[发明专利]智能功率模块和空调器

说明书

技术领域

本发明涉及智能功率模块技术领域，具体而言，涉及一种智能功率模块和一种空调器。

背景技术

智能功率模块(Intelligent Power Module，简称IPM)是一种将电力电子分立器件和集成电路技术集成在一起的功率驱动器，智能功率模块包含功率开关器件和高压驱动电路，并带有过电压、过电流和过热等故障检测电路。智能功率模块的逻辑输入端接收主控制器的控制信号，输出端驱动压缩机或后续电路工作，同时将检测到的系统状态信号送回主控制器。相对于传统分立方案，智能功率模块具有高集成度、高可靠性、自检和保护电路等优势，尤其适合于驱动电机的变频器及各种逆变电源，是变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动、变频家电的理想电力电子器件。

现有的智能功率模块电路的结构示意图如图1所示，MTRIP端口作为电流检测端，以根据检测到的电流大小对智能功率模块100进行保护。PFCIN端口作为智能功率模块的PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)控制输入端。

在智能功率模块工作过程中，PFCINP端按一定的频率在高低电平间频繁切换，使IGBT管127持续处于开关状态而FRD管131持续处于续流状态，该频率一般为LIN1～LIN3、HIN1～HIN3开关频率的2～4倍，并且与LIN1～LIN3、HIN1～HIN3的开关频率没有直接联系。

如图2所示，UN、VN、WN接毫欧电阻138的一端，毫欧电阻138的另一端接GND，MTRIP是电流检测引脚，接毫欧电阻138的一端，通过检测毫欧电阻的压降测算电流，如图3所示，当电流过大时，使智能功率模块100停止工作，避免因过流产生过热后，对智能功率模块100产生永久性损坏。

-VP、COM、UN、VN、WN在实际使用中有电连接关系。因此，IGBT管121～IGBT管127开关时的电压噪声以及FRD管111～FRD管116、FRD管131续流时的电流噪声都会相互耦合，对各低电压区的输入引脚造成影响。

在各输入引脚中，HIN1～HIN3、LIN1～LIN3、PFCINP的阈值一般在2.3V左右，而ITRIP的阈值电压一般只有0.5V以下，因此，ITRIP是最容易受到干扰的引脚。当ITRIP受到触发，智能功率模块100就会停止工作，而因为此时并未真正发生过流，所以ITRIP此时的触发属于误触发。如图4所示，在PFCIN为高电平，IGBT管127开通瞬间时，因为FRD管131的反向恢复电流的存在，叠加出I₁₃₁的电流波形，该电流有较大的震荡噪声，通过-VP、COM、UN、VN、WN在外围电路中的电连接，震荡噪声在MTRIP端会藕合出一定的电压抬高。设使MTRIP触发的条件为：电压>Vth，且持续时间>Tth；在图4中，设Ta<Tth<Tb，则在前三个周期的电压太高不足以使MTRIP产生误触发，到第四个周期，MTRIP将产生误触发。

事实上，因为FRD管的反向恢复时间和反向恢复电流是正温度系数，温度越高，反向恢复时间越长，因此随着系统的持续工作，智能功率模块100的温度持续上升，MTRIP被触发的几率越来越大。如图5所示，在25℃下，FRD的反向恢复效应引起的电压波动不足以引起MTRIP触发，而随着温度升高，在75℃时，MTRIP被触发，使系统停止工作。虽然这种误触发在一段时间后会恢复而不会对系统形成破坏，但无疑会对用户造成困扰。如对于变频空调器的应用场合，环境温度越高正是用户越需要空调系统持续工作的时候，但高的环境温度会使FRD管的反向恢复时间增长，MTRIP受误触发的几率提高，一旦MTRIP被误触发，空调系统会因误认为发生过流而停止工作3～5分钟，使用户在这段时间内无法获得冷风，这是造成空调系统因制冷能力不足受客户投诉的主要原因之一。PFC电路的工作并不是必须，在某些应用电路布线考虑不周的场合，现行技术的智能功率模块不会自动停止PFC电路的工作以降低用户的使用困扰，无疑提高了智能功率模块的使用门槛，影响了智能功率模块的普及。

因此，如何能够提高智能功率模块的适应性，以通过自行判断应用电路的布线环境，来控制PFC电路是否介入工作，实现在保证效率的同时提高智能功率模块的可用性成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。