CN204481715U - 智能功率模块及空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能功率模块及空调器，该智能功率模块包括U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件、W相下桥臂功率器件、用于驱动所述U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件及W相下桥臂功率器件的开关动作的驱动控制电路及用于对智能功率模块进行物理过温保护的栅极驱动电路；栅极驱动电路的输入端与驱动控制电路连接，栅极驱动电路的输出端分别与各功率器件的控制端连接。本实用新型提高了智能功率模块过温保护的可靠性。

Description

智能功率模块及空调器

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种智能功率模块及空调器。

背景技术

智能功率模块，即IPM(Intelligent Power Module)是一种将电力电子技术和集成电路技术相结合的功率驱动类产品，智能功率模块以高集成度及高可靠性等优势赢得了越来越大的市场，是变频调速、冶金机械、电力牵引、伺服驱动及变频家电的一种理想电力电子器件。

然而，智能功率模块通常应用于非常恶略的环境下，如长期工作在高温的环境中，而智能功率模块长期工作在高温下，会严重降低其使用寿命，并且会影响其性能的稳定性，在极端情况下，会导致智能功率模块在工作过程中因内部器件过热而引起失控***，造成人员伤亡和财产损失。

现有技术中的智能功率模块是通过在其内部集成一热敏电阻来监测其内部温度以进行逻辑过温保护(具体地，热敏电阻的一端与智能功率模块的低压区供电电源负端连接，其另一端与智能功率模块的温度监测端连接)。采用现行智能功率模块的变频家电，其微控制器读取智能功率模块的温度监测端的信号以监测智能功率模块内部温度，当微控制器监测到智能功率模块的内部温度超过预设的温度上限值时，微控制器发出关断智能功率模块内部各功率器件IGBT管的信号，直到微控制器监测到智能功率模块的内部温度恢复到正常的温度范围。当智能功率模块的各控制信号输入端接收到微控制器发来的关断其内部各功率器件IGBT管的逻辑信号时，智能功率模块内部的驱动控制电路将该逻辑信号传输至其驱动输出端以驱动各功率器件IGBT管关断。然而，由于现行智能功率模块的上述逻辑过温保护方式涉及信号传输、逻辑控制、电平转换等诸多过程，因此，该逻辑过温保护方式将存在信号传输延时和外界干扰引起的逻辑误触发等弊端，从而造成智能功率模块内部温度过高时不能及时关断其功率器件IGBT管而导致模块的失效甚至***。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提高智能功率模块过温保护的可靠性。

本实用新型提供一种智能功率模块，所述智能功率模块包括U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件、W相下桥臂功率器件、用于驱动所述U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件及W相下桥臂功率器件的开关动作的驱动控制电路、以及用于对所述智能功率模块进行物理过温保护的栅极驱动电路；其中，

所述栅极驱动电路的输入端与所述驱动控制电路连接，所述栅极驱动电路的输出端分别与所述U相上桥臂功率器件的控制端、V相上桥臂功率器件的控制端、W相上桥臂功率器件的控制端、U相下桥臂功率器件的控制端、V相下桥臂功率器件的控制端及W相下桥臂功率器件的控制端连接。

优选地，所述栅极驱动电路包括用于对所述U相上桥臂功率器件进行物理过温保护的第一栅极驱动组件、用于对所述V相上桥臂功率器件进行物理过温保护的第二栅极驱动组件、用于对所述W相上桥臂功率器件进行物理过温保护的第三栅极驱动组件、用于对所述U相下桥臂功率器件进行物理过温保护的第四栅极驱动组件、用于对所述V相下桥臂功率器件进行物理过温保护的第五栅极驱动组件及用于对所述W相下桥臂功率器件进行物理过温保护的第六栅极驱动组件；其中，

所述第一栅极驱动组件的输入端与所述驱动控制电路的第一驱动输出端连接，所述第一栅极驱动组件的输出端与所述U相上桥臂功率器件的控制端连接；所述第二栅极驱动组件的输入端与所述驱动控制电路的第二驱动输出端连接，所述第二栅极驱动组件的输出端与所述V相上桥臂功率器件的控制端连接；所述第三栅极驱动组件的输入端与所述驱动控制电路的第三驱动输出端连接，所述第三栅极驱动组件的输出端与所述W相上桥臂功率器件的控制端连接；

所述第四栅极驱动组件的输入端与所述驱动控制电路的第四驱动输出端连接，所述第四栅极驱动组件的输出端与所述U相下桥臂功率器件的控制端连接；所述第五栅极驱动组件的输入端与所述驱动控制电路的第五驱动输出端连接，所述第五栅极驱动组件的输出端与所述V相下桥臂功率器件的控制端连接；所述第六栅极驱动组件的输入端与所述驱动控制电路的第六驱动输出端连接，所述第六栅极驱动组件的输出端与所述W相下桥臂功率器件的控制端连接。

优选地，所述第一栅极驱动组件包括驱动电阻、第一热敏电阻、第一二极管和第二二极管；其中，

所述驱动电阻的第一端为所述第一栅极驱动组件的输入端，所述第一栅极驱动组件的输入端与所述驱动控制电路的第一驱动输出端连接，所述驱动电阻的第二端与所述第一二极管的阴极连接；所述第一二极管的阳极为所述第一栅极驱动组件的输出端，所述第一栅极驱动组件的输出端与所述U相上桥臂功率器件的控制端连接；

所述第二二极管的阳极与所述驱动电阻的第一端连接，所述第二二极管的阴极与所述第一热敏电阻的第一端连接；所述第一热敏电阻的第二端与所述第一二极管的阳极连接。

优选地，所述第二栅极驱动组件、所述第三栅极驱动组件、所述第四栅极驱动组件、所述第五栅极驱动组件及所述第六栅极驱动组件均与所述第一栅极驱动组件的电路结构相同。

优选地，所述智能功率模块还包括第二热敏电阻、温度监测端、低压区供电电源正端、低压区供电电源负端、U相上桥臂控制信号输入端、V相上桥臂控制信号输入端、W相上桥臂控制信号输入端、U相下桥臂控制信号输入端、V相下桥臂控制信号输入端及W相下桥臂控制信号输入端；其中，

所述低压区供电电源正端与所述驱动控制电路的低压电源正端连接，所述低压区供电电源负端与所述驱动控制电路的低压电源负端连接，所述驱动控制电路的第一控制信号输入端与所述U相上桥臂控制信号输入端连接，所述驱动控制电路的第二控制信号输入端与所述V相上桥臂控制信号输入端连接，所述驱动控制电路的第三控制信号输入端与所述W相上桥臂控制信号输入端连接，所述驱动控制电路的第四控制信号输入端与所述U相下桥臂控制信号输入端连接，所述驱动控制电路的第五控制信号输入端与所述V相下桥臂控制信号输入端连接，所述驱动控制电路的第六控制信号输入端与所述W相下桥臂控制信号输入端连接；所述第二热敏电阻的第一端与所述低压区供电电源负端连接，所述第二热敏电阻的第二端与所述温度监测端连接。

优选地，所述智能功率模块还包括最高电压点、U相高压区供电电源负端、V相高压区供电电源负端及W相高压区供电电源负端；其中,

所述最高电压点分别与所述U相上桥臂功率器件的电流输入端、V相上桥臂功率器件的电流输入端及所述W相上桥臂功率器件的电流输入端连接；所述U相高压区供电电源负端分别与所述U相上桥臂功率器件的电流输出端及所述U相下桥臂功率器件的电流输入端连接；所述V相高压区供电电源负端分别与所述V相上桥臂功率器件的电流输出端及所述V相下桥臂功率器件的电流输入端连接；所述W相高压区供电电源负端分别与所述W相上桥臂功率器件的电流输出端及所述W相下桥臂功率器件的电流输入端连接。

优选地，所述智能功率模块还包括U相高压区供电电源正端、V相高压区供电电源正端及W相高压区供电电源正端；其中,

所述U相高压区供电电源正端与所述驱动控制电路的U相高压电源正端连接,所述V相高压区供电电源正端与所述驱动控制电路的V相高压电源正端连接,所述W相高压区供电电源正端与所述驱动控制电路的W相高压电源正端连接；所述驱动控制电路的U相高压电源负端与所述U相高压区供电电源负端连接，所述驱动控制电路的V相高压电源负端与所述V相高压区供电电源负端连接，所述驱动控制电路的W相高压电源负端与所述W相高压区供电电源负端连接。

优选地，所述智能功率模块还包括第一续流二极管、第二续流二极管、第三续流二极管、第四续流二极管、第五续流二极管及第六续流二极管；其中，

所述第一续流二极管的阴极与所述U相上桥臂功率器件的电流输入端连接，其阳极与所述U相上桥臂功率器件的电流输出端连接；所述第二续流二极管的阴极与所述V相上桥臂功率器件的电流输入端连接，其阳极与所述V相上桥臂功率器件的电流输出端连接；所述第三续流二极管的阴极与所述W相上桥臂功率器件的电流输入端连接，其阳极与所述W相上桥臂功率器件的电流输出端连接；所述第四续流二极管的阴极与所述U相下桥臂功率器件的电流输入端连接，其阳极与所述U相下桥臂功率器件的电流输出端连接；所述第五续流二极管的阴极与所述V相下桥臂功率器件的电流输入端连接，其阳极与所述V相下桥臂功率器件的电流输出端连接；所述第六续流二极管的阴极与所述W相下桥臂功率器件的电流输入端连接，其阳极与所述W相下桥臂功率器件的电流输出端连接。

优选地，所述U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件及W相下桥臂功率器件均为IGBT管。

为实现上述目的，本实用新型还提供一种空调器，所述空调器包括智能功率模块，所述智能功率模块包括U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件、W相下桥臂功率器件、用于驱动所述U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件及W相下桥臂功率器件的开关动作的驱动控制电路、以及用于对所述智能功率模块进行物理过温保护的栅极驱动电路；其中，

所述栅极驱动电路的输入端与所述驱动控制电路连接，所述栅极驱动电路的输出端分别与所述U相上桥臂功率器件的控制端、V相上桥臂功率器件的控制端、W相上桥臂功率器件的控制端、U相下桥臂功率器件的控制端、V相下桥臂功率器件的控制端及W相下桥臂功率器件的控制端连接。

本实用新型提供的智能功率模块，包括U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件、W相下桥臂功率器件、用于驱动所述U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件及W相下桥臂功率器件的开关动作的驱动控制电路、以及用于对所述智能功率模块进行物理过温保护的栅极驱动电路；所述栅极驱动电路的输入端与所述驱动控制电路连接，所述栅极驱动电路的输出端分别与所述U相上桥臂功率器件的控制端、V相上桥臂功率器件的控制端、W相上桥臂功率器件的控制端、U相下桥臂功率器件的控制端、V相下桥臂功率器件的控制端及W相下桥臂功率器件的控制端连接。本实用新型智能功率模块能够将所述栅极驱动电路的物理过温保护功能与智能功率模块原有的逻辑过温保护功能相结合，从而提高智能功率模块过温保护的可靠性，进而提高智能功率模块的可靠性；并且，本实用新型还具有结构简单及易实现的优点。

附图说明

图1是本实用新型智能功率模块一实施例的电路结构示意图；

图2是图1中所述第一栅极驱动组件的电路结构示意图。

本实用新型目的的实现、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

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种智能功率模块。

参照图1，图1是本实用新型智能功率模块一实施例的电路结构示意图。

本实施例中，该智能功率模块200包括最高电压点P、U相高压区供电电源负端UVS、V相高压区供电电源负端VVS、W相高压区供电电源负端WVS、U相上桥臂功率器件221、V相上桥臂功率器件222、W相上桥臂功率器件223、U相下桥臂功率器件224、V相下桥臂功率器件225、W相下桥臂功率器件226、驱动控制电路201以及用于对本实施例智能功率模块200进行物理过温保护的栅极驱动电路，本实施例中，所述栅极驱动电路包括第一栅极驱动组件231、第二栅极驱动组件232、第三栅极驱动组件233、第四栅极驱动组件234、第五栅极驱动组件235及第六栅极驱动组件236。

本实施例中，所述驱动控制电路201用于驱动所述U相上桥臂功率器件221、V相上桥臂功率器件222、W相上桥臂功率器件223、U相下桥臂功率器件224、V相下桥臂功率器件225及W相下桥臂功率器件226的开关动作；

所述第一栅极驱动组件231用于对所述U相上桥臂功率器件221进行物理过温保护；所述第二栅极驱动组件232用于对所述V相上桥臂功率器件222进行物理过温保护；所述第三栅极驱动组件233用于对所述W相上桥臂功率器件223进行物理过温保护；所述第四栅极驱动组件234用于对所述U相下桥臂功率器件224进行物理过温保护；所述第五栅极驱动组件235用于对所述V相下桥臂功率器件225进行物理过温保护；所述第六栅极驱动组件236用于对所述W相下桥臂功率器件226进行物理过温保护。

具体地，所述第一栅极驱动组件231的输入端与所述驱动控制电路201的第一驱动输出端HO1连接，所述第一栅极驱动组件231的输出端与所述U相上桥臂功率器件221的控制端连接；所述第二栅极驱动组件232的输入端与所述驱动控制电路201的第二驱动输出端HO2连接，所述第二栅极驱动组件232的输出端与所述V相上桥臂功率器件222的控制端连接；所述第三栅极驱动组件233的输入端与所述驱动控制电路201的第三驱动输出端HO3连接，所述第三栅极驱动组件233的输出端与所述W相上桥臂功率器件223的控制端连接；所述第四栅极驱动组件234的输入端与所述驱动控制电路201的第四驱动输出端LO1连接，所述第四栅极驱动组件234的输出端与所述U相下桥臂功率器件224的控制端连接；所述第五栅极驱动组件235的输入端与所述驱动控制电路201的第五驱动输出端LO2连接，所述第五栅极驱动组件235的输出端与所述V相下桥臂功率器件225的控制端连接；所述第六栅极驱动组件236的输入端与所述驱动控制电路201的第六驱动输出端LO3连接，所述第六栅极驱动组件236的输出端与所述W相下桥臂功率器件226的控制端连接。

本实施例中，所述U相上桥臂功率器件221、V相上桥臂功率器件222、W相上桥臂功率器件223、U相下桥臂功率器件224、V相下桥臂功率器件225、W相下桥臂功率器件226均为IGBT管(IGBT管的集电极为其电流输入端，IGBT管的发射极为其电流输出端，IGBT管的门极为其受控端)。

其中，所述最高电压点P分别与所述U相上桥臂功率器件221的电流输入端、V相上桥臂功率器件222的电流输入端及W相上桥臂功率器件223的电流输入端连接；所述U相高压区供电电源负端UVS分别与所述U相上桥臂功率器件221的电流输出端及所述U相下桥臂功率器件224的电流输入端连接；所述V相高压区供电电源负端VVS分别与所述V相上桥臂功率器件222的电流输出端及所述V相下桥臂功率器件225的电流输入端连接；所述W相高压区供电电源负端WVS分别与所述W相上桥臂功率器件223的电流输出端及所述W相下桥臂功率器件226的电流输入端连接。

本实施例中，所述智能功率模块200还包括第二热敏电阻241、温度监测端TH、低压区供电电源正端VDD、低压区供电电源负端COM、U相上桥臂控制信号输入端UHIN、V相上桥臂控制信号输入端VHIN、W相上桥臂控制信号输入端WHIN、U相下桥臂控制信号输入端ULIN、V相下桥臂控制信号输入端VLIN、W相下桥臂控制信号输入端WLIN；

其中，所述低压区供电电源正端VDD与所述驱动控制电路201的低压电源正端VCC连接，所述低压区供电电源负端COM与所述驱动控制电路201的低压电源负端GND连接，且接地；所述U相上桥臂控制信号输入端UHIN与所述驱动控制电路201的第一控制信号输入端HIN1连接，所述V相上桥臂控制信号输入端VHIN与所述驱动控制电路201的第二控制信号输入端HIN2连接，所述W相上桥臂控制信号输入端WHIN与所述驱动控制电路201的第三控制信号输入端HIN3连接；所述U相下桥臂控制信号输入端ULIN与所述驱动控制电路201的第四控制信号输入端LIN1连接，所述V相下桥臂控制信号输入端VLIN与所述驱动控制电路201的第五控制信号输入端LIN2连接，所述W相下桥臂控制信号输入端WLIN与所述驱动控制电路201的第六控制信号输入端LIN3连接；所述第二热敏电阻241的第一端与所述低压区供电电源负端COM连接，所述第二热敏电阻241的第二端与所述温度监测端TH连接。本实施例智能功率模块通过内置的所述第二热敏电阻241来监测其内部温度以进行逻辑过温保护。

本实施例中，所述U相上桥臂控制信号输入端UHIN、V相上桥臂控制信号输入端VHIN、W相上桥臂控制信号输入端WHIN、U相下桥臂控制信号输入端ULIN、V相下桥臂控制信号输入端VLIN及W相下桥臂控制信号输入端WLIN还均与外部微控制器(图未示)连接，所述外部微控制器输出相应的控制信号至本实施例智能功率模块的所述U相上桥臂控制信号输入端UHIN、V相上桥臂控制信号输入端VHIN、W相上桥臂控制信号输入端WHIN、U相下桥臂控制信号输入端ULIN、V相下桥臂控制信号输入端VLIN及W相下桥臂控制信号输入端WLIN，以分别控制所述U相上桥臂功率器件221、V相上桥臂功率器件222、W相上桥臂功率器件223、U相下桥臂功率器件224、V相下桥臂功率器件225、W相下桥臂功率器件226的开关动作。

本实施例中，所述智能功率模块200还包括U相高压区供电电源正端UVB、V相高压区供电电源正端VVB及W相高压区供电电源正端WVB；

其中，所述U相高压区供电电源正端UVB与所述驱动控制电路201的U相高压电源正端VB1连接,所述V相高压区供电电源正端VVB与所述驱动控制电路201的V相高压电源正端VB2连接,所述W相高压区供电电源正端WVB与所述驱动控制电路201的W相高压电源正端VB3连接；所述驱动控制电路201的U相高压电源负端VS1与所述U相高压区供电电源负端UVS连接，所述驱动控制电路201的V相高压电源负端VS2与所述V相高压区供电电源负端VVS连接，所述驱动控制电路201的W相高压电源负端VS3与所述W相高压区供电电源负端WVS连接；

本实施例中，所述智能功率模块200还包括第一续流二极管211、第二续流二极管212、第三续流二极管213、第四续流二极管214、第五续流二极管215及第六续流二极管216；

其中，所述第一续流二极管211的阴极与所述U相上桥臂功率器件221的电流输入端连接，所述第一续流二极管211的阳极与所述U相上桥臂功率器件221的电流输出端连接；所述第二续流二极管212的阴极与所述V相上桥臂功率器件222的电流输入端连接，所述第二续流二极管212的阳极与所述V相上桥臂功率器件222的电流输出端连接；所述第三续流二极管213的阴极与所述W相上桥臂功率器件223的电流输入端连接，所述第三续流二极管213的阳极与所述W相上桥臂功率器件223的电流输出端连接；所述第四续流二极管214的阴极与所述U相下桥臂功率器件224的电流输入端连接，所述第四续流二极管214的阳极与所述U相下桥臂功率器件224的电流输出端连接；所述第五续流二极管215的阴极与所述V相下桥臂功率器件225的电流输入端连接，所述第五续流二极管215的阳极与所述V相下桥臂功率器件225的电流输出端连接；所述第六续流二极管216的阴极与所述W相下桥臂功率器件226的电流输入端连接，所述第六续流二极管216的阳极与所述W相下桥臂功率器件226的电流输出端连接。本实施例中，所述U相下桥臂功率器件224的电流输出端还与本实施例智能功率模块的U负端UN连接，所述V相下桥臂功率器件225的电流输出端还与本实施例智能功率模块的V负端VN连接，所述W相下桥臂功率器件226的电流输出端还与本实施例智能功率模块的W负端WN连接。

本实施例中，所述驱动控制电路201与现有技术中智能功率模块内的控制电路的作用完全相同，此处不再赘述。

图2是图1中所述第一栅极驱动组件的电路结构示意图。

一并参照图1和图2，本实施例中，所述第一栅极驱动组件231包括驱动电阻23A、第一二极管23B、第二二极管23C和第一热敏电阻23D。

其中，所述驱动电阻23A的第一端为所述第一栅极驱动组件231的输入端IN，所述第一栅极驱动组件231的输入端与所述驱动控制电路201的第一驱动输出端HO1连接，所述驱动电阻23A的第二端与所述第一二极管23B的阴极连接；所述第一二极管23B的阳极为所述第一栅极驱动组件231的输出端OUT，所述第一栅极驱动组件231的输出端OUT与所述U相上桥臂功率器件221的控制端连接；

所述第二二极管23C的阳极与所述驱动电阻23A的第一端连接，即所述第二二极管23C的阳极与所述第一栅极驱动组件231的输入端IN连接，所述第二二极管23C的阴极与所述第一热敏电阻23D的第一端连接；所述第一热敏电阻23D的第二端与所述第一二极管23B的阳极连接，即所述第一热敏电阻23D的第二端与所述第一栅极驱动组件231的输出端OUT的连接。

本实施例智能功率模块采用具有物理过温保护功能的所述第一栅极驱动组件231、第二栅极驱动组件232、第三栅极驱动组件233、第四栅极驱动组件234、第五栅极驱动组件235及第六栅极驱动组件236对其内的各功率器件提供栅极驱动通道和物理过温保护功能。其中，如图2所示，所述第二二极管23C和所述第一热敏电阻23D组成栅极驱动通道的开通通道，所述驱动电阻23A和所述第一二极管23B组成栅极驱动通道的关断通道。

一并参照图1和图2，所述驱动控制电路201通过所述第一驱动输出端HO1输出令所述U相上桥臂功率器件221开通的开通逻辑信号时，信号电流经所述第二二极管23C和所述第一热敏电阻23D组成的开通通道对所述U相上桥臂功率器件221的栅极充电，驱动所述U相上桥臂功率器件221导通；所述驱动控制电路201通过所述第一驱动输出端HO1输出令所述U相上桥臂功率器件221关断的关断逻辑信号时，信号电流经所述驱动电阻23A和所述第一二极管23B组成的关断通道使所述U相上桥臂功率器件221的栅极放电，驱动所述U相上桥臂功率器件221关断。

本实施例中，所述第一热敏电阻23D为正温度系数的阶跃型热敏电阻，当本实施例智能功率模块的内部温度没有超过预设的温度上限值时(本实施例中，所述预设的温度上限值可以为90℃～130℃范围内的任意值)，所述第一热敏电阻23D的阻值较小(本实施例中，当所述预设的温度上限值为90℃且当本实施例智能功率模块的内部温度没有超过90℃时，所述第一热敏电阻23D的阻值为100Ω；当所述预设的温度上限值为130℃且当本实施例智能功率模块的内部温度没有超过130℃时，所述第一热敏电阻23D的阻值为500Ω)，所述驱动控制电路201通过所述第一驱动输出端HO1输出的开通逻辑信号的信号电流能正常流过所述第二二极管23C和所述第一热敏电阻23D组成的开通通道对所述U相上桥臂功率器件221的栅极充电，驱动所述U相上桥臂功率器件221导通(本实施例中，所述U相上桥臂功率器件221的导通时间≤2μs)；当本实施例智能功率模块的内部温度超过预设的温度上限值时，所述第一热敏电阻23D的阻值会发生阶跃性的突变增大(≥5kΩ)，从而能有效阻止所述开通逻辑信号的信号电流流过所述第二二极管23C和所述第一热敏电阻23D组成的开通通道对所述U相上桥臂功率器件221的栅极充电，从而延迟所述U相上桥臂功率器件221导通，进而实现对本实施例智能功率模块进行物理过温保护的目的。

本实施例中，所述第二栅极驱动组件232、第三栅极驱动组件233、第四栅极驱动组件234、第五栅极驱动组件235及第六栅极驱动组件236的电路结构及工作原理均与所述第一栅极驱动组件231的电路结构及工作原理相同，此处不再赘述。

当本实施例智能功率模块应用于变频家电时(如空调器)，变频家电的微控制器读取本实施例智能功率模块200的温度监测端TH端的信号以监测本实施例智能功率模块的内部温度，当变频家电的微控制器监测到本实施例智能功率模块的内部温度超过预设的温度上限值时，所述微控制器将发出关断本实施例智能功率模块中各功率器件的信号(也称关断逻辑信号)，直到所述微控制器监测到本实施例智能功率模块的内部温度恢复到正常的温度范围。当本实施例智能功率模块的所述U相上桥臂控制信号输入端UHIN、V相上桥臂控制信号输入端VHIN、W相上桥臂控制信号输入端WHIN、U相下桥臂控制信号输入端ULIN、V相下桥臂控制信号输入端VLIN、W相下桥臂控制信号输入端WLIN接收到所述微控制器发来的关断逻辑信号时，所述驱动控制电路201将所述关断逻辑信号传输至其各驱动输出端(即所述第一驱动输出端HO1、所述第二驱动输出端HO2、所述第三驱动输出端HO3、所述第四驱动输出端LO1、所述第五驱动输出端LO2及所述第六驱动输出端LO3)，然后所述关断逻辑信号再分别经过相应的栅极驱动组件将所述U相上桥臂功率器件221、V相上桥臂功率器件222、W相上桥臂功率器件223、U相下桥臂功率器件224、V相下桥臂功率器件225及W相下桥臂功率器件226关断。

本实施例智能功率模块的物理过温保护通过所述第一栅极驱动组件231、第二栅极驱动组件232、第三栅极驱动组件233、第四栅极驱动组件234、第五栅极驱动组件235及第六栅极驱动组件236实现，当本实施例智能功率模块的内温度过高时，能够立即防止各功率器件导通，本实施例智能功率模块将物理过温保护与逻辑过温保护相结合，能够有效地避免在逻辑过温保护因外界干扰引起逻辑误触发的情况下而导致的各功率器件的非正常导通，可降低智能功率模块的过温保护失效率，从而提高智能功率模块和变频家电的可靠性。

并且，本实施例智能功率模块还能够很方便地通过选取合适的栅极驱动组件中的驱动电阻(即所述驱动电阻23A)以优化其功率器件的导通时间和关断时间，从而实现降低智能功率模块的开关损耗和提高其抗干扰能力的目的。

本实施例提供的智能功率模块，包括U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件、W相下桥臂功率器件、用于驱动所述U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件及W相下桥臂功率器件的开关动作的驱动控制电路、以及用于对所述智能功率模块进行物理过温保护的栅极驱动电路；所述栅极驱动电路的输入端与所述驱动控制电路连接，所述栅极驱动电路的输出端分别与所述U相上桥臂功率器件的控制端、V相上桥臂功率器件的控制端、W相上桥臂功率器件的控制端、U相下桥臂功率器件的控制端、V相下桥臂功率器件的控制端及W相下桥臂功率器件的控制端连接。本实施例智能功率模块能够将所述栅极驱动电路的物理过温保护功能与智能功率模块原有的逻辑过温保护功能相结合，从而提高智能功率模块过温保护的可靠性，进而提高智能功率模块的可靠性；并且，本实施例还具有结构简单及易实现的优点。

本实用新型还提供一种空调器，该空调器包括智能功率模块，该智能功率模块的电路结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的空调器采用了上述智能功率模块的技术方案，因此该空调器具有上述智能功率模块所有的有益效果。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种智能功率模块，其特征在于，包括U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件、W相下桥臂功率器件、用于驱动所述U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件及W相下桥臂功率器件的开关动作的驱动控制电路、以及用于对所述智能功率模块进行物理过温保护的栅极驱动电路；其中，

所述栅极驱动电路的输入端与所述驱动控制电路连接，所述栅极驱动电路的输出端分别与所述U相上桥臂功率器件的控制端、V相上桥臂功率器件的控制端、W相上桥臂功率器件的控制端、U相下桥臂功率器件的控制端、V相下桥臂功率器件的控制端及W相下桥臂功率器件的控制端连接。

2.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述栅极驱动电路包括用于对所述U相上桥臂功率器件进行物理过温保护的第一栅极驱动组件、用于对所述V相上桥臂功率器件进行物理过温保护的第二栅极驱动组件、用于对所述W相上桥臂功率器件进行物理过温保护的第三栅极驱动组件、用于对所述U相下桥臂功率器件进行物理过温保护的第四栅极驱动组件、用于对所述V相下桥臂功率器件进行物理过温保护的第五栅极驱动组件及用于对所述W相下桥臂功率器件进行物理过温保护的第六栅极驱动组件；其中，

所述第一栅极驱动组件的输入端与所述驱动控制电路的第一驱动输出端连接，所述第一栅极驱动组件的输出端与所述U相上桥臂功率器件的控制端连接；所述第二栅极驱动组件的输入端与所述驱动控制电路的第二驱动输出端连接，所述第二栅极驱动组件的输出端与所述V相上桥臂功率器件的控制端连接；所述第三栅极驱动组件的输入端与所述驱动控制电路的第三驱动输出端连接，所述第三栅极驱动组件的输出端与所述W相上桥臂功率器件的控制端连接；

所述第四栅极驱动组件的输入端与所述驱动控制电路的第四驱动输出端连接，所述第四栅极驱动组件的输出端与所述U相下桥臂功率器件的控制端连接；所述第五栅极驱动组件的输入端与所述驱动控制电路的第五驱动输出端连接，所述第五栅极驱动组件的输出端与所述V相下桥臂功率器件的控制端连接；所述第六栅极驱动组件的输入端与所述驱动控制电路的第六驱动输出端连接，所述第六栅极驱动组件的输出端与所述W相下桥臂功率器件的控制端连接。

3.如权利要求2所述的智能功率模块，其特征在于，所述第一栅极驱动组件包括驱动电阻、第一热敏电阻、第一二极管和第二二极管；其中，

所述驱动电阻的第一端为所述第一栅极驱动组件的输入端，所述第一栅极驱动组件的输入端与所述驱动控制电路的第一驱动输出端连接，所述驱动电阻的第二端与所述第一二极管的阴极连接；所述第一二极管的阳极为所述第一栅极驱动组件的输出端，所述第一栅极驱动组件的输出端与所述U相上桥臂功率器件的控制端连接；

所述第二二极管的阳极与所述驱动电阻的第一端连接，所述第二二极管的阴极与所述第一热敏电阻的第一端连接；所述第一热敏电阻的第二端与所述第一二极管的阳极连接。

4.如权利要求3所述的智能功率模块，其特征在于，所述第二栅极驱动组件、所述第三栅极驱动组件、所述第四栅极驱动组件、所述第五栅极驱动组件及所述第六栅极驱动组件均与所述第一栅极驱动组件的电路结构相同。

5.如权利要求4所述的智能功率模块，其特征在于，所述智能功率模块还包括第二热敏电阻、温度监测端、低压区供电电源正端、低压区供电电源负端、U相上桥臂控制信号输入端、V相上桥臂控制信号输入端、W相上桥臂控制信号输入端、U相下桥臂控制信号输入端、V相下桥臂控制信号输入端及W相下桥臂控制信号输入端；其中，

所述低压区供电电源正端与所述驱动控制电路的低压电源正端连接，所述低压区供电电源负端与所述驱动控制电路的低压电源负端连接，所述驱动控制电路的第一控制信号输入端与所述U相上桥臂控制信号输入端连接，所述驱动控制电路的第二控制信号输入端与所述V相上桥臂控制信号输入端连接，所述驱动控制电路的第三控制信号输入端与所述W相上桥臂控制信号输入端连接，所述驱动控制电路的第四控制信号输入端与所述U相下桥臂控制信号输入端连接，所述驱动控制电路的第五控制信号输入端与所述V相下桥臂控制信号输入端连接，所述驱动控制电路的第六控制信号输入端与所述W相下桥臂控制信号输入端连接；所述第二热敏电阻的第一端与所述低压区供电电源负端连接，所述第二热敏电阻的第二端与所述温度监测端连接。

6.如权利要求5所述的智能功率模块，其特征在于，所述智能功率模块还包括最高电压点、U相高压区供电电源负端、V相高压区供电电源负端及W相高压区供电电源负端；其中,

所述最高电压点分别与所述U相上桥臂功率器件的电流输入端、V相上桥臂功率器件的电流输入端及所述W相上桥臂功率器件的电流输入端连接；所述U相高压区供电电源负端分别与所述U相上桥臂功率器件的电流输出端及所述U相下桥臂功率器件的电流输入端连接；所述V相高压区供电电源负端分别与所述V相上桥臂功率器件的电流输出端及所述V相下桥臂功率器件的电流输入端连接；所述W相高压区供电电源负端分别与所述W相上桥臂功率器件的电流输出端及所述W相下桥臂功率器件的电流输入端连接。

7.如权利要求6所述的智能功率模块，其特征在于，所述智能功率模块还包括U相高压区供电电源正端、V相高压区供电电源正端及W相高压区供电电源正端；其中,

所述U相高压区供电电源正端与所述驱动控制电路的U相高压电源正端连接,所述V相高压区供电电源正端与所述驱动控制电路的V相高压电源正端连接,所述W相高压区供电电源正端与所述驱动控制电路的W相高压电源正端连接；所述驱动控制电路的U相高压电源负端与所述U相高压区供电电源负端连接，所述驱动控制电路的V相高压电源负端与所述V相高压区供电电源负端连接，所述驱动控制电路的W相高压电源负端与所述W相高压区供电电源负端连接。

8.如权利要求7所述的智能功率模块，其特征在于，所述智能功率模块还包括第一续流二极管、第二续流二极管、第三续流二极管、第四续流二极管、第五续流二极管及第六续流二极管；其中，

所述第一续流二极管的阴极与所述U相上桥臂功率器件的电流输入端连接，其阳极与所述U相上桥臂功率器件的电流输出端连接；所述第二续流二极管的阴极与所述V相上桥臂功率器件的电流输入端连接，其阳极与所述V相上桥臂功率器件的电流输出端连接；所述第三续流二极管的阴极与所述W相上桥臂功率器件的电流输入端连接，其阳极与所述W相上桥臂功率器件的电流输出端连接；所述第四续流二极管的阴极与所述U相下桥臂功率器件的电流输入端连接，其阳极与所述U相下桥臂功率器件的电流输出端连接；所述第五续流二极管的阴极与所述V相下桥臂功率器件的电流输入端连接，其阳极与所述V相下桥臂功率器件的电流输出端连接；所述第六续流二极管的阴极与所述W相下桥臂功率器件的电流输入端连接，其阳极与所述W相下桥臂功率器件的电流输出端连接。

9.如权利要求1所述的智能功率模块，其特征在于，所述U相上桥臂功率器件、V相上桥臂功率器件、W相上桥臂功率器件、U相下桥臂功率器件、V相下桥臂功率器件及W相下桥臂功率器件均为IGBT管。

10.一种空调器，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的智能功率模块。