CN211650663U - 电控组件及空调器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种电控组件及空调器，该电控组件包括：电控板；卡槽，固定安装于电控板上，卡槽的内侧壁上设置有多个导电触片；智能功率模块，与卡槽可拆卸连接，智能功率模块包括多个导电部，在智能功率模块插入至卡槽内时，多个导电部与多个导电触片一对一电连接。本实用新型实现了智能功率模块与电控板之间可拆卸连接，有利于提高智能功率模块的安装便利性。
Description
技术领域
本实用新型涉及技术领域，特别涉及一种电控组件及空调器。
背景技术
在空调器等电器设备的电控板上，通常设置有IPM模块，在安装IPM模块时，需要通过插件的形式将IPM模块焊接到电控板上，在模块与电控板之间安装一个安装支架支撑着IPM模块再到模块的背后安装一个散热器用于给模块进行散热。这样IPM模块的安装极为不便。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提出一种电控组件及空调器，旨在提高智能功率模块的安装便利性。
为实现上述目的，本实用新型提出一种电控组件，所述电控组件包括：
电控板；
卡槽，固定安装于所述电控板上，所述卡槽的内侧壁上设置有多个导电触片；
智能功率模块，与所述卡槽可拆卸连接，所述智能功率模块包括多个导电部，在所述智能功率模块插入至所述卡槽内时，多个所述导电部与多个所述导电触片一对一电连接。
可选地，所述智能功率模块包括：
封装壳体；
安装基板，包括安装区及延伸区，所述安装区封装于所述封装壳体内，所述安装基板的安装区设置有安装位；所述延伸区自所述安装区向所述封装壳体外伸出；多个所述导电部设置于所述延伸区。
可选地，所述智能功率模块还包括：
功率组件，设置于所述安装区对应的安装位上。
可选地，所述功率组件包括：
多个功率开关管，设置于所述安装基板对应的安装位上；
驱动芯片，设置于所述安装基板对应的安装位上，所述驱动芯片分别与多个所述功率开关管电连接。
可选地，所述安装基板包括：
散热基板；
电路布线层，设置于所述散热基板的一侧表面，所述电路布线层上形成有所述功率组件安装的安装位以及多个所述导电部；
绝缘层，所述绝缘层夹设于所述电路布线层与所述散热基板之间。
可选地，所述电控组件还包括：
散热器，固定安装于所述电控板上，所述散热器与所述智能功率模块抵接。
可选地，所述散热器通过螺钉固定安装于所述电控板上。
可选地，所述封装壳体的两侧边分别设置有一安装孔，所述散热器上对应各所述安装孔的位置设置有定位孔；
通过连接件穿过所述安装孔和定位孔连接，以实现所述散热器与所述智能功率模块固定连接。
可选地，所述电控板上还设置有主控制器、整流桥、PFC电路、直流母线电容，所述整流桥、PFC电路及所述智能功率模块依次连接，所述直流母线电容并联于所述PFC电路的输出端，所述主控制器与所述PFC电路和所述智能功率模块分别连接。
本实用新型还提出一种空调器，包括如上所述的电控组件。
本实用新型通过在电控板上设置卡槽，使得智能功率模块的导电部可以嵌设于电控板卡槽中，智能功率模块的导电部嵌设于卡槽的部分实现与电控板的电连接，从而使得智能功率模块与电控板之间实现可拆卸连接，方便安装和更换。并且无须设置安装智能功率模块的支架也能保证智能功率模块的紧固性更好，进而防止智能功率模块与电控板在搬运或者跌落的过程中，智能功率模块与电控板发生相对运动而使智能功率模块与电控板上的电路布线出现接触不良，无法正常工作，或者导致智能功率模块从电控板上脱落，出现跌损、断裂而损坏智能功率模块。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型电控组件一实施例的结构示意图；
图2为本实用新型电控组件一实施例的结构爆炸示意图；
图3为图1中智能功率模块的安装基板一实施例的结构示意图；
图4为图1中智能功率模块一实施例的结构示意图；
图5为本实用新型电控组件一实施例的电路结构示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 100 | 电控板 | 332 | 延伸区 |
| 200 | 卡槽 | 333 | 散热基板 |
| 300 | 智能功率模块 | 334 | 电路布线层 |
| 310 | 导电部 | 335 | 绝缘层 |
| 320 | 封装壳体 | 340 | 功率组件 |
| 321 | 安装孔 | 341 | 功率开关管 |
| 330 | 安装基板 | 342 | 驱动芯片 |
| 331 | 安装区 | 400 | 散热器 |
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
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型提出一种电控组件。
参照图1和图2，在本实用新型一实施例中，该电控组件包括：
电控板100；
卡槽200，固定安装于所述电控板100上，所述卡槽200的内侧壁上设置有多个导电触片；
智能功率模块300，与所述卡槽200可拆卸连接，所述智能功率模块300包括多个导电部310，在所述智能功率模块300插入至所述卡槽200内时，多个所述导电部310与多个所述导电触片一对一电连接。
本实施例中，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，被广泛应用于驱动风机、压缩机、轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源装备等领等设备的电控板上。
参照图1和图5，电控组件上还设置有主控制器10、整流桥20、PFC电路30、直流母线电容C10，所述整流桥20、PFC电路30及智能功率模块300依次连接，所述直流母线电容C10并联于所述PFC电路30的输出端，所述主控制器10与所述PFC电路30和所述智能功率模块300分别连接。
直流母线电容C10的数量可以是一个，也可以是多个，具体可根据功率设备的匹数来设定，例如在1匹或2匹的空调器中，直流母线电容C10的数量一般设置为一个，3匹及3匹以上的空调器中，直流母线电容C10的数量一般设置为两个以上。当然在其他实施例中，直流母线电容C10的数量可以根据功率设备的储能需求进行设定，此处不做限制。
PFC电路30可以包括PFC功率开关(图未标示)还与二极管(图未标示)、PFC电感L10等元器件，以实现对直流电源的功率因素校正。PFC电路30可以采用无源PFC电路30来实现，以构成升压型PFC电路30，或者降压型PFC电路30，或者升降压型PFC电路30。在实际应用中，PFC功率开关与整流桥20位置及连接关系可以根据PFC电路30设置类型进行适应性调整，本实施例以升压型PFC电路30进行说明，但不限于升压型PFC电路30。PFC功率开关基于主控制器10的控制，并将整流桥20输入的直流电进行功率因素调整，例如将整流桥20输出的直流电电压升高并稳定在380V，以使输入电流跟随输入电压，保证直流电源的功率因素在0.9以上。调整后的直流电传输至直流母线电容C10，经直流母线电容C10滤波后输出至智能功率模块300，以为智能功率模块300。调整后的直流电还可以通过开关电源电路，产生各种数值的驱动电压，例如产生5V、15V等电压，以为电控板100上的主控制器10及电控板100上的元器件供电。可以理解的是，为了提高智能功率模块300的集成度，缩小电路板的体积，本实施例可以将所述PFC功率开关可集成于所述智能功率模块300中。
电控板100上还设置有能够检测整流桥20、PFC功率开关及智能功率模块300中各元件电流、温度以及电压等参数的实时检测电路，并在发生严重过载甚至直接短路，或者温度过热，驱动电压过压等故障时，能够控制IPM中的功率器件软关断，同时发出故障信号至控制电路单元，以使控制电路单元控制其他电路模块工作，从而避免因故障而损坏其他电路模块。
本实施例中，卡槽200为具有空腔的凹槽，凹槽具有至少一个开口。在凹槽1中具有相对设置的一对内表面，在这一对内表面上至少一面设置了导电部310。其中，这一对内表面可以是凹槽的上下内表面，也可以是是凹槽的左右内表面。可以理解的是凹槽的厚度与智能功率模块300插入至该凹槽部分的厚度对应。其中，卡槽200的导电触片可以设置为弹性触片，从而在所述凹槽中安装智能功率模块300时抵住智能功率模块300的导电部310。在一具体实施例中，该导电触片可以为U型弹片，或者M型弹片。卡槽200还设置有与电控板100的连接部，该连接部可以实现与电控板100的电连接和固定连接，从而在智能功率模块300插入至卡槽200内时，实现智能功率模块300与电控板100的电连接。其中，导电部310数量可以根据产品的类型、功能进行设置，本实施例中，导电部310的数量可以设置为25条，每一导电部310的长度为9mm左右，宽度为0.6mm左右。
智能功率模块300的导电部310设置在智能功率模块300的安装基板330上，可以在安装基板330的两个侧边均设置金手指触片，也可以在与卡槽200内表面设置有金手指的一面对应设置金手指触片，从而在智能功率模块300插入至卡槽200内时实现电连接。由于智能功率模块300可插拔的插入至卡槽200内，不需要利用SMT对智能功率模块300进行贴片，因而可以简化工艺。
本实用新型通过在电控板100上设置卡槽200，使得智能功率模块300的导电部310可以嵌设于电控板100卡槽200中，智能功率模块300的导电部310嵌设于卡槽200的部分实现与电控板100的电连接，从而使得智能功率模块300与电控板100之间实现可拆卸连接，方便安装和更换。本实用新型无需设置引脚，即可实现智能功率模块300和电控板100的电连接，可以降低在生产运输过程中存在引脚变形，而导致智能功率模块无法可靠工作的风险。并且无须设置安装智能功率模块300的支架也能保证智能功率模块300的紧固性更好，进而防止智能功率模块300与电控板100在搬运或者跌落的过程中，智能功率模块300与电控板100发生相对运动而使智能功率模块300与电控板100上的电路布线出现接触不良，无法正常工作，或者导致智能功率模块300从电控板100上脱落，出现跌损、断裂而损坏智能功率模块300。
参照图1和图2，在一实施例中，所述智能功率模块300包括：
封装壳体320；
安装基板330，包括安装区331及延伸区332，所述安装区331封装于所述封装壳体320内，所述安装基板330的安装区331设置有安装位；所述延伸区332自所述安装区331向所述封装壳体320外伸出；多个所述导电部310设置于所述延伸区332。
本实施例中，封装壳体320可以采用环氧树脂、氧化铝、导热填充材料等材料制成，其中，导热填充材料可以是氮化硼、氮化铝材质，氮化铝和氮化硼的绝缘性较好，且导热率较高，耐热性及热传导性较佳，使得氮化铝和氮化硼有较高的传热能力。在制作封装壳体320时，可以将环氧树脂、氧化铝、氮化硼或者氮化铝等材料进行混料，然后将混合好的封装材料进行加热；待冷却后，粉碎所述封装材料，再以锭粒成型工艺将封装壳体320材料进行轧制成形，以形成封装壳体320，再将芯片和安装基板330封装在封装壳体320内。或者通过注塑工艺及封装模具，将安装有芯片的安装基板330放置于模具后，在模具中注入封装材料，将芯片和安装基板330封装在封装壳体320内，以在成型后形成封装壳体320。如此，可以实现对芯片进行绝缘处理，以及提高智能功率模块300的EMI性能。
智能功率模块300可以采用全包封封装和半包封封装。而在为了提高智能功率模块300的散热效率，在在采用半包封封装时，可以将智能功率模块300的安装基板330部分裸露在封装壳体320外，在电控板100上还设置有散热器400时，安装基板330裸露于智能功率模块300的封装壳体320之外的表面可以更好的与散热器400贴合。安装区331用于设置功率组件340，延伸区332则用于设置导电部310，安装区331封装于封装壳体320内，导电部310至少部分延伸出封装壳体320外。
参照图3和图4，在一实施例中，所述智能功率模块300还包括：
功率组件340，设置于所述安装区331对应的安装位上。
其中，多个功率开关管341，设置于所述安装基板330对应的安装位上；
驱动芯片342，设置于所述安装基板330对应的安装位上，所述驱动芯片342分别与多个所述功率开关管341电连接。
本实施例中，功率组件340包括功率开关管341，例如功率开关管341可以是氮化镓(GaN)功率开关管341、Si基功率开关管341或SiC基功率开关管341，本实施例优选采用氮化镓(GaN)功率开关管341。功率开关管341的数量可以为一个，也可以为多个，当设置为多个时，可以包括四个所述功率开关管341，或者是四个的倍数，也可以包括六个所述功率开关管341，或者六个的倍数，六个功率开关管341组成逆变电路，从而应用在逆变电源、变频器、制冷设备、冶金机械设备、电力牵引设备等电器设备中，特别是变频家用电器中。在智能功率模块300工作时，驱动芯片342输出相应的PWM控制信号，以驱动控制对应的功率开关管341导通/截止，从而输出驱动电能，以驱动电机等负载工作。
功率组件340还包括控制芯片，即为MCU，MCU中集成有逻辑控制器、存储器、数据处理器等，以及存储在所述存储器上并可在所述数据处理器上运行的软件程序和/或模块，MCU通过运行或执行存储在存储器内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，输出相应的控制信号至智能功率模块300的驱动芯片342，使得驱动芯片342根据接收到的控制信号驱动对应的功率开关管341导通/关断，以驱动风机、压缩机、电机等负载工作。或者驱动PFC模块工作，从而实现对接入的直流电源进行功率因素校正。
各个功率开关管341可以是贴片式的电子元件，还可以是裸die晶圆，在多个铝基板上设置有焊盘，多个功率元件可以通过焊锡、导电胶等粘接于对应的安装位上。
参照图4，在一实施例中，所述安装基板330包括：
散热基板333；
电路布线层334，设置于所述散热基板333的一侧表面，所述电路布线层334上形成有所述功率组件340安装的安装位以及多个所述导电部310；
绝缘层335，所述绝缘层335夹设于所述电路布线层334与所述散热基板333之间。
本实施例中，散热基板333的形状可以根据功率开关管341的具体位置、数量及大小确定，可以为方形，但不限于方形。电路布线层334和散热基板333分设于所述绝缘层335的两侧表面，也即电路布线层334及绝缘层335可以依次叠设与散热基板333上，或者在另一实施例中，散热基板333与电路布线层334依次形成于绝缘层335上。电路布线层334上形成有供智能功率模块300的电子元件安装的安装位，具体可根据智能功率模块300的电路设计，在安装基板330上形成对应的电路走线以及对应供功率组件340中的各电子元件安装的安装位，即焊盘。功率开关管341对应设置于电路布线层334的安装位上，并通过焊锡、金属绑线等导电材料与电路布线层334实现电连接，形成电流回路。
绝缘层335可选采用环氧树脂等绝缘材料制得的绝缘层335来实现，绝缘层335进一步地可以采用热传导性较好的材料，例如氧化铝等来实现，以加速器件运行时所产生热量的扩散，利于降低器件的运行温度，从而达到提高模块的功率负荷，减小体积，延长寿命，提高功率输出等目。在制作安装基板330时，可以将铜箔铺设在绝缘层335上，并按照预设的电路设计蚀刻所述铜箔，从而形成电路布线层334和导电部310。在将智能功率模块300的电子元件集成于的电路布线层334后，还可以通过金属绑线实现各电路模块之间的电气连接。或者，可以采用铜或铜质合金直接压延制作成线路、安装位及导电部310后，再通过设备将线路及安装位通过热压工艺压合在绝缘层335上。
散热基板333可以采用分立的铜或者铜质合金，铝或者铝质合金等散热基板333来实现，并将形成有电路布线层334的绝缘层335通过热压工艺或者采用导热粘合胶等将散热基板333与绝缘层335贴合形成于一体，实现安装基板330的制作。或者，采用铜或者铜质合金在绝缘层335上通过覆铜工艺在绝缘层335上形成该散热基板333。
可以理解的是，通过制作电路布线层334的同时可以制作出导电部310，各个导电部310可以起到引脚的作用，而无需在另行设置引脚，可以减少智能功率模块300的制作工艺。此外，导电部310设置在散热基板333上，相较于独立的引脚，导电部310的稳定性较好，且不易变形和折断，此外，散热器400与智能功率模块300平行设置于电控板100上，而非散热器400堆叠在智能功率模块300上，因此无需设置安装支架，也可以保证智能功率模块300的安装稳定性。在一具体实施例中，卡槽200里面由25个与导电部310对应接触的导电触片接触，导电触片与电控板100上面的电路连接，最后实现IPM模块与电控的连接，属于纵向安装。此外，本实用新型通过散热基板333来安装，还可以解决采用引线框架来实现安装时，在生产运输过程中容易发生静电击穿的问题；并且无需制作引脚，引出无需专用的切筋成型设备，可以简化智能功率模块300的制作工艺。其中，安装基板330的尺寸可以设置约为50mmx35mm。
在制作电控组件时，先把卡槽200通过插件的形式安装到电控板100上，然后过波峰焊，实现卡槽200与电控板100的焊接，然后将智能功率模块300直接插入到卡槽200里面，再通过螺钉将散热器400和智能功率模块300紧固，最后通过螺钉将散热器400和电控紧固。本实施例智能功率模块300是在波峰焊后安装到电控上；相较于直接将IPM模块通过焊接的形式与电控连接，通过直插式过盈配合与电控连接，本实施例智能功率模块300通过铝基板连接卡槽200再与电控连接最后实现IPM模块与电控的间接连接，可以实现智能功率模块300与电控板100之间的可插拔连接。
参照图1和图2，在一实施例中，所述电控组件还包括：
散热器400，固定安装于所述电控板100上，所述散热器400与所述智能功率模块300抵接。
本实施例中，散热器400可以采用铝质、铝合金等散热效果较好的高导热材料制得，以使得芯片产生的热量通过安装基板330传导至散热器400上，进一步增大功率开关管341产生的热量与空气的接触面积，提高散热速率。所述散热器400还可意设置有散热器400本体及多个散热叶片，多个所述散热叶片间隔设置于所述散热器400本体的一侧。如此设置，可以增加散热器400与空气的接触面积，也即在散热器400工作时，增加散热器400上的热量与空气的接触面积，以加快散热器400的散热速率。同时还可以减少散热器400的物料，避免散热片因材料应用过多，造成成本过高。
其中，所述散热器400通过螺钉固定安装于所述电控板100上。或者，散热器400通过螺钉固定安装于所述电控板100通过卡扣固定安装与电控板100上。如此设置，使得散热器400与智能功率模块平行设置于电控板100上，无需智能功率模块300进行承重，无需在电控板100上设置安装支架，有利于提高智能功率模块300的安全性。
参照图1和图2，在一实施例中，所述封装壳体320的两侧边分别设置有一安装孔321，所述散热器400上对应各所述安装孔321的位置设置有定位孔(图未示出)；
通过连接件穿过安装孔321和定位孔，以实现所述散热器400与所述智能功率模块300固定连接。
本实施例中，智能功率模块300与散热器400直接接触散热，智能功率模块300的一侧贴设于散热器400上，通过螺钉、螺栓连接固定，防止智能功率模块300与散热器400之间发生相对运动而导致智能功率模块300散热不及时而影响智能功率模块300的安全使用。
本实用新型一种空调器，包括如上所述的电控组件。
该电控组件的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本实用新型空调器中使用了上述电控组件，因此，本实用新型空调器的实施例包括上述电控组件全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。该电控组件具体可以应用于空调室外机中。
以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种电控组件，其特征在于，所述电控组件包括：
电控板；
卡槽，固定安装于所述电控板上，所述卡槽的内侧壁上设置有多个导电触片；
智能功率模块，与所述卡槽可拆卸连接，所述智能功率模块包括多个导电部，在所述智能功率模块插入至所述卡槽内时，多个所述导电部与多个所述导电触片一对一电连接。
2.如权利要求1所述的电控组件，其特征在于，所述智能功率模块包括：
封装壳体；
安装基板，包括安装区及延伸区，所述安装区封装于所述封装壳体内，所述安装基板的安装区设置有安装位；所述延伸区自所述安装区向所述封装壳体外伸出；多个所述导电部设置于所述延伸区。
3.如权利要求2所述的电控组件，其特征在于，所述智能功率模块还包括：
功率组件，设置于所述安装区对应的安装位上。
4.如权利要求3所述的电控组件，其特征在于，所述功率组件包括：
多个功率开关管，设置于所述安装基板对应的安装位上；
驱动芯片，设置于所述安装基板对应的安装位上，所述驱动芯片分别与多个所述功率开关管电连接。
5.如权利要求3所述的电控组件，其特征在于，所述安装基板包括：
散热基板；
电路布线层，设置于所述散热基板的一侧表面，所述电路布线层上形成有所述功率组件安装的安装位以及多个所述导电部；
绝缘层，所述绝缘层夹设于所述电路布线层与所述散热基板之间。
6.如权利要求2所述的电控组件，其特征在于，所述电控组件还包括：
散热器，固定安装于所述电控板上，所述散热器与所述智能功率模块抵接。
7.如权利要求6所述的电控组件，其特征在于，所述散热器通过螺钉固定安装于所述电控板上。
8.如权利要求6所述的电控组件，其特征在于，所述封装壳体的两侧边分别设置有一安装孔，所述散热器上对应各所述安装孔的位置设置有定位孔；
通过连接件穿过所述安装孔和定位孔接，以实现所述散热器与所述智能功率模块固定连接。
9.如权利要求1至8任意一项所述的电控组件，其特征在于，所述电控板上还设置有主控制器、整流桥、PFC电路、直流母线电容，所述整流桥与所述PFC电路及所述智能功率模块依次连接，所述直流母线电容并联于所述PFC电路的输出端，所述主控制器与所述PFC电路和所述智能功率模块分别连接。
10.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的电控组件。
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2020
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| CN112274242A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-01-29 | 四川大学华西第四医院 | 一种便于功率调节的射频电波刀 |
| CN112274242B (zh) * | 2020-10-22 | 2023-06-30 | 四川大学华西第四医院 | 一种便于功率调节的射频电波刀 |
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