[发明专利]智能功率模块的驱动IC电路、智能功率模块及空调器

说明书

本发明公开了一种智能功率模块的驱动IC电路、智能功率模块及空调器，驱动IC电路包括驱动电压输入端、第一电机驱动电路、第二电机驱动电路、PFC驱动电路及升压电路；第一电机驱动电路驱动与外部第一电机所对应的上桥臂开关管及下桥臂开关管的工作；第二电机驱动电路驱动与外部第二电机所对应的上桥臂开关管及下桥臂开关管的工作；PFC驱动电路驱动外部PFC开关管的工作；驱动电压输入端为第一电机驱动电路提供驱动输入电压及为升压电路提供输入电压；升压电路对输入的电压进行升压，为第二电机驱动电路和PFC驱动电路提供驱动输入电压。本发明提高了智能功率模块的集成度，且能同时驱动Si基功率开关器件和SiC基功率开关器件。

技术领域

本发明涉及智能功率模块领域，尤其涉及一种智能功率模块的驱动IC电路、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)，是一种将电力电子和集成电路技术结合的功率驱动类产品。智能功率模块把功率开关器件和高压驱动电路集成在一起，并内藏有过电压、过电流和过热等故障检测电路。智能功率模块一方面接收MCU的控制信号，驱动后续电路工作，另一方面将系统的状态检测信号送回MCU。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、伺服驱动及变频家电的一种理想电力电子器件。

IPM在空调器中广泛应用，目前的变频空调包含风机、压缩机和PFC模块，现有的变频空调通常都是由三个分立的IPM来驱动其风机、压缩机和PFC模块，从而导致变频空调的电控制作成本高及可靠性低，并且电路系统的布线难度也较大。随着变频空调用量的不断增大，变频空调失效的个案也随之增大，现有技术中变频空调失效的原因通常都是由于其驱动系统出现了故障；加上变频空调相对于定频空调的价格较高，如何降低变频空调的驱动系统的制造成本成为了重要研究课题，高集成、小型化以及降成本是未来变频空调IPM的发展趋势。将传统变频空调的变频板上的控制芯片MCU、整流桥、部分有源PFC、压缩机IPM和风机IPM这5个部分中的多个部分整合集成到一个模块中，即为高集成IPM。但是，目前已有的变频空调的高集成IPM只是单纯地将风机的驱动电路和压缩机的驱动电路简单得集成在一起，其内部结构类似于将风机的驱动电路和压缩机的驱动电路进行简单的叠加，并没有实现真正意义上高集成和小型化，因此，如何进一步优化空调器的高集成IPM是亟待解决的问题。

并且，现有的智能功率模块内部的功率开关器件通常为Si基功率开关器件，人们对Si基功率开关器件的研究已经非常成熟，Si基功率开关器件的性能即将逼近材料性质的极限，因此，现有技术很难通过Si基功率开关器件的结构创新和制造工艺改进等途径来大幅度提高智能功率模块的整体性能。而以SiC基功率开关器件为代表的第三代半导体(即宽禁带半导体功率器件)具有击穿电压高、功率密度高、输出功率高、工作频率高及适合高温下工作等优点，例如，SiC基MOSFET管具有很高的阻断电压，没有类似Si基IGBT管的拖尾电流，使得SiC基MOSFET管的动态损耗很低；并且SiC材料的二极管也具有非常低的开关损耗；同时SiC材料又具有三倍于Si材料的热导率，使得基于SiC材料的IPM模块具有更好的工作温度和良好的可靠性。在高压功率市场，SiC基功率开关器件(如SiC基MOSFET管)被认为是Si基IGBT管的完美替代者。