高集成功率模块和电器制造技术

本发明专利技术公开了高集成功率模块和电器。该高集成功率模块包括：基板，所述基板沿长度方向从左到右依次包括第一区域、第二区域和第三区域；整流桥、功率因数校正器件和智能功率模块，其中，所述整流桥设置在所述第一区域内，所述功率因数校正器件设置在所述第二区域内，所述智能功率模块设置在所述第三区域内；所述整流桥与所述功率因数校正器件电连接，所述功率因数校正器件与所述智能功率模块电连接。该高集成功率模块将整流桥、功率因数校正器件和智能功率模块集成设置在一块基板上，并通过优化各构件的布局，有效提高了高集成功率模块的散热性能，确保了模块驱动电路的稳定性，使模块具有更高的可靠性和更长的使用寿命。

High integrated power modules and appliances

The invention discloses a high integrated power module and an electric appliance. The high integrated power module includes: a substrate, which includes the first region, the second region and the third region in turn from left to right along the length direction; a rectifier bridge, a power factor correction device and an intelligent power module, wherein the rectifier bridge is set in the first region, the power factor correction device is set in the second region, and the intelligent power module is set in the second region. In the third region, the rectifier bridge is electrically connected with the power factor correction device, and the power factor correction device is electrically connected with the intelligent power module. The high integrated power module integrates rectifier bridge, power factor correction device and intelligent power module on a substrate. By optimizing the layout of each component, the heat dissipation performance of the high integrated power module is effectively improved, the stability of the module driving circuit is ensured, and the module has higher reliability and longer service life.

【技术实现步骤摘要】
高集成功率模块和电器
本专利技术涉及电器制造领域，具体而言，本专利技术涉及高集成功率模块和电器。
技术介绍
智能功率模块(IPM，IntelligentPowerModule)是一种先进的功率开关器件，本质上是集成了功率器件及其驱动电路芯片的模块；智能功率模块在能源管理领域可起到其他集成电路难以企及的重要作用，器件性能直接影响能源系统的利用效率。智能功率模块以绝缘栅双极型晶体管(IGBT)为内核，由高速低功耗管芯、优化的门极驱动电路以及快速保护电路构成。功率模块内的绝缘栅双极型晶体管的管芯一般选用高速型的，而且驱动电路紧靠绝缘栅双极型晶体管，驱动延时小，所以功率模块开关速度快、损耗小。然而，目前的功率模块及电器仍有待改进。
技术实现思路
本专利技术是基于专利技术人对以下事实和问题的发现提出的：空调的耗电量约占常用家电总耗电量的60％，如果将定频空调全部换成变频空调，整体效能将提高30％，而IPM是变频空调的核心器件。变频空调室外电控板包括整流桥、功率因数校正器件(PFC开关)、压缩机IPM、风机IPM四种功率器件。现有技术中，变频空调室外电控的这四种功率器件各自插针式安装在PCB板上，然后用同一块散热器(翅片)进行集中散热。这种分立设置的整流桥、PFC开关、压缩机IPM和风机IPM设计使得室外电控的体积较大，并且成本也较高。然而，如果将整流桥、PFC开关、压缩机IPM和风机IPM集成在同一个模块中，又容易导致模块功率密度过高、发热严重致使模块失效的问题，进而影响模块的长期使用可靠性。本专利技术旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中的至少一个。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种高集成功率模块。根据本专利技术的实施例，该高集成功率模块包括：基板，所述基板沿长度方向从左到右依次包括第一区域、第二区域和第三区域；整流桥、功率因数校正器件和智能功率模块，其中，所述整流桥设置在所述第一区域内，所述功率因数校正器件设置在所述第二区域内，所述智能功率模块设置在所述第三区域内；所述整流桥与所述功率因数校正器件电连接，所述功率因数校正器件与所述智能功率模块电连接。由此，根据本专利技术实施例的高集成功率模块将高功耗的功率因数校正器件设置在基板的中间区域，有利于功率因数校正器件将发出的热量均匀地传给散热基板，减小散热基板的温场不均匀性，加快散热基板与外界之间的热交换，进而有利于降低高集成功率模块内部的最高温度，增加模块的可靠性和寿命。与此同时，通过将整流桥和智能功率模块分别设置在功率因数校正器件的两侧，有利于减小功率因数校正器件对整流桥和智能功率模块的温度冲击，进而提高高集成功率模块内部驱动芯片的可靠性和寿命。由此，本专利技术的高集成功率模块将整流桥、功率因数校正器件和智能功率模块集成设置在一块基板上，并通过优化各构件的布局，有效提高了高集成功率模块的散热性能，确保了模块驱动电路的稳定性，使模块具有更高的可靠性和更长的使用寿命。另外，根据本专利技术上述实施例的高集成功率模块还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述整流桥包括多个二极管，且各个所述二极管在所述第一区域内分散设置。由此，可进一步有利于整流桥内各个二极管的散热，从而提高高集成功率模块的可靠性和稳定性。在本专利技术的一些实施例中，所述功率因数校正器件(PFC开关)包括功率因数校正开关管(PFC开关管)和多个二极管，且所述功率因数校正开关管与所述二极管间隔设置。由此，可进一步有利于功率因数校正器件中功率因数校正开关管的散热，从而提高高集成功率模块的可靠性和稳定性。在本专利技术的一些实施例中，所述智能功率模块包括压缩机智能功率模块(压缩机IPM)和风机智能功率模块(风机IPM)。在本专利技术的一些实施例中，所述压缩机智能功率模块包括多个压缩机智能功率模块开关管、多个二极管和智能功率模块驱动(PFC、压缩机IPM驱动)；所述压缩机智能功率模块包括相连的第一水平段和第二水平段，且所述第一水平段和第二水平段内均设置有所述压缩机智能功率模块开关管和所述二极管。由此，可进一步有利于压缩机智能功率模块中各个构件的散热，从而提高高集成功率模块的可靠性和稳定性。在本专利技术的一些实施例中，在所述第一水平段和所述第二水平段内，所述压缩机智能功率模块开关管位于所述二极管的下方。在本专利技术的一些实施例中，所述风机智能功率模块包括多个逆导型绝缘栅双极型晶体管(逆导IGBT)和风机智能功率模块驱动(风机IPM驱动)。在本专利技术的一些实施例中，所述风机智能功率模块驱动与所述智能功率模块驱动邻近设置。由此，可进一步有利于高集成功率模块中布线的简洁，减小干扰，从而提高风机智能功率模块和压缩机智能功率模块的可靠性和稳定。在本专利技术的一些实施例中，所述多个逆导型绝缘栅双极型晶体管围绕所述风机智能功率模块驱动设置。由此，可进一步有利于高集成功率模块中布线的简洁，减小干扰，从而提高风机智能功率模块的可靠性和稳定。在本专利技术的一些实施例中，所述高集成功率模块进一步包括：外部电感，所述外部电感设置在所述整流桥和所述功率因数校正器件之间；外部电容，所述外部电容设置在所述功率因数校正器件和所述智能功率模块之间。由此，可进一步有利于减小高集成功率模块的体积。在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种电器。根据本专利技术的实施例，该电器包括上述实施例的高集成功率模块。根据本专利技术实施例的电器通过采用上述实施例的高集成功率模块，可有效减小功率模块的空间占用，且具有更高的可靠性和更长的使用寿命。在本专利技术的一些实施例中，上述电器可以为空调、洗衣机、冰箱或电磁炉。空调、洗衣机、冰箱或电磁炉中通过采用上述实施例的高集成功率模块，可有效减小功率模块的空间占用，且具有更高的可靠性和更长的使用寿命。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的高集成功率模块的结构示意图；图2是根据本专利技术再一个实施例的高集成功率模块的结构示意图；图3是根据本专利技术一个实施例的高集成功率模块中各器件的分布示意图；图4是根据本专利技术一个实施例的高集成功率模块中各器件的电气连接关系图。附图标记：100：基板；110：第一区域；120：第二区域；130：第三区域；10：整流桥；11：二极管；12：二极管；13：二极管；14：二极管；20：功率因数校正器件(PFC开关)；21：开关管；22：二极管；23：二极管；30：智能功率模块(IPM)；300：压缩机智能功率模块(压缩机IPM)；311：开关管；312：开关管；313：开关管；314：开关管；315：开关管；316：开关管；321：二极管；322：二极管；323：二极管；324：二极管；325：二极管；326：二极管；33：智能功率模块驱动(PFC、压缩机IPM驱动)；310：第一水平段；320：第二水平段；400：风机智能功率模块(风机IPM)；411：逆导型绝缘栅双极型晶体管(逆导IGBT)；412：逆导IGBT；413：逆导IGBT；414：逆导IGBT；415：逆导IGBT；416：逆导IGBT；42：风机智能功率模块驱动(风机IPM驱动)。具体实施方式下面详细本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高集成功率模块，其特征在于，包括：基板，所述基板沿长度方向从左到右依次包括第一区域、第二区域和第三区域；整流桥、功率因数校正器件和智能功率模块，其中，所述整流桥设置在所述第一区域内，所述功率因数校正器件设置在所述第二区域内，所述智能功率模块设置在所述第三区域内；所述整流桥与所述功率因数校正器件电连接，所述功率因数校正器件与所述智能功率模块电连接。

【技术特征摘要】
1.一种高集成功率模块，其特征在于，包括：基板，所述基板沿长度方向从左到右依次包括第一区域、第二区域和第三区域；整流桥、功率因数校正器件和智能功率模块，其中，所述整流桥设置在所述第一区域内，所述功率因数校正器件设置在所述第二区域内，所述智能功率模块设置在所述第三区域内；所述整流桥与所述功率因数校正器件电连接，所述功率因数校正器件与所述智能功率模块电连接。2.根据权利要求1所述的高集成功率模块，其特征在于，所述整流桥包括多个二极管，且各个所述二极管在所述第一区域内分散设置。3.根据权利要求1所述的高集成功率模块，其特征在于，所述功率因数校正器件包括功率因数校正开关管和多个二极管，且所述功率因数校正开关管与所述二极管间隔设置。4.根据权利要求1所述的高集成功率模块，其特征在于，所述智能功率模块包括压缩机智能功率模块和风机智能功率模块。5.根据权利要求4所述的高集成功率模块，其特征在于，所述压缩机智能功率模块包括多个压缩机智能功率模块开关管、多个二极管和智能功率模块驱动；所述压缩机智能功率模...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘弟，马博斌，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