[發(fā)明專利]智能功率模塊和空調(diào)器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610131210.3
• 申請日: 2016-03-08
• 公開（公告）號: CN105577019B
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮宇翔
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東美的制冷設(shè)備有限公司;美的集團股份有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M1/42;H02H7/122
• 代理公司: 北京友聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11343
• 代理人: 尚志峰,汪海屏

技術(shù)領(lǐng)域

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)

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。

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。PFCIN端口作為智能功率模塊的PFC(Power Factor Correction，功率因數(shù)校正)控制輸入端。

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LIN1～LIN3、HIN1～HIN3開關(guān)頻率的2～4倍，并且與LIN1～LIN3、HIN1～HIN3的開關(guān)頻率沒有直接聯(lián)系。

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。

-VP、COM、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。

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I₁₃₁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)。

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，在25℃下，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)，而隨著溫度升高，在75℃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，環(huán)境溫度越高正是用戶越需要空調(diào)系統(tǒng)持續(xù)工作的時候，但高的環(huán)境溫度會使FRD管的反向恢復(fù)時間增長，MTRIP受誤觸發(fā)的幾率提高，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停止PFC電路的工作以降低用戶的使用困擾，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。

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，來控制PFC電路是否介入工作，實現(xiàn)在保證效率的同時提高智能功率模塊的可用性成為亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

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。