下，消耗所述儲(chǔ)能器件存儲(chǔ)的電能，并在所述第二信號(hào)的持續(xù)時(shí)間大于預(yù)設(shè)的第二時(shí)間閾值的情況下，向所述反相器輸入低電平信號(hào)。
[0061]在該技術(shù)方案中，通過(guò)應(yīng)用儲(chǔ)能器件，使得第一信號(hào)或第二信號(hào)的持續(xù)過(guò)程能夠準(zhǔn)確反映至儲(chǔ)能器件對(duì)電能的存儲(chǔ)或釋放過(guò)程，并且僅在電能升高或降低至一定閾值之后，才反映為電平高低的變化。同時(shí)，基于實(shí)際應(yīng)用中的邏輯變化，可以添加更多的反相器，以實(shí)現(xiàn)正確的邏輯控制。
[0062]其中，應(yīng)當(dāng)預(yù)先對(duì)儲(chǔ)能器件和功耗器件的型號(hào)進(jìn)行選取，以使得儲(chǔ)能器件能夠在經(jīng)過(guò)第一時(shí)間閾值的時(shí)間長(zhǎng)度后，由低電平升高為高電平，以及在經(jīng)過(guò)第二時(shí)間閾值的時(shí)間長(zhǎng)度后，由高電平降低為低電平。
[0063]根據(jù)本發(fā)明第二方面的實(shí)施例，提出了一種智能功率模塊，包括如上述技術(shù)方案中任一項(xiàng)所述的功耗控制電路。
[0064]根據(jù)本發(fā)明第三方面的實(shí)施例，提出了一種變頻家電，包括如上述技術(shù)方案所述的智能功率模塊，比如變頻空調(diào)、變頻冰箱、變頻洗衣機(jī)等。
[0065]通過(guò)以上技術(shù)方案，能夠在不同的工作頻率下，采用不同的通斷器件，從而有助于降低智能功率模塊的功耗，且不會(huì)存在通斷器件被過(guò)流擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。
[0066]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0067]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0068]圖1示出了相關(guān)技術(shù)中的智能功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0069]圖2示出了相關(guān)技術(shù)中的對(duì)智能功率模塊進(jìn)行時(shí)序控制時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0070]圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的功耗控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0071]圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的功耗控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖；[0072]圖3C示出了根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的功耗控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0073]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的檢測(cè)智能功率模塊的工作頻率的示意圖；
[0074]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的功耗控制電路的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0075]圖6A是圖5所示實(shí)施例的一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0076]圖6B是圖5所示實(shí)施例的另一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0077]圖6C是圖5所示實(shí)施例對(duì)應(yīng)的智能功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0078]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的功耗控制電路的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0079]圖8是圖7所示實(shí)施例的一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0080]圖9A是圖7所示實(shí)施例對(duì)應(yīng)的智能功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0081]圖9B是圖9A所示的智能功率模塊中的輸出選通電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0082]為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0083]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來(lái)實(shí)施，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。
[0084]一、整體結(jié)構(gòu)
[0085]在相關(guān)技術(shù)中，智能功率模塊都采用IGBT管作為通斷器件，但一方面，IGBT管的拖尾效應(yīng)導(dǎo)致其低頻下的開(kāi)關(guān)損耗過(guò)高，另一方面，若直接使用低功耗開(kāi)關(guān)元件，則由于高頻下的電流過(guò)大而容易損毀低功耗開(kāi)關(guān)元件，甚至引發(fā)火災(zāi)等危險(xiǎn)狀況。
[0086]因此，為了解決開(kāi)關(guān)損耗和過(guò)流風(fēng)險(xiǎn)等多方面的問(wèn)題，圖3A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的功耗控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0087]如圖3A所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的功耗控制電路，包括:低功耗開(kāi)關(guān)元件111’，并聯(lián)至智能功率模塊(比如圖1所示的智能功率模塊100)中的任一 IGBT管(圖3A所示為IGBT管121),以構(gòu)成開(kāi)關(guān)組件(圖中未具體標(biāo)示);頻率檢測(cè)模塊304,連接至所述智能功率模塊，用于檢測(cè)所述智能功率模塊的工作頻率，并在所述工作頻率為高頻的情況下輸出第一信號(hào)、在所述工作頻率為低頻的情況下輸出第二信號(hào)；切換控制模塊306，連接至所述開(kāi)關(guān)組件和所述頻率檢測(cè)模塊304，用于在接收到所述第一信號(hào)的情況下，僅使所述任一IGBT管或同時(shí)使所述任一 IGBT管和所述低功耗開(kāi)關(guān)元件111’處于工作狀態(tài)，以及在接收到所述第二信號(hào)的情況下，僅使所述低功耗開(kāi)關(guān)元件111’處于工作狀態(tài)。
[0088]在該技術(shù)方案中，通過(guò)使低功耗開(kāi)關(guān)元件111’和IGBT管并聯(lián)構(gòu)成開(kāi)關(guān)組件，并在智能功率模塊處于低頻時(shí)僅使低功耗開(kāi)關(guān)元件111’處于工作狀態(tài)，從而能夠避免IGBT管的拖尾效應(yīng)而導(dǎo)致不必要的工作損耗，有助于降低智能功率模塊的整體功耗。
[0089]同時(shí)，通過(guò)在智能功率模塊處于高頻時(shí)，使得IGBT管處于工作狀態(tài)，從而避免低功耗開(kāi)關(guān)元件111’被過(guò)流擊穿，有助于確保智能功耗模塊的安全性。
[0090]其中，低功耗開(kāi)關(guān)元件111’具體可以為MOS管，比如NMOS管等，從而既能夠承受智能功率模塊處于低頻工作狀態(tài)下的電流強(qiáng)度，又由于不具有拖尾效應(yīng)而有效降低通斷損耗和系統(tǒng)損耗。
[0091]在圖3A中，具體以如圖1所示的U相上橋臂的IGBT管121為例進(jìn)行了說(shuō)明；但實(shí)際上，顯然可以對(duì)智能功率模塊中的V相、W相上橋臂的IGBT管122、IGBT管123進(jìn)行相同的功耗控制，還可以對(duì)U相、V相和W相下橋臂的IGBT管124、IGBT管125和IGBT管126進(jìn)行相同的功耗控制。
[0092]下面結(jié)合圖3B，仍以U相為例，對(duì)下橋臂的連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。其中，圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的功耗控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0093]如圖3B所示，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，也可以針對(duì)U相下橋臂的IGBT管124進(jìn)行功耗控制。具體地，可以將低功耗開(kāi)關(guān)元件114’并聯(lián)至IGBT管124兩端，從而由IGBT管124和低功耗開(kāi)關(guān)元件114’構(gòu)成一個(gè)開(kāi)關(guān)組件(圖中未具體標(biāo)示)。
[0094]基于上述結(jié)構(gòu)，一方面由頻率檢測(cè)模塊304對(duì)上述開(kāi)關(guān)組件的工作頻率進(jìn)行檢測(cè)，另一方面由切換控制模塊306根據(jù)檢測(cè)到的工作頻率，控制IGBT管124和低功耗開(kāi)關(guān)元件114’是否進(jìn)入工作狀態(tài)，若進(jìn)入工作狀態(tài)，則由端口 LINl輸入的信號(hào)進(jìn)行通斷控制。
[0095]在圖3A和圖3B中，為了便于單獨(dú)說(shuō)明，均示出了頻率檢測(cè)模塊304和切換控制模塊306;實(shí)際上，為了簡(jiǎn)化電路、提高同步性，也可以在不同IGBT管之間采用同一個(gè)的頻率檢測(cè)模塊304。
[0096]圖3C示出了根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的功耗控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0097]如圖3C所示，根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例的功耗控制電路，仍以U相為例，假定由切換控制模塊306A對(duì)上橋臂的IGBT管121和低功耗開(kāi)關(guān)元件111’進(jìn)行功耗控制、由切換控制模塊306B對(duì)下橋臂的IGBT管124和低功耗開(kāi)關(guān)元件114’進(jìn)行功耗控制，同時(shí)僅由頻率檢測(cè)模塊304為切換控制模塊306A和切換控制模塊306B提供相應(yīng)的工作頻率檢測(cè)結(jié)果O
[0098]用戶或廠商可以根據(jù)實(shí)際需求，對(duì)頻率檢測(cè)模塊304的個(gè)數(shù)和連接方式進(jìn)行選擇，比如每個(gè)IGBT管對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的頻率檢測(cè)模塊304，或者每相對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的頻率檢測(cè)模塊304，或者所有IGBT管都對(duì)應(yīng)同一個(gè)頻率檢測(cè)模塊304。
[0099]二、頻率檢測(cè)模塊
[0100]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，優(yōu)選地，所述頻率檢測(cè)模塊304包括:參數(shù)采樣電路，連接至所述開(kāi)關(guān)組件，用于對(duì)所述開(kāi)關(guān)組件的電路特性參數(shù)進(jìn)行采樣；參數(shù)比較電路，連接至所述參數(shù)采樣電路，用于在采樣的電路特性參數(shù)的數(shù)值大于預(yù)設(shè)參數(shù)值時(shí)判定所述工作頻率為高頻，否則判定所述工作頻率為低頻。
[0101]在該技術(shù)方案中，通過(guò)對(duì)智能功率模塊的工作狀態(tài)進(jìn)行直接檢測(cè)，能夠準(zhǔn)確判斷出智能功率模塊當(dāng)前所處的工作頻率，以用于控制IGBT管和/或低功耗開(kāi)關(guān)元件的進(jìn)入工作狀態(tài)，確保低頻下僅使低功耗開(kāi)關(guān)元件進(jìn)入工作狀態(tài)、高頻下必須使IGBT管進(jìn)入工作狀態(tài)。
[0102]具體地，圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的檢測(cè)智能功率模塊的工作頻率的示意圖。
[0103]如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的智能功率模塊4100中，輸出選通電路4400的電源正端VCC端作為所述智能功率模塊4100的低壓區(qū)供電電源正端VDD，VDD —般為 15V。[0104]所述輸出選通電路4400的第一輸入端HINl作為所述智能功率模塊4100的U相上橋臂輸入端UHIN ;所述輸出選通電路4400的第二輸入端HIN2作為所述智能功率模塊4100的V相上橋臂輸入端VHIN ;所述輸出選通電路4400的第三輸入端HIN3作為所述智能功率模塊4100的W相上橋臂輸入端WHIN ;所述輸出選通電路4400的第四輸入端LINl作為所述智能功率模塊4100的U相下橋臂輸入端ULIN ;所述輸出選通電路4400的第五輸入端LIN2作為所述智能功率模塊4100的V相下橋臂輸入端VLIN ;所述輸出選通電路4400的第六輸入端LIN3作為所述智能功率模塊4100的W相下橋臂輸入端WLIN。
[0105]同時(shí)，所述輸出選通電路4400的第七輸出端ITRIP與所述輸出選通電路4400的U相低電壓參考端UN、所述輸出選通電路4400的V相低電壓參考端VN、所述輸出選通電路4400的W相低電壓參考端WN、采樣電阻4301的一端相連，并作為所述智能功率模塊4100的異常反饋端ISO。
[0106]所述輸出選通電路4400的電源負(fù)端GND與所述米樣電阻4301的另一端相連,并作為所述智能功率模塊4100的最低電壓參考點(diǎn)N。
[0107]所述輸出選通電路4400的U相高壓區(qū)供電電源正端VBl與電容4133的一端相連，并作為所述智能功率模塊4100的U相高壓區(qū)供電電源正端UVB ;所述輸出選通電路4400的U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端VSl與所述電容4133的另一端相連，并作為所述智能功率模塊4100的U相高壓區(qū)供電電源負(fù)端UVS0
[0108]所述輸出選通電路4400的V相高壓區(qū)供電電源正端VB2與電容4132的一端相連，并作為所述智能功率模塊4100的V相高壓區(qū)供電電源正端VVB ;所述輸出選通電路4400的V相高壓區(qū)供電電源負(fù)端VS2與所述電容4132的另一端相連，并作為所述智能功率模塊4100的V相高壓區(qū)供電電源負(fù)端VVS。
[0109]所述輸出選通電路4400的W相高壓區(qū)供電電源正端VB3與電容4131的一端相連，并作為所述智能功率模塊4100的W相高壓區(qū)供電電源正端WVB ;所述輸出選通電路4400的W相高壓區(qū)供電電源負(fù)端VS3與所述電容4131的另一端相連，并作為所述智能功率模塊4100的W相高壓區(qū)供電電源負(fù)端WVS。
[0110]所述輸出選通電路4400的最高電壓參考端P作為所述智能功率模塊4100的最高電壓參考點(diǎn)P。
[0111]在圖4所示的結(jié)構(gòu)中，以采樣電阻4301為參數(shù)采樣電路的具體結(jié)構(gòu)，將智能功率模塊4100的工作頻率轉(zhuǎn)換為采樣電阻4301上的電壓降數(shù)值，并由ITRIP端口采集后輸入至參數(shù)比較電路進(jìn)行比較和判斷。
[0112]當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，顯然也可以通過(guò)對(duì)其他參數(shù)的采樣來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工作頻率的識(shí)別，這里僅以電壓采樣為例進(jìn)行說(shuō)明，而開(kāi)關(guān)組件的電路特性參數(shù)可以有很多，比如當(dāng)智能功率模塊的工作頻率變化時(shí)，可能直接導(dǎo)致電流變化(高頻下的工作電流較大、低頻下的工作電流較小)，因而還可以直接對(duì)電流進(jìn)行采樣。
[0113]三、切換控制模塊
[0114]實(shí)施例一:切換控制模塊306在接收到所述第一信號(hào)的情況下僅使所述任一 IGBT管處于工作狀態(tài)。
[0115](一)模塊構(gòu)成
[0116]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，優(yōu)選地，如圖3A所示的切換控制模塊306可以包括:開(kāi)關(guān)電路，連接至所述頻率檢測(cè)模塊和信號(hào)源，用于在接收到所述第一信號(hào)的情況下導(dǎo)通，以使所述信號(hào)源接地，以及在接收到所述第二信號(hào)的情況下斷開(kāi)，以使所述信號(hào)源輸出至狀態(tài)控制電路；所述狀態(tài)控制電路，所述通斷控制電路的控制端連接在所述信號(hào)源和所述開(kāi)關(guān)電路之間，用于在所述開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通的情況下，控制所述任一 IGBT管處于工作狀態(tài)，以及在所述開(kāi)關(guān)電路截止的情況下，控制所述低功耗開(kāi)關(guān)元件處于工作狀態(tài)。
[0117]在該技術(shù)方案中，通過(guò)設(shè)置開(kāi)關(guān)電路，將智能功率模塊的工作頻率變化反映至狀態(tài)控制電路的輸入信號(hào)變化，從而能夠準(zhǔn)確控制IGBT管及低功耗開(kāi)關(guān)元件的工作狀態(tài)。
[0118](二)電路結(jié)構(gòu)
[0119]對(duì)應(yīng)于圖4所示的智能功率模塊，圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的功耗控制電路的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0120]如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的功耗控制電路中，上述的頻率檢測(cè)模塊304具體由電壓比較器4502構(gòu)成，該電壓比較器4502的正輸入端接收來(lái)自圖4所示的ITRIP端口的采樣電壓、負(fù)輸入端接收電壓源輸入的預(yù)設(shè)電壓值，并將比較結(jié)果輸入由開(kāi)關(guān)電路3062和狀態(tài)控制電路3064構(gòu)成的切換控制模塊306。
[0121]具體地，開(kāi)關(guān)電路3062可以為圖5所示的MOS管，其柵極連接至電壓比較器4502的輸出端。當(dāng)智能功率模塊4100處于高頻時(shí)，電壓比較器4502的正輸入端電壓高于負(fù)輸入端電壓，使電壓比較器4502輸出高電平、MOS管3062導(dǎo)通；當(dāng)智能功率模塊4100處于低頻時(shí)，電壓比較器4502的正輸入端電壓低于負(fù)輸入端電壓,使電壓比較器4502輸出低電平、MOS管3062截止。
[0122]當(dāng)MOS管3062導(dǎo)通時(shí)，將連接至VCC端的電流信號(hào)源接地，則狀態(tài)控制電路3064輸入為OV ;當(dāng)MOS管3062截止時(shí)，上述電流信號(hào)源直接輸入狀態(tài)控制電路3064。
[0123]對(duì)于狀態(tài)控制電路3064，其具體結(jié)構(gòu)還可能具有多種情況，下面分別進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0124]實(shí)施方式一
[0125]圖6A是圖5所示實(shí)施例的一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0126]如圖6A所示，根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述狀態(tài)控制電路3064包括:模擬開(kāi)關(guān)，所述模擬開(kāi)關(guān)包括:控制件，連接至所述信號(hào)源(比如上述的電流信號(hào)源)和所述開(kāi)關(guān)電路3062之間，在所述開(kāi)關(guān)電路3062導(dǎo)通的情況下生成第一切換信號(hào)、在所述開(kāi)關(guān)電路3062斷開(kāi)的情況下生成第二切換信號(hào)；受控件，所述受控件的一端連接至所述開(kāi)關(guān)組件對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸入端，所述受控件的另一端在接收到所述第一切換信號(hào)的情況下連接至第一驅(qū)動(dòng)電路4409、在接收到所述第二切換信號(hào)的情況下連接至第二驅(qū)動(dòng)電路4410 ;其中，所述第一驅(qū)動(dòng)電路4409用于對(duì)所述任一 IGBT管4121進(jìn)行驅(qū)動(dòng)、所述第二驅(qū)動(dòng)電路4410用于對(duì)所述低功耗開(kāi)關(guān)元件4111進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0127]在該技術(shù)方案中，可以分別采用獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)IGBT管4121和低功耗開(kāi)關(guān)元件4111的驅(qū)動(dòng)，因而可以通過(guò)對(duì)信號(hào)輸入端HINl與第一驅(qū)動(dòng)電路4409或第二驅(qū)動(dòng)電路4410的連接控制，從而確保在智能功率模塊4100處于不同工作頻率下時(shí)，能夠準(zhǔn)確切換至相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路，以驅(qū)動(dòng)IGBT管4121或低功耗開(kāi)關(guān)元件4111進(jìn)入工作狀態(tài)。
[0128]當(dāng)IGBT管4121和低功耗開(kāi)關(guān)元件4111采用獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，由于低功耗開(kāi)關(guān)元件4111所需的驅(qū)動(dòng)電壓和電流較小(相對(duì)于IGBT管4121)，因而相應(yīng)的第二驅(qū)動(dòng)電路4410的驅(qū)動(dòng)能力可以更小、內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)元件的尺寸也可以更小，從而有助于縮小第二驅(qū)動(dòng)電路4410的占用面積，降低智能功率模塊4100的生產(chǎn)成本。
[0129]實(shí)施方式二
[0130]圖6B是圖5所示實(shí)施例的另一種【具體實(shí)施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0131]如圖6B所示，根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述狀態(tài)控制電路3064包括:模擬開(kāi)關(guān)，所述模擬開(kāi)關(guān)包括:控制件，連接至所述信號(hào)源(比如上述的電流信號(hào)源)和所述開(kāi)關(guān)電路3062之間，在所述開(kāi)關(guān)電路3062導(dǎo)通的情況下生成第三切換信號(hào)、在所述開(kāi)關(guān)電路3062斷開(kāi)的情況下生成第四切換信號(hào)；受控件，所述受控件的一端連接至驅(qū)動(dòng)電路4409’的一端，所述受控件的另一端在接收到所述第三切換信號(hào)的情況下連接至所述任一IGBT管4121、在接收到所述第四切換信號(hào)的情況下連接至所述低功耗開(kāi)關(guān)元件4111 ;其中，所述驅(qū)動(dòng)電路4409’的另一端連接至所述開(kāi)關(guān)組件對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸入端(如圖6B所示的HINl端口)，用于對(duì)所述任一 IGBT管4121或所述低功耗開(kāi)關(guān)元件4111進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0132]在該技術(shù)方案中，IGBT管4121和低功耗開(kāi)關(guān)元件4111也可以采用同一驅(qū)動(dòng)電路4409’進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，則可以通過(guò)對(duì)IGBT管4121或低功耗開(kāi)關(guān)元件4111與該驅(qū)動(dòng)電路4409’的連接控制，從而確保在智能功率模塊4100處于不同工作頻率下時(shí)，能夠準(zhǔn)確切換至相應(yīng)的通斷器件，以驅(qū)動(dòng)IGBT管4121或低功耗開(kāi)關(guān)元件4111進(jìn)入工作狀態(tài)。
[0133](三)整體電路結(jié)構(gòu)
[0134]圖6C是圖5所示實(shí)施例對(duì)應(yīng)的智能功率模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0135]如圖6C所示，可以針對(duì)智能功率模塊4100中的每個(gè)IGBT管都采用如圖6A所示的實(shí)施方式，實(shí)現(xiàn)功耗控制；當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，這里采用圖6A所示的實(shí)施方式僅用于舉例說(shuō)明，顯然可以采用其他任一方式，比如圖6B所示的實(shí)施方式等，同樣能夠用于實(shí)現(xiàn)對(duì)智能功率模塊4100的功耗控制。
[0136]具體地，圖6C所示的智能功率模塊4100中的輸出選通電路4400的結(jié)構(gòu)可以為:
[0137]電壓源4401的正端與電壓比較器4402的負(fù)端相連，所述電壓比較器4402的正端與所述輸出選通電路4400的ITRIP端相連，所述電壓比較器4402的輸出端與NMOS管4404的柵極相連，所述NMOS管4404的襯底與源極相連并連接至電阻4406的一端，所述NMOS管4404的漏極與電流源4403的正端、電容4405的一端、非門4407的輸入端相連，所述電流源4403的負(fù)端接所述輸出選通電路4400的VCC端、所述電阻4406的另一端與所述電容4405的另一端相連并連接至GND端，所述非門4407的輸出端作為模擬開(kāi)關(guān)4408的控制端，所述模擬開(kāi)關(guān)4408的固定端與所述輸出選通電路4400的HINl端相連，所述模擬開(kāi)關(guān)4408的高電平選通端與UH驅(qū)動(dòng)電路4409的輸入端相連，所述模擬開(kāi)關(guān)4408的低電平選通端與UH驅(qū)動(dòng)電路4410的輸入端相連，所述UH驅(qū)動(dòng)電路4409和所述UH驅(qū)動(dòng)電路4410的低壓區(qū)供電電源正端與所述輸出選通電路4400的VCC端相連，所述UH驅(qū)動(dòng)電路4409和所述UH驅(qū)動(dòng)電路4410的低壓區(qū)供電電源負(fù)端與所述輸出選通電路4400的GND端相連，所述UH驅(qū)動(dòng)電路4409和所述UH驅(qū)動(dòng)電路4410的高壓區(qū)供電電源正端與所述輸出選通電路4400的VBl端相連，所述UH驅(qū)動(dòng)電路4409和所述UH驅(qū)動(dòng)電路4410的高壓區(qū)供電電源負(fù)端與所述輸出選通電路4400的VSl端相連，所述UH驅(qū)動(dòng)電路4409的輸出端與所述輸出選通電路4400的UHOl端相連，所述UH驅(qū)動(dòng)電路4410的輸出端與所述輸出選通電路4400的UH02端相連。
[0138]電壓源4501的正端與電壓比較器4502的負(fù)端相連，所述電壓比較器4502的正端與所述輸出選通電路4400的ITRIP端相連，所述電壓比較器4502的輸出端與NMOS管4504的柵極相連，所述NMOS管4504的襯底與源極相連并接電阻4506的一端，所述NMOS管4504的漏極與電流源4503的正端、電容4505的一端、非門4507的輸入端相連，所述電流源4503的負(fù)端接所述輸出選通電路4400的VCC端，所述電阻4506的另一端與所述電容4505的另一端相連并接所述輸出選通電路4400的GND端，所述非門4507的輸出端作為模擬開(kāi)關(guān)4508的控制端，所述模擬開(kāi)關(guān)4508的固定端與所述輸出選通電路4400的HIN2端相連，所述模擬開(kāi)關(guān)4508的高電平選通端與VH驅(qū)動(dòng)電路4509的輸入端相連，所述模擬開(kāi)關(guān)4508的低電平選通端與VH驅(qū)動(dòng)電路4510的輸入端相連，所述VH驅(qū)動(dòng)電路4509和所述VH驅(qū)動(dòng)電路4510的低壓區(qū)供電電源正端與所述輸出選通電路4400的VCC端相連，所述VH驅(qū)動(dòng)電路4509和所述VH驅(qū)動(dòng)電路4510的低壓區(qū)供電電源負(fù)端與所述輸出選通電路4400的GND端相連，所述VH驅(qū)動(dòng)電路4509和所述VH驅(qū)動(dòng)電路4510的高壓區(qū)供電電源正端與所述輸出選通電路4400的VB2端相連，所述VH驅(qū)動(dòng)電路4509和所述VH驅(qū)動(dòng)電路4510的高壓區(qū)供電電源負(fù)端與所述輸出選通電路4400的VS2端相連，所述VH驅(qū)動(dòng)電路4509的輸出端與所述輸出選通電路4400的VHOl端相連，所述VH驅(qū)動(dòng)電路4510的輸出端與所述輸出選通電路4400的VH02端相連。
[0139]電壓源4601的正端與電壓比較器4602的負(fù)端相連，所述電壓比較器4602的正端與所述輸出選通電路4400的ITRIP端相連，所述電壓比較器4602的輸出端與NMOS管4604的柵極相連，所述NMOS管4604的襯底與源極相連并接電阻4606的一端，所述NMOS管4604的漏極與電流源4603的正端、電容4605的一端、非門4607的輸入端相連，所述電流源4603的負(fù)端接所述輸出選通電路4400的VCC端，所述電阻4606的另一端與所述電容4605的另一端相連并接所述輸出選通電路4400的GND端，所述非門4607的輸出端作為模擬開(kāi)關(guān)4608的控制端，所述模擬開(kāi)關(guān)4508的固定端與所述輸出選通電路4400的HIN3端相連，所述模擬開(kāi)關(guān)4608的高電平選通端與WH驅(qū)動(dòng)電路4609的輸入端相連，所述模擬開(kāi)關(guān)4608的低電平選通端與WH驅(qū)動(dòng)電路4610的輸入端相連，所述WH驅(qū)動(dòng)電路4609和所述WH驅(qū)動(dòng)電路4610的低壓區(qū)供電電源正端與所述輸出選通電路4400的VCC端相連，所述WH驅(qū)動(dòng)電路4609和所述WH驅(qū)動(dòng)電路4610的低壓區(qū)供電電源負(fù)端與所述輸出選通電路4400的GND端相連，所述WH驅(qū)動(dòng)電路4609和所述VH驅(qū)動(dòng)電路4610的高壓區(qū)供電電源正端與所述輸出選通電路4400的VB3端相連，所述WH驅(qū)動(dòng)電路4609和所述WH驅(qū)動(dòng)電路4610的高壓區(qū)供電電源負(fù)端與所述輸出選通電路4400的VS3端相連，所述WH驅(qū)動(dòng)電路4609的輸出端與所述輸出選通電路4400的WHOl端相連，所述WH驅(qū)動(dòng)電路4610的輸出端與所述輸出選通電路4400的WH02端相連。
[0140]電壓源4701的正端與電壓比較器4702的負(fù)端相連，所述電壓比較器4702的正端與所述輸出選通電路4400的ITRIP端相連，所述電壓比較器4702的輸出端與NMOS管4704的柵極相連，所述NMOS管4704的襯底與源極相連并接電阻4706的一端，所述NMOS管4704的漏極與電流源4703的正端、電容4705的一端、非門4707的輸入端相連，所述電流源4703的負(fù)端接所述輸出選通電路4400的VCC端，所述電阻4706的另一端與所述電容4705的另一端相連并接所述輸出選通電路4400的GND端，所述非門4707的輸出端作為模擬開(kāi)關(guān)4708的控制端，所述模擬開(kāi)關(guān)4708的固定端與所述輸出選通電路4400的LINl端相連，所述模擬開(kāi)關(guān)4708的高電平選通端與UL驅(qū)動(dòng)電路4709的輸入端相連，所述模擬開(kāi)關(guān)4708的低電平選通端與UL驅(qū)動(dòng)電路4710的輸入端相連，所述UL驅(qū)動(dòng)電路4709和所述UL驅(qū)動(dòng)電路4710的低壓區(qū)供電電源正端與所述輸出選通電路4400的VCC端相連，所述UL驅(qū)動(dòng)電路14709和所述UL驅(qū)動(dòng)電路24710的低壓區(qū)供電電源負(fù)端與所述輸出選通電路4400的GND端相連，所述UL驅(qū)動(dòng)電路14709的輸出端與所述輸出選通電路4400的ULOl端相連，所述UL驅(qū)動(dòng)電路24710的輸出端與所述輸出選通電路4400的UL02端相連。
[0141]電壓源4801的正端與電壓比較器4802的負(fù)端相連，所述電壓比較器4802的正端與所述輸出選通電路4400的ITRIP端相連，所述電壓比較器4802的輸出端與NMOS管4804的柵極相連，所述NMOS管4804的襯底與源極相連并接電阻4806的一端，所述NMOS管4804的漏極與電流源4803的正端、電容4805的一端、非門4807的輸入端相連，所述電流源4803的負(fù)端接所述輸出選通電路4400的VCC端，所述電阻4806的另一端與所述電容4805的另一端相連并接所述輸出選通電路4400的GND端，所述非門4807的輸出端作為模擬開(kāi)關(guān)4808的控制端，所述模擬開(kāi)關(guān)4808的固定端與所述輸出選通電路4400的LIN2端相連，所述模擬開(kāi)關(guān)4808的高電平選通端與VL驅(qū)動(dòng)電路4809的輸入端相連，所述模擬開(kāi)關(guān)4808的低電平選通端與VL驅(qū)動(dòng)電路4810的輸入端相連，所述VL驅(qū)動(dòng)電路4809和所述VL驅(qū)動(dòng)電路4810的低壓區(qū)供電電源正端與所述輸出選通電路4400的VCC端相連，所述VL驅(qū)動(dòng)電路4809和所述VL驅(qū)動(dòng)電路4810的低壓區(qū)供電電源負(fù)端與所述輸出選通電路4400的GND端相連，所述VL驅(qū)動(dòng)電路4809的輸出端與所述輸出選通電路4400的VLOl端相連，所述VL驅(qū)動(dòng)電路4810的輸出端與所述輸出選通電路4400的VL02端相連。
[0142]電壓源4901的正端與電壓比較器4902的負(fù)端相連，所述電壓比較器4902的正端與所述輸出選通電路4400的ITRIP端相連，所述電壓比較器4902的輸出端與NMOS管4904的柵極相連，所述NMOS管4904的襯底與源極相連并接電阻4906的一端，所述NMOS管4904的漏極與電流源4903的正端、電容4905的一端、非門4807的輸入端相連，所述電流源4903的負(fù)端接所述輸出選通電路4400的VCC端，所述電阻4906的另一端與所述電容4905的另一端相連并接所述輸出選通電路4400的GND端，所述非門4907的輸出端作為模擬開(kāi)關(guān)4908的控制端，所述模擬開(kāi)關(guān)4908的固定端與所述輸出選通電路4400的LIN3端相連，所述模擬開(kāi)關(guān)4908的高電平選通端與WL驅(qū)動(dòng)電路4909的輸入端相連，所述模擬開(kāi)關(guān)4808的低電平選通端與WL驅(qū)動(dòng)電路4910的輸入端相連，所述WL驅(qū)動(dòng)電路4909和所述WL驅(qū)動(dòng)電路4910的低壓區(qū)供電電源正端與所述輸出選通電路4400的VCC端相連，所述WL驅(qū)動(dòng)電路4909和所述WL驅(qū)動(dòng)電路4910的低壓區(qū)供電電源負(fù)端與所述輸出選通電路4400的GND端相連，所述WL驅(qū)動(dòng)電路4909的輸出端與所述輸出選通電路4400的WLOl端相連，所述WL驅(qū)動(dòng)電路4910的輸出端與所述輸出選通電路4400的WL02端相連。
[0143]所述UHOl端與IGBT管4121的柵極相連，所述UH02端與NMOS管4111的柵極相連；所述IGBT管4121的集電極與所述高壓匪OS管4111的漏極相連并接所述輸出選通電路4400的P端，所述IGBT管4121的射極與所述高壓NMOS管4111的襯底和源極相連并接所述輸出選通電路4400的VSl端；所述VHOl端與IGBT管4122的柵極相連，所述VH02端與NMOS管4112的柵極相連；所述IGBT管4122的集電極與所述高壓NMOS管4112的漏極相連并接所述輸出選通電路4400的P端，所述IGBT管4122的射極與所述高壓NMOS管4112的襯底和源極相連并接所述輸出選通電路4400的VS2端；所述WHOl端與IGBT管4123的柵極相連，所述WH02端與NMOS管4113的柵極相連；所述IGBT管4123的集電極與所述高壓NMOS管4113的漏極相連并接所述輸出選通電路4400的P端，所述IGBT管4123的射極與所述高壓NMOS管4113的襯底和源極相連并接所述輸出選通電路4400的VS3端。
[0144]所述ULOl端與IGBT管4124的柵極相連，所述UL02端與NMOS管4114的柵極相連；所述IGBT管4124的集電極與所述高壓匪OS管4114的漏極相連并接所述輸出選通電路4400的VSl端，所述IGBT管4124的射極與所述高壓NMOS管4114的襯底和源極相連并接所述輸出選通電路4400的UN端；所述VLOl端與IGBT管4125的柵極相連，所述VL02端與NMOS管4115的柵極相連；所述IGBT管4125的集電極與所述高壓NMOS管4115的漏極相連并接所述輸出選通電路4400的VS2端，所述IGBT管4124的射極與所述高壓NMOS管4115的襯底和源極相連并接所述輸出選通電路4400的VN端；所述孔01端與IGBT管4125的柵極相連，所述WL02端與NMOS管4115的柵極相連；所述IGBT管4125的集電極與所述高壓NMOS管4115的漏極相連并接所述輸出選通電路4400的VS3端，所述IGBT管4125的射極與所述高壓NMOS管4115的襯底和源極相連并接所述輸出選通電路4400的WN端。
[0145](四)時(shí)間判斷
[0146]在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選地，還包括:時(shí)間判斷模塊，連接至所述切換控制模塊，用于在接收到所述第一信號(hào)的持續(xù)時(shí)間大于預(yù)設(shè)的第一時(shí)間閾值，或接收到所述第二信號(hào)的持續(xù)時(shí)間大于預(yù)設(shè)的第二時(shí)間閾值的情況下，允許所述切換控制模塊根據(jù)所述第一信號(hào)或所述第二信號(hào)控制所述開(kāi)關(guān)組件的工作狀態(tài)，否則不允許。
[0147]在該技術(shù)方案中，智能功率模塊在對(duì)自身的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，通過(guò)對(duì)持續(xù)時(shí)間的判斷，能夠保證智能功率模塊確實(shí)實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的切換，從而避免瞬時(shí)的電路特性變化(比如瞬時(shí)的過(guò)壓或過(guò)流)可能導(dǎo)致的誤判斷，有助于提升判斷的準(zhǔn)確度和使用過(guò)程中的安全性。
[0148]具體地，在圖6C所示的電路結(jié)構(gòu)中，比如對(duì)于U相上橋臂的IGBT管4121，示出了由反相器4407、電容4405和電阻4406等構(gòu)成的時(shí)間判斷模塊。
[0149]那么，作為一種更為上位的描述方式，優(yōu)選地，所述時(shí)間判斷模塊包括:反相器(如圖6C所示的反相器4407)，連接至所述切換控制模塊(如圖3A所示的切換控制模塊306)，用于對(duì)所述切換控制模塊中傳輸?shù)乃龅谝恍盘?hào)或所述第二信號(hào)進(jìn)行反相處理；儲(chǔ)能器件(如圖6C所示的電容4405)，所述儲(chǔ)能器件的陽(yáng)極連接至所述反相器的輸入端和所述切換控制模塊，用于在所述切換控制模塊接收到低電平的所述第一信號(hào)或所述第二信號(hào)的情況下，存儲(chǔ)來(lái)自特定信號(hào)源的電能，并在接收到所述第一信號(hào)的持續(xù)時(shí)間大于預(yù)設(shè)的第一時(shí)間閾值的情況下，向所述反相器輸入高電平信號(hào)；功耗器件(如圖6C所示的電阻4406)，連接至所述儲(chǔ)能器件和所述切換控制模塊，用于在所述切換控制模塊接收到高電平的所述第一信號(hào)或所述第二信號(hào)的情況下，消耗所述儲(chǔ)能器件存儲(chǔ)的電能，并在所述第二信號(hào)的持續(xù)時(shí)間大于預(yù)設(shè)的第二時(shí)間閾值的情況下，向所述反相器輸入低電平信號(hào)。
[0150]在該技術(shù)方案中，通過(guò)應(yīng)用儲(chǔ)能器件，使得第一信號(hào)或第二信號(hào)的持續(xù)過(guò)程能夠準(zhǔn)確反映至儲(chǔ)能器件對(duì)電能的存儲(chǔ)或釋放過(guò)程，并且僅在電能升高或降低至一定閾值之后，才反映為電平高低的變化。同時(shí)，基于實(shí)際應(yīng)用中的邏輯變化，可以添加更多的反相器，以實(shí)現(xiàn)正確的邏輯控制。
[0151]其中，應(yīng)當(dāng)預(yù)先對(duì)儲(chǔ)能器件和功耗器件的型號(hào)進(jìn)行選取，以使得儲(chǔ)能器件能夠在經(jīng)過(guò)第一時(shí)間閾值的時(shí)間長(zhǎng)度后，由低電平升高為高電平，以及在經(jīng)過(guò)第二時(shí)間閾值的時(shí)間長(zhǎng)度后，由高電平降低為低電平。
[0152](五)工作原理
[0153]由于三個(gè)上橋臂的結(jié)構(gòu)和參數(shù)完全一致、三個(gè)下橋臂的結(jié)構(gòu)和參數(shù)完全一致，并且上橋臂和下橋臂在選通原理上完全一致，因而下面以U相上橋臂為例，具體說(shuō)明本發(fā)明的選通原理。
[0154]無(wú)論六個(gè)所述IGBT管4121~4126和六個(gè)所述高壓NMOS管4111~4116的通斷狀態(tài)如何，電流總會(huì)從所述電阻4301流過(guò)，并在ITRIP端產(chǎn)生壓降Vt，因而可以用于判斷智能功率模塊4100的工作頻率。此外，可以記所述電壓源4401的壓降為Vd。
[0155]1、當(dāng) Vt〈Vd 時(shí):
[0156]所述電壓比較器4402輸出低電平，所述NMOS管4404截止，所述電流源4403為所述電容4405充電,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，所述電容4405的電壓Vc大于所述非門4407的閾值電壓Vi，則所述非門4407輸出低電平，所述模擬開(kāi)關(guān)4408選通低壓端，HINl的信號(hào)傳入所述UH驅(qū)動(dòng)電路4410，經(jīng)過(guò)所述UH驅(qū)動(dòng)電路4410處理后，在UH02端輸出，控制所述高壓NMOS管4111的通斷。
[0157]2、當(dāng) Vt>Vd 時(shí): [0158]所述電壓比較器4402輸出高電平，所述NMOS管4404導(dǎo)通，所述電容4405通過(guò)所述電阻4406放電,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，所述電容4405的電壓Vc小于所述非門4407的閾值電壓Vi，則所述非門4407輸出高電平，所述模擬開(kāi)關(guān)4408選通高壓端，HINl的信號(hào)傳入所述UH驅(qū)動(dòng)電路4409，經(jīng)過(guò)所述UH驅(qū)動(dòng)電路4409處理后，在UHOl端輸出，控制所述IGBT管4121的通斷。
[0159]通過(guò)上述方式，針對(duì)U相上橋臂的通斷元件實(shí)現(xiàn)了:1)在需要流過(guò)的電流較小時(shí)，選通開(kāi)關(guān)速度較快但耐電流能力較小的高壓NMOS管，以降低開(kāi)關(guān)損耗和系統(tǒng)損耗；2)在需要流過(guò)的電流較大時(shí)，選通有拖尾效應(yīng)但耐電流能力較大的IGBT管，以避免高壓NMOS管過(guò)
流擊穿。
[0160](六)參數(shù)設(shè)置
[0161]下面說(shuō)明各關(guān)鍵元器件的參數(shù)選取:
[0162]對(duì)于一般的高壓NMOS管，電流能力在5A以下，而一般的IGBT管電流能力可以達(dá)到5A以上。因此，可考慮在電流小于5A時(shí)，選通NMOS管，在電流大于5A時(shí)，選通IGBT管。
[0163]所述電阻4301的值可取為ΙΟπιΩ，Vd=50mV。當(dāng)流過(guò)所述電阻4301的電流Ir〈5A時(shí)，ITRIP的壓降Vi〈Vd，使所述電壓比較器4402輸出低電平；當(dāng)流過(guò)所述電阻4301的電流Ir>5A時(shí)，ITRIP的壓降Vi>Vd，使所述電壓比較器4402輸出高電平。
[0164]1、當(dāng)所述電壓比較器4402輸出低電平時(shí)，所述NMOS管4404關(guān)斷，所述電流源4403為所述電容4405充電，所述電流源4403的電流值可設(shè)計(jì)為Id=8 μ A，所述電阻4406的阻值可設(shè)計(jì)為Rd=L 25k Ω，所述電容4405的容值可設(shè)計(jì)為Cd=I μ F，設(shè)計(jì)所述非門4407的閾值為8V，則:
[0165]當(dāng)所述NMOS管處于開(kāi)通狀態(tài)時(shí)，所述電容4405的壓降與所述電阻4406的壓降相同，壓降Vc=RdX Id=L 25k Ω X 8 μ A=0.01V ^ O,因而當(dāng)所述NMOS管4404關(guān)斷后，所述電容4405的電壓Vc與充電時(shí)間tc的關(guān)系約為:
【權(quán)利要求】
1.一種功耗控制電路，其特征在于，包括: 低功耗開(kāi)關(guān)元件，并聯(lián)至智能功率模塊中的任一 IGBT管，以構(gòu)成開(kāi)關(guān)組件； 頻率檢測(cè)模塊，連接至所述智能功率模塊，用于檢測(cè)所述智能功率模塊的工作頻率，并在所述工作頻率為高頻的情況下輸出第一信號(hào)、在所述工作頻率為低頻的情況下輸出第二信號(hào); 切換控制模塊，連接至所述開(kāi)關(guān)組件和所述頻率檢測(cè)模塊，用于在接收到所述第一信號(hào)的情況下，僅使所述任一 IGBT管或同時(shí)使所述任一 IGBT管和所述低功耗開(kāi)關(guān)元件處于工作狀態(tài)，以及在接收到所述第二信號(hào)的情況下，僅使所述低功耗開(kāi)關(guān)元件處于工作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功耗控制電路，其特征在于，所述頻率檢測(cè)模塊包括: 參數(shù)采樣電路，連接至所述開(kāi)關(guān)組件，用于對(duì)所述開(kāi)關(guān)組件的電路特性參數(shù)進(jìn)行采樣； 參數(shù)比較電路，連接至所述參數(shù)采樣電路，用于在采樣的電路特性參數(shù)的數(shù)值大于預(yù)設(shè)參數(shù)值時(shí)判定所述工作頻率為高頻，否則判定所述工作頻率為低頻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功耗控制電路，其特征在于，若所述切換控制模塊在接收到所述第一信號(hào)的情況下僅使所述任一 IGBT管處于工作狀態(tài)，則所述切換控制模塊包括: 開(kāi)關(guān)電路，連接至所述頻率檢測(cè)模塊和信號(hào)源，用于在接收到所述第一信號(hào)的情況下導(dǎo)通，以使所述信號(hào)源接地，以及在接收到所述第二信號(hào)的情況下斷開(kāi)，以使所述信號(hào)源輸出至狀態(tài)控制電路； 所述狀態(tài)控制電路，所述通斷控制電路的控制端連接在所述信號(hào)源和所述開(kāi)關(guān)電路之間，用于在所述開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通的情況下，控制所述任一 IGBT管處于工作狀態(tài)，以及在所述開(kāi)關(guān)電路截止的情況下，控制所述低功耗開(kāi)關(guān)元件處于工作狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功耗控制電路，其特征在于，所述狀態(tài)控制電路包括: 模擬開(kāi)關(guān)，所述模擬開(kāi)關(guān)包括: 控制件，連接至所述信號(hào)源和所述開(kāi)關(guān)電路之間，在所述開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通的情況下生成第一切換信號(hào)、在所述開(kāi)關(guān)電路斷開(kāi)的情況下生成第二切換信號(hào)； 受控件，所述受控件的一端連接至所述開(kāi)關(guān)組件對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸入端，所述受控件的另一端在接收到所述第一切換信號(hào)的情況下連接至第一驅(qū)動(dòng)電路、在接收到所述第二切換信號(hào)的情況下連接至第二驅(qū)動(dòng)電路； 其中，所述第一驅(qū)動(dòng)電路用于對(duì)所述任一 IGBT管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)、所述第二驅(qū)動(dòng)電路用于對(duì)所述低功耗開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功耗控制電路，其特征在于，所述狀態(tài)控制電路包括: 模擬開(kāi)關(guān)，所述模擬開(kāi)關(guān)包括: 控制件，連接至所述信號(hào)源和所述開(kāi)關(guān)電路之間，在所述開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通的情況下生成第三切換信號(hào)、在所述開(kāi)關(guān)電路斷開(kāi)的情況下生成第四切換信號(hào)； 受控件，所述受控件的一端連接至驅(qū)動(dòng)電路的一端，所述受控件的另一端在接收到所述第三切換信號(hào)的情況下連接至所述任一 IGBT管、在接收到所述第四切換信號(hào)的情況下連接至所述低功耗開(kāi)關(guān)元件； 其中，所述驅(qū)動(dòng)電路的另一端連接至所述開(kāi)關(guān)組件對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸入端，用于對(duì)所述任一 IGBT管或所述低功耗開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功耗控制電路，其特征在于，若所述切換控制模塊在接收到所述第一信號(hào)的情況下同時(shí)使所述任一 IGBT管和所述低功耗開(kāi)關(guān)元件處于工作狀態(tài)，則所述切換控制模塊包括: 電壓輸出電路，連接至所述頻率檢測(cè)模塊和信號(hào)源，用于在接收到所述第一信號(hào)的情況下輸出第一電壓，以及在接收到所述第二信號(hào)的情況下輸出第二電壓； 狀態(tài)控制電路，連接至所述電壓輸出電路，用于在所述第一電壓處于第一數(shù)值范圍的情況下，控制所述任一 IGBT管和所述低功耗開(kāi)關(guān)元件處于工作狀態(tài)，以及在所述第二電壓處于第二數(shù)值范圍內(nèi)的情況下，控制所述低功耗開(kāi)關(guān)元件處于工作狀態(tài)； 其中，所述第一數(shù)值范圍是指大于第一預(yù)設(shè)電壓值，所述第二數(shù)值范圍是指大于第二預(yù)設(shè)電壓值且小于或等于所述第一預(yù)設(shè)電壓值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功耗控制電路，其特征在于，所述電壓輸出電路包括: 第一電阻和第二電阻，所述第一電阻和所述第二電阻依次串聯(lián)在信號(hào)源和地之間； 開(kāi)關(guān)器件和第三電阻，所述開(kāi)關(guān)器件與所述第三電阻串聯(lián)后，并聯(lián)于所述第二電阻的兩端，所述開(kāi)關(guān)器件還連接至所述頻率檢測(cè)模塊，用于在接收到所述第一信號(hào)的情況下導(dǎo)通，以及在接收到所述第二信號(hào)的情況下截止。
8.根據(jù)權(quán)利要求6 所述的功耗控制電路，其特征在于，所述狀態(tài)控制電路包括: 第一電壓比較器，所述第一電壓比較器的第一輸入端連接至所述第一電阻和所述第二電阻的公共端、第二輸入端輸入所述第一預(yù)設(shè)電壓值，用于在所述第一電壓處于第一數(shù)值范圍的情況下，輸出第一啟動(dòng)信號(hào)； 第二電壓比較器，所述第二電壓比較器的第一輸入端連接至所述第一電阻和所述第二電阻的公共端、第二輸入端輸入所述第二預(yù)設(shè)電壓值，用于在所述第二電壓處于第二數(shù)值范圍的情況下，輸出第二啟動(dòng)信號(hào)； 第一邏輯電路，所述第一邏輯電路的第一輸入端連接至所述第一電壓比較器的輸出端、第二輸入端連接至所述開(kāi)關(guān)組件對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸入端、輸出端連接至第一驅(qū)動(dòng)電路，用于在接收到所述第一啟動(dòng)信號(hào)的情況下，將來(lái)自所述信號(hào)輸入端的信號(hào)輸出至所述第一驅(qū)動(dòng)電路； 第二邏輯電路，所述第二邏輯電路的第一輸入端連接至所述第二電壓比較器的輸出端、第二輸入端連接至所述信號(hào)輸入端、輸出端連接至第二驅(qū)動(dòng)電路，用于在接收到所述第二啟動(dòng)信號(hào)的情況下，將來(lái)自所述信號(hào)輸入端的信號(hào)輸出至所述第二驅(qū)動(dòng)電路； 其中，所述第一驅(qū)動(dòng)電路用于對(duì)所述任一 IGBT管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)、所述第二驅(qū)動(dòng)電路用于對(duì)所述低功耗開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的功耗控制電路，其特征在于，還包括: 時(shí)間判斷模塊，連接至所述切換控制模塊，用于在接收到所述第一信號(hào)的持續(xù)時(shí)間大于預(yù)設(shè)的第一時(shí)間閾值，或接收到所述第二信號(hào)的持續(xù)時(shí)間大于預(yù)設(shè)的第二時(shí)間閾值的情況下，允許所述切換控制模塊根據(jù)所述第一信號(hào)或所述第二信號(hào)控制所述開(kāi)關(guān)組件的工作狀態(tài)，否則不允許。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的功耗控制電路，其特征在于，所述時(shí)間判斷模塊包括: 反相器，連接至所述切換控制模塊，用于對(duì)所述切換控制模塊中傳輸?shù)乃龅谝恍盘?hào)或所述第二信號(hào)進(jìn)行反相處理；儲(chǔ)能器件，所述儲(chǔ)能器件的陽(yáng)極連接至所述反相器的輸入端和所述切換控制模塊，用于在所述切換控制模塊接收到低電平的所述第一信號(hào)或所述第二信號(hào)的情況下，存儲(chǔ)來(lái)自特定信號(hào)源的電能，并在接收到所述第一信號(hào)的持續(xù)時(shí)間大于預(yù)設(shè)的第一時(shí)間閾值的情況下，向所述反相器輸入高電平信號(hào)； 功耗器件，連接至所述儲(chǔ)能器件和所述切換控制模塊，用于在所述切換控制模塊接收到高電平的所述第一信號(hào)或所述第二信號(hào)的情況下，消耗所述儲(chǔ)能器件存儲(chǔ)的電能，并在所述第二信號(hào)的持續(xù)時(shí)間大于預(yù)設(shè)的第二時(shí)間閾值的情況下，向所述反相器輸入低電平信號(hào)。
11.一種智能功率模塊，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的功耗控制電路。
12.一種變頻家電，其特征在于，包括如權(quán)利要求11所述的智能功率模塊。
【文檔編號(hào)】H02M3/156GK103956897SQ201410038991
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】馮宇翔 申請(qǐng)人:廣東美的制冷設(shè)備有限公司