IPM模块与家用电器制造技术

本实用新型专利技术公开一种IPM模块与家用电器；所述IPM模块包括逆变电路、PFC电路、驱动电路以及驱动保护电路；所述PFC电路包括至少一个宽禁带半导体器件，所述驱动保护电路包括限流保护电路、选通控制电路以及过压保护电路；所述选通控制电路，用于在检测到所述驱动输出端输出至所述PFC电路的驱动信号对应的电压值大于预设电压值时，控制所述过压保护电路与所述PFC电路的受控端连接，以对所述PFC电路的受控端进行过压保护。本实用新型专利技术技术方案在不大幅提高材料成本的前提下，显著提高了整个IPM模块的电热性能以及工作可靠性，并有效地对所述PFC电路的受控端进行过压保护。

【技术实现步骤摘要】
IPM模块与家用电器
本技术涉及家用电器领域，特别涉及一种IPM模块与家用电器。
技术介绍
IPM(IntelligentPowerModule)以其高可靠性，使用方便赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器和各种逆变电源。随着变频化的普及，特别是在家电中的普及，作为变频核心的智能功率模块(IPM)技术显得尤为重要。为了提高IPM的应用以及多功能性，生产商将IPM内集成了PFC(PowerFactorCorrection，功率因素校正)单元，这种二合一的IPM结构虽然对PFC和逆变单元两部分进行了集成，节省了电路面积、提高了电路稳定性，但是如何进一步提升其性能，尤其是PFC部分的性能目前已经形成了瓶颈，现有的这种二合一的IPM结构已无法满足在极端电路环境下运行的电热性能需求。
技术实现思路
本技术的主要目的是提出一种IPM模块与家用电器，旨在不大幅提高材料成本的前提下，显著提高IPM模块的电热性能以及工作可靠性。为实现上述目的，本技术提出的一种IPM模块，包括：逆变电路；PFC电路，包括至少一个半导体功率器件，所述半导体功率器件采用宽禁带半导体器件；所述PFC电路具有受控端；驱动电路，具有驱动输出端，所述驱动电路用于驱动所述PFC电路工作；驱动保护电路，包括限流保护电路、选通控制电路以及过压保护电路；所述限流保护电路连接于所述驱动输出端和所述PFC电路的受控端之间；所述选通控制电路的输入端与所述驱动输出端连接，所述选通控制电路的输出端与所述过压保护电路的触发端连接；其中，所述选通控制电路，用于在检测到所述驱动输出端输出至所述PFC电路的驱动信号对应的电压值大于预设电压值时，控制所述过压保护电路与所述PFC电路的受控端连接，以对所述PFC电路的受控端进行过压保护。优选地，所述限流保护电路包括第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述驱动输出端连接，所述第一电阻的第二端与所述PFC电路的受控端连接。优选地，所述选通控制电路包括电压比较器、第二电阻和第三电阻，所述第二电阻的第一端与所述驱动输出端连接，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端、所述电压比较器的正向端互连，所述电压比较器的反向端与参考电压源连接；所述第三电阻的第二端接地。优选地，所述过压保护电路包括串联连接的开关元件以及降压电路；所述开关元件的受控端为所述过压保护电路的触发端；所述开关元件的受控端与所述选通控制电路的输出端连接，所述开关元件的第一端与所述PFC电路的受控端连接，所述开关元件的第二端通过所述降压电路接地；所述开关元件根据接收到所述选通控制电路输出的信号，以将所述降压电路接入所述PFC电路的受控端。优选地，所述降压电路包括钳位二极管，所述钳位二极管的阴极与所述开关元件的第二端连接，所述钳位二极管的阳极接地；或所述降压电路包括第四电阻，所述第四电阻的第一端与所述开关元件的第二端连接，所述第四电阻的第二端接地。优选地，所述IPM具有PFC输入端和PFC输出端；所述PFC电路包括第一开关管以及第一二极管；所述第一开关管的受控端与所述驱动保护电路的输出端电连接，所述第一开关管的输出端为所述PFC输入端；所述第一开关管的输出端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管给的阴极为所述PFC输出端；所述第一开关管的输入端接地或与负电压源连接。优选地，所述第一开关管为N沟道MOS管；所述MOS管的栅极为所述第一开关管的受控端；所述MOS管的漏极为所述第一开关管的输出端；所述MOS管的源极为所述第一开关管的输入端。优选地，所述驱动电路包括分立的逆变驱动芯片以及PFC驱动芯片；所述逆变驱动芯片与所述逆变电路电连接，以驱动所述逆变电路工作；所述PFC驱动芯片与所述PFC电路电连接，以驱动所述PFC电路工作。优选地，所述PFC电路中的半导体功率器件包括SiC材质半导体功率器件、GaN材质半导体功率器件、AlN材质半导体功率器件、ZnSe材质半导体功率器件中的一种或多种。本技术还提出一种家用电器，所述家用电器包括所述的IPM模块，所述家用电器为空调器、或洗衣机、或冰箱。本技术技术方案通过在IPM模块将其内部的PFC电路的半导体功率器件采用宽禁带半导体器件，以使所述PFC电路具有较佳的电气性能、热稳定性、强抗辐射能力等优点，从而在不大幅提高材料成本的前提下，显著提高了整个IPM模块的电热性能以及工作可靠性；进一步地，本方案考虑到宽禁带材料功率开关管与传统硅材料的功率开关管对于驱动电压耐过压能力不同，提出了一种高可靠性驱动保护电路；所述驱动保护电路采用主动控制驱动电压的方式，即通过设置限流保护电路、选通控制电路以及过压保护电路；以根据驱动电路的驱动输出端输出的驱动信号的大小灵活地控制过压保护电路接入/脱离与所述PFC电路的受控端，从而输出至PFC电路的受控端的驱动信号不会超出其允许的驱动电压范围，有效地对所述PFC电路的受控端进行过压保护。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本技术IPM模块与部分外围电路的电路结构示意图；图2为图1中驱动保护电路的电路结构图。附图标号说明：标号名称标号名称100IPM模块INPFC电路的受控端10PFC电路OUT驱动输出端20驱动电路R3第三电阻30驱动保护电路A1电压比较器40逆变电路SW开关元件31限流保护电路D1钳位二极管32选通控制电路PFCPFC输入端33过压保护电路VCC1PFC输出端R1第一电阻PFCTRIP过流检测端R2第二电阻Q1第一开关管Vref参考电压源D2第一二极管本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。需要说明，若本技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。本技术提出一种IPM模块100，应用于家用电器中，尤其是变频家电的变频器中。所述变频器的主电路通常为电压型的交-直-交变换电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种IPM模块，其特征在于，包括：逆变电路；PFC电路，包括至少一个半导体功率器件，所述半导体功率器件采用宽禁带半导体器件，所述PFC电路具有受控端；驱动电路，具有驱动输出端，所述驱动电路用于驱动所述PFC电路工作；驱动保护电路，包括限流保护电路、选通控制电路以及过压保护电路；所述限流保护电路连接于所述驱动输出端和所述PFC电路的受控端之间；所述选通控制电路的输入端与所述驱动输出端连接，所述选通控制电路的输出端与所述过压保护电路的触发端连接；其中，所述选通控制电路，用于在检测到所述驱动输出端输出至所述PFC电路的驱动电压大于预设电压值时，控制所述过压保护电路与所述PFC电路的受控端连接，以对所述PFC电路的受控端进行过压保护。

【技术特征摘要】
1.一种IPM模块，其特征在于，包括：逆变电路；PFC电路，包括至少一个半导体功率器件，所述半导体功率器件采用宽禁带半导体器件，所述PFC电路具有受控端；驱动电路，具有驱动输出端，所述驱动电路用于驱动所述PFC电路工作；驱动保护电路，包括限流保护电路、选通控制电路以及过压保护电路；所述限流保护电路连接于所述驱动输出端和所述PFC电路的受控端之间；所述选通控制电路的输入端与所述驱动输出端连接，所述选通控制电路的输出端与所述过压保护电路的触发端连接；其中，所述选通控制电路，用于在检测到所述驱动输出端输出至所述PFC电路的驱动电压大于预设电压值时，控制所述过压保护电路与所述PFC电路的受控端连接，以对所述PFC电路的受控端进行过压保护。2.如权利要求1所述的IPM模块，其特征在于，所述限流保护电路包括第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述驱动输出端连接，所述第一电阻的第二端与所述PFC电路的受控端连接。3.如权利要求1所述的IPM模块，其特征在于，所述选通控制电路包括电压比较器、第二电阻和第三电阻；所述第二电阻的第一端与所述驱动输出端连接，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端、所述电压比较器的正向端互连，所述电压比较器的反向端与参考电压源连接；所述第三电阻的第二端接地。4.如权利要求1所述的IPM模块，其特征在于，所述过压保护电路包括串联连接的开关元件以及降压电路；所述开关元件的受控端为所述过压保护电路的触发端；所述开关元件的受控端与所述选通控制电路的输出端连接，所述开关元件的第一端与所述PFC电路的受控端连接，所述开关元件的第二端通过所述降压电路接地；所述开关元件根据接收到所述选通控制电路输出的信号，以将所述降...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东子，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：新型
国别省市：广东,44