智能功率模块、电力电子装置和空调器制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种智能功率模块、电力电子装置和空调器，其中，智能功率模块包括：驱动集成单元；功率因数校正单元；逆变开关单元，逆变开关单元包括：三个上桥臂功率器件和三个下桥臂功率器件，上桥臂功率器件的源极和漏极之间接有第一类氮化镓二极管，下桥臂功率器件的源极和漏极之间接有第二类氮化镓二极管，三个上桥臂功率器件的栅极和三个下桥臂功率器件的栅极分别连接至驱动集成单元中对应的栅极驱动接口。通过本发明专利技术的技术方案，在保证智能功率模块具有低功耗和低开通时间的同时，降低了驱动电路中产生的电流噪声Irr，提高了智能功率模块的适用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空调器
，具体而言，涉及一种智能功率模块、一种电力电子装置和一种空调器。
技术介绍
智能功率模块(IntelligentPowerModule，即IPM)被广泛应用于电力电子设备中，智能功率模块把功率开关器件(IGBT，InsulatedGateBipolarTranslator，即绝缘栅门极晶体管或绝缘栅双极型晶体管)和高压驱动电路集成在一起，与传统分立方案相比，智能功率模块以其高集成度、高可靠性等优势赢得越来越大的市场，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、变频家电的一种理想电力电子器件。相关技术中，智能功率模块的电流/电压-时间曲线如图2所示，曲线201表征智能功率模块的逻辑信号输入电压，曲线202表征功率器件的工作电流，曲线203表征功率器件的工作电压，其中，从曲线202中明显可以看出智能功率模块在开通时，产生一个过冲电流Irr1，并且智能功率模块的开通时间越短Δt1(曲线202的上升斜率越大)，则过冲电流越大，对电路系统造成的干扰越大，甚至引发误操作和电路失效。因此，如何在保证开通时间的同时，降低过冲电流成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术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。为此，本专利技术的一个目的在于提出了一种智能功率模块。本专利技术的另一个目的在于提出了一种电力电子装置。本专利技术的再一个目的在于提出了一种家用电器。为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面的实施例，提出了一种智能功率模块，包括：驱动集成单元；功率因数校正单元；逆变开关单元，逆变开关单元包括：三个上桥臂功率器件和三个下桥臂功率器件，上桥臂功率器件的源极和漏极之间接有第一类氮化镓二极管，下桥臂功率器件的源极和漏极之间接有第二类氮化镓二极管，三个上桥臂功率器件的栅极和三个下桥臂功率器件的栅极分别连接至驱动集成单元中对应的栅极驱动接口。根据本专利技术的实施例的智能功率模块，通过将逆变开关单元中的反向恢复二极管设置为氮化镓二极管(后文简称GaN二极管)，由于GaN二极管具有极小的电流噪声Irr，因此，在保证智能功率模块具有低功耗和低开通时间的同时，驱动电路中产生的电流噪声Irr也很小，提高了智能功率模块的适用性，特别适用于具有超低功耗要求的变频空调器的电控方案。根据本专利技术的上述实施例的智能功率模块，还可以具有以下技术特征：根据本专利技术的一个实施例，三个上桥臂功率器件包括第一功率器件、第二功率器件和第三功率器件，三个下桥臂功率器件包括第四功率器件、第五功率器件和第六功率器件，第一类氮化镓二极管包括第一氮化镓二极管、第二氮化镓二极管和第三氮化镓二极管，第二类氮化镓二极管包括第四氮化镓二极管、第五氮化镓二极管和第六氮化镓二极管，其中，任一上桥臂功率器件的漏极连接至对应序号的第一类氮化镓二极管的阴极，任一上桥臂功率器件的源极连接至对应序号的第一类氮化镓二极管的阳极，任一下桥臂功率器件的漏极连接至对应序号的第二类氮化镓二极管的阴极，任一下桥臂功率器件的源极连接至对应序号的第二类氮化镓二极管的阳极。根据本专利技术的实施例的智能功率模块，通过设置任一上桥臂功率器件的漏极连接至对应序号的第一类氮化镓二极管的阴极，任一上桥臂功率器件的源极连接至对应序号的第一类氮化镓二极管的阳极，任一下桥臂功率器件的漏极连接至对应序号的第二类氮化镓二极管的阴极，任一下桥臂功率器件的源极连接至对应序号的第二类氮化镓二极管的阳极，一方面，上桥臂功率器件和下桥臂功率器件的功耗低，另一方面，第一类氮化镓二极管和第二类氮化镓二极管的电流噪声小，以降低开通时间引发的电流噪声。其中，上桥臂功率器件和下桥臂功率器件用于驱动外设电机的三相电路，且上桥臂功率器件和对应的下桥臂功率器件在同一时间不同时开通。根据本专利技术的一个实施例，功率因数校正单元包括：第七功率器件，第七功率器件的栅极连接至驱动集成单元中对应的栅极驱动接口；第七氮化镓二极管，第七氮化镓二极管的阴极连接至第七功率器件的漏极，第七氮化镓二极管的阳极连接至第七功率器件的源极；第八氮化镓二极管，第八氮化镓二极管的阴极连接至外设的给逆变开关单元供电的高压源的正极，第八氮化镓二极管的阳极连接至第七功率器件的漏极，其中，第七功率器件的漏极连接至外设的直流电源正极，第七功率器件的源极连接至外设的直流电源负极和给逆变开关单元供电的高压源的负极。根据本专利技术的实施例的智能功率模块，通过设置第七功率器件的栅极连接至驱动集成单元中对应的栅极驱动接口，第七氮化镓二极管的阴极连接至第七功率器件的漏极，第七氮化镓二极管的阳极连接至第七功率器件的源极，第八氮化镓二极管的阴极连接至外设的给逆变开关单元供电的高压源的正极，第八氮化镓二极管的阳极连接至第七功率器件的漏极，作为对外设设备的功率因素校准单元，在保证低功耗、低开通时间和低电流噪声的电机驱动的同时，提升了功率的稳定性和可靠性。根据本专利技术的一个实施例，第一功率器件、第二功率器件和第三功率器件的漏极均连接至外设的高压源正极，第四功率器件、第五功率器件和第六功率器件的源极均连接至外设的高压源负极，第一功率器件的源极连接至第四功率器件的漏极，第二功率器件的源极连接至第五功率器件的漏极，第三功率器件的源极连接至第六功率器件的漏极，其中，第一功率器件的源极连接至外设的电机U相接口，第二功率器件的源极连接至外设的电机V相接口，第三功率器件的源极连接至外设的电机W相接口。根据本专利技术的实施例的智能功率模块，上述U相接口、V相接口和W相接口即为外设电机的三相接口，因此，为外设电机提供了一种低功耗且低噪声的功率驱动方案。根据本专利技术的一个实施例，栅极驱动接口包括第一驱动接口、第二驱动接口、第三驱动接口、第四驱动接口、第五驱动接口、第六驱动接口和第七驱动接口，智能功率模块包括：第一电阻，连接于第一功率器件的栅极与第一驱动接口之间，第二电阻，连接于第二功率器件的栅极与第二驱动接口之间，第三电阻，连接于第三功率器件的栅极与第三驱动接口之间，第四电阻，连接于第四功率器件的栅极与第四驱动接口之间，第五电阻，连接于第五功率器件的栅极与第五驱动接口之间，第六电阻，连接于第六功率器件的栅极与第六驱动接口之间，第七电阻，连接于第七功率器件的栅极与第七驱动接口之间。根据本专利技术的实施例的智能功率模块，通过在上述驱动接口和对应序号的功率器件的栅极之间设置对应序号的电阻，上述电阻决定了开通时间，即电阻越小智能功率模块的工作电流的上升斜率越大，也即开通时间越小，功耗越小。根据本专利技术的一个实施例，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻的阻值范围为0～56欧姆。根据本专利技术的实施例的智能功率模块，通过设置第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻的阻值范围为0～56欧姆，可以在降低智能功率模块的功耗和开通时间的同时，降低电流噪声Irr。根据本专利技术的一个实施例，第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻的阻值均为0欧姆。根据本专利技术的实施例的智能功率模块，通过设置第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻的阻值均为0欧姆，可以将智能功率模块的功耗降低60％。根据本专利技术的一个实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能功率模块，其特征在于，包括：驱动集成单元；功率因数校正单元；逆变开关单元，所述逆变开关单元包括：三个上桥臂功率器件和三个下桥臂功率器件，所述上桥臂功率器件的源极和漏极之间接有第一类氮化镓二极管，所述下桥臂功率器件的源极和漏极之间接有第二类氮化镓二极管，所述三个上桥臂功率器件的栅极和所述三个下桥臂功率器件的栅极分别连接至所述驱动集成单元中对应的栅极驱动接口。

【技术特征摘要】
1.一种智能功率模块，其特征在于，包括：驱动集成单元；功率因数校正单元；逆变开关单元，所述逆变开关单元包括：三个上桥臂功率器件和三个下桥臂功率器件，所述上桥臂功率器件的源极和漏极之间接有第一类氮化镓二极管，所述下桥臂功率器件的源极和漏极之间接有第二类氮化镓二极管，所述三个上桥臂功率器件的栅极和所述三个下桥臂功率器件的栅极分别连接至所述驱动集成单元中对应的栅极驱动接口。2.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述三个上桥臂功率器件包括第一功率器件、第二功率器件和第三功率器件，所述三个下桥臂功率器件包括第四功率器件、第五功率器件和第六功率器件，所述第一类氮化镓二极管包括第一氮化镓二极管、第二氮化镓二极管和第三氮化镓二极管，所述第二类氮化镓二极管包括第四氮化镓二极管、第五氮化镓二极管和第六氮化镓二极管，其中，任一所述上桥臂功率器件的漏极连接至对应序号的第一类氮化镓二极管的阴极，任一所述上桥臂功率器件的源极连接至对应序号的第一类氮化镓二极管的阳极，任一所述下桥臂功率器件的漏极连接至对应序号的第二类氮化镓二极管的阴极，任一所述下桥臂功率器件的源极连接至对应序号的第二类氮化镓二极管的阳极。3.根据权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，功率因数校正单元包括：第七功率器件，所述第七功率器件的栅极连接至所述驱动集成单元中对应的栅极驱动接口；第七氮化镓二极管，所述第七氮化镓二极管的阴极连接至所述第七功率器件的漏极，所述第七氮化镓二极管的阳极连接至所述第七功率器件的源极；第八氮化镓二极管，所述第八氮化镓二极管的阴极连接至外设的给逆变开关单元供电的高压源的正极，所述第八氮化镓二极管的阳极连接至所述第七功率器件的漏极，其中，所述第七功率器件的漏极连接至外设的直流电源正极，所述第七功率器件的源极连接至外设的直流电源负极和给逆变开关单元供电的高压源的负极。4.根据权利要求2所述的智能功率模块，其特征在于，所述第一功率器件、所述第二功率器件和所述第三功率器件的漏极均连接至外设的高压源正极，所述第四功率器件、第五功率器件和第六功率器件的源极均连接至外设的高压源负极，所述第一功率器件的源极连接至所述第四功率器件的漏极，所述第二功率器件的源极连接至第五功...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏调兴，冯宇翔，
申请(专利权)人：广东美的制冷设备有限公司，美的集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44