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，當(dāng)IGBT的開通時的斜率tf較小時，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)，而當(dāng)IGBT的開通時的斜率tf較大時，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，用戶追求節(jié)能而希望PFC持續(xù)工作，MTRIP受誤觸發(fā)的機會成倍增加，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。PFC電路的工作并不是必須，在某些應(yīng)用電路布線考慮不周的場合，現(xiàn)行技術(shù)的智能功率模塊不會自動調(diào)節(jié)PFC電路工作狀態(tài)的情況下，無疑提高了智能功率模塊的使用門檻，影響了智能功率模塊的普及。
[0009]因此，如何能夠提高智能功率模塊的適應(yīng)性，以通過自行判斷應(yīng)用電路的布線環(huán)境，來調(diào)節(jié)PFC電路的工作狀態(tài)，實現(xiàn)在保證效率的同時提高智能功率模塊的可靠性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，可以通過自行判斷應(yīng)用電路的布線環(huán)境來調(diào)節(jié)PFC電路的工作狀態(tài)，實現(xiàn)了在保證效率的同時提高了智能功率模塊的適應(yīng)性和可靠性。
[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、三相低電壓參考端和電流檢測端；HVIC(High Voltage Integrated Circuit，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，以及連接至所述電流檢測端的第一端口，所述HVIC管上還設(shè)置有PFC驅(qū)動電路的信號輸出端;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)電路的輸入端連接至所述第一端口，所述自適應(yīng)電路的第一輸出端作為所述HVIC管的使能端；調(diào)整電路，所述調(diào)整電路的輸入端連接至所述PFC驅(qū)動電路的信號輸出端，所述調(diào)整電路的輸出端連接至PFC電路功率器件的控制端，所述調(diào)整電路的控制端連接至所述自適應(yīng)電路的第二輸出端，所述調(diào)整電路在所述調(diào)整電路的控制端輸入第一電平的信號時，實現(xiàn)阻值小于預(yù)定阻值的電阻特性，在所述調(diào)整電路的控制端輸入第二電平的信號時，實現(xiàn)阻值大于所述預(yù)定阻值的電阻特性；
[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，分別通過所述第一輸出端和第二輸出端輸出相應(yīng)的電平信號。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的實施例的智能功率模塊，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，通過其第一輸出端輸出相應(yīng)電平的使能信號，可以保證智能功率模塊實現(xiàn)過流保護；同時，通過根據(jù)其第一輸入端的輸入信號的大小，通過其第二輸出端輸出相應(yīng)的電平信號，使得智能功率模塊能夠根據(jù)其第一輸入端的輸入信號確定應(yīng)用電路的布線環(huán)境，進而控制調(diào)整電路實現(xiàn)阻值小于預(yù)定阻值的電阻特性或?qū)崿F(xiàn)阻值大于預(yù)定阻值的電阻特性，以間接控制PFC電路功率器件的開關(guān)速度，從而實現(xiàn)在保證系統(tǒng)高效率工作的同時提高智能功率模塊的可靠性，避免了在自適應(yīng)電路的第一輸入端的輸入信號較大時，依然控制PFC電路功率器件以較大的開關(guān)速度進行工作而影響智能功率模塊的穩(wěn)定性。
[0016]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:
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述自適應(yīng)電路在所述第一輸入端的輸入信號的值小于第一設(shè)定值時，通過所述第一輸出端輸出所述第一電平的信號，以允許所述HVIC管工作，并通過所述第二輸出端輸出所述第一電平的信號；
[0018]所述自適應(yīng)電路在所述第一輸入端的輸入信號的值大于或等于所述第一設(shè)定值且小于第二設(shè)定值時，通過所述第一輸出端輸出所述第一電平的信號，并通過所述第二輸出端輸出所述第二電平的信號；
[0019]所述自適應(yīng)電路在所述第一輸入端的輸入信號的值大于或等于所述第二設(shè)定值時，通過所述第一輸出端輸出第二電平的信號，以禁止所述HVIC管工作，并通過所述第二輸出端輸出所述第二電平的信號。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的實施例的智能功率模塊，當(dāng)自適應(yīng)電路的第一輸入端的輸入信號的值小于第一設(shè)定值時，說明智能功率模塊的應(yīng)用電路中的電流值處于正常范圍內(nèi)，因此可以通過第一輸出端輸出第一電平的信號，以允許HVIC管工作；同時通過第二輸出端輸出第一電平的信號，可以使調(diào)整電路實現(xiàn)阻值小于預(yù)定阻值的電阻特性，以間接控制PFC電路功率器件具有較大的開關(guān)速度，以保證系統(tǒng)具有較高的效率。
[0021]當(dāng)自適應(yīng)電路的第一輸入端的輸入信號的值大于或等于所述第一設(shè)定值且小于第二設(shè)定值時，說明智能功率模塊的應(yīng)用電路中的電流值較大，但仍處于不必觸發(fā)過流保護的范圍內(nèi)，因此可以通過第一輸出端輸出第一電平的信號，以保證HVIC管繼續(xù)工作；同時通過第二輸出端輸出第二電平的信號，可以使調(diào)整電路實現(xiàn)阻值大于預(yù)定阻值的電阻特性，以間接控制PFC電路功率器件具有較小的開關(guān)速度，進而可以降低電壓噪聲對智能功率模塊進行過流保護的干擾，提高了智能功率模塊的穩(wěn)定性。
[0022]當(dāng)自適應(yīng)電路的第一輸入端的輸入信