[發(fā)明專利]一種用于智能功率模塊的電流采樣電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210201346.9
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN102751702A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮宇翔;黃祥鈞
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東美的制冷設(shè)備有限公司
• 主分類號: H02H7/122
• 分類號: H02H7/122;H02M7/521
• 代理公司: 佛山市粵順知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 44264
• 代理人: 唐強(qiáng)熙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于智能功率模塊的電流采樣電路，尤其涉及智能功率模塊（IPM）中的電流和溫度檢測，還涉及到變頻空調(diào)的壓縮機(jī)控制技術(shù)。

背景技術(shù)

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)動類產(chǎn)品。智能功率模塊把功率開關(guān)器件和高壓驅(qū)動電路集成在一起，并內(nèi)藏有過電壓、過電流和過熱等故障檢測電路。智能功率模塊一方面接收MCU的控制信號，驅(qū)動后續(xù)電路工作，另一方面將系統(tǒng)的狀態(tài)檢測信號送回MCU。與傳統(tǒng)分立方案相比，智能功率模塊以其高集成度、高可靠性等優(yōu)勢贏得越來越大的市場，尤其適合于驅(qū)動電機(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，變頻家電的一種理想電力電子器件。

由于智能功率模塊工作在高電壓大電流下，如果不能確保智能功率模塊工作在適當(dāng)?shù)臏囟群碗娏鳎蜁鹬悄芄β誓K損壞甚至爆炸，所以智能功率模塊中都必須含有電流采樣電路對智能功率模塊進(jìn)行過流保護(hù)。如圖1所示是目前應(yīng)用于智能功率模塊中的電流采樣電路：HO1、HO2、HO3稱為上橋臂；LO1、LO2、LO3稱為下橋臂；HO1接電阻101的一端，電阻101的另一端與IGBT管107的柵極相；HO2接電阻102的一端，電阻102的另一端與IGBT管108的柵極相連；HO3接電阻103的一端，電阻103的另一端與IGBT管109的柵極相連；LO1接電阻104的一端，電阻104的另一端與IGBT管110的柵極相連；LO2接電阻105的一端，電阻105的另一端與IGBT管111的柵極相連；LO3接電阻106的一端，電阻106的另一端與IGBT管112的柵極相連；IGBT管107、108、109的集電極相連接高壓點(diǎn)P；IGBT管110、111、112的集電極相連接采樣電阻113的一端，該點(diǎn)記為A，采樣電阻113的另一端接地電位GND；IGBT管107的射極與所述IGBT管110的集電極相連組成一對，記為U相，IGBT管107即為U相上橋臂IGBT，IGBT管110即為U相下橋臂IGBT；IGBT管108的射極與所述IGBT管111的集電極相連組成一對，記為V相，IGBT管108即為V相上橋臂IGBT，IGBT管111即為V相下橋臂IGBT；IGBT管109的射極與所述IGBT管112的集電極相連組成一對，記為W相，IGBT管109即為W相上橋臂IGBT，IGBT管112即為W相下橋臂IGBT；U、V、W連接三相電機(jī)114。

采樣電阻的A端接電壓比較器115的正端，恒壓源116的正端接電壓比較器115的負(fù)端，恒壓源116的負(fù)端接GND，電壓比較器115的輸出端記為OUT。

值得一提的是，每個IGBT管都會反并聯(lián)一個快恢復(fù)二極管，為簡單起見，該六枚快恢復(fù)二極管并未在圖1中畫出。

智能功率模塊工作時，每一相的上下橋臂IGBT管會交替導(dǎo)通，從而使采樣電阻113有電流流過，在A和GND間產(chǎn)生電壓差：（1）當(dāng)A的電壓低于恒壓源116的電壓時，電壓比較器115的輸出端OUT為低電平，MCU接收到該低電平后，使HO1~HO3、LO1~LO3保持在正常工作狀態(tài)，控制IGBT101～I(xiàn)GBT106交替導(dǎo)通；（2）當(dāng)A的電壓高于恒壓源116的電壓時，證明智能功率模塊產(chǎn)生過流，電壓比較器115的輸出端OUT為高電平，MCU接收到該高電平后，控制HO1~HO3、LO1～LO3，使IGBT101～I(xiàn)GBT106保持在截止?fàn)顟B(tài)，此時智能功率模塊停止工作，這就是目前的智能功率模塊的過流保護(hù)原理。

因?yàn)楹翚W電阻通常都是使用正溫度系數(shù)非常小材質(zhì)制造，在智能功率模塊因?yàn)樯岵涣嫉仍驕囟燃眲∩仙龝r，毫歐電阻的阻值只會發(fā)生微小的增加，因此目前的電流采樣電路在溫度發(fā)生異常時也只能在電流達(dá)到固定的值時才能產(chǎn)生保護(hù)作用；但是功率器件的電流能力是隨結(jié)溫上升而下降的，所以當(dāng)智能功率模塊溫度急劇上升時，電流采樣電路將無法提前對智能功率模塊進(jìn)行過流保護(hù)，造成智能功率模塊因溫度異常偏高而損壞，嚴(yán)重時會發(fā)生爆炸。因此，有必要作進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡單、同時具備過流保護(hù)和過溫保護(hù)功能的用于智能功率模塊的電流采樣電路，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處。