智能功率模块的介绍.doc

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1、3.6智能功率模块的介绍智能功率模块系统框图如下:3.6.1智能功率模块的特点智能功率模块IPM（IntelligentPowrModule）不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起，而且还内藏有过电压，过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到CPU或DSP作中断处理。它由高速低工耗的管芯和优化的门级驱动电路以及快速保护电路构成。即使发生负载事故或使用不当，也可以IPM自身不受损坏。IPM一般使用IGBT作为功率开关元件，并内藏电流传感器及驱动电路的集成结构。三菱IPM以其高可靠性，使用方便赢得越来越大的市场。1）开关速度快。IPM内的IGBT芯片

2、都选用高速型，而且驱动电路紧靠IGBT芯片，驱动延时小，所以IPM开关速度快，损耗小。2）低功耗。IPM内部的IGBT导通压降低，开关速度快，故IPM功耗小。3）快速的过流保护。IPM实时检测IGBT电流，当发生严重过载或直接短路时，IGBT将被软关断，同时送出一个故障信号。4）过热保护。在靠近IGBT的绝缘基板上安装了一个温度传感器，当基板过热时，IPM内部控制电路将截止栅级驱动，不响应输入控制信号。5）桥臂对管互锁。在串联的桥臂上，上下桥臂的驱动信号互锁。有效防止上下臂同时导通。6）抗干扰能力强。优化的门级驱动与IGBT集成，布局合理，无外部驱动线

3、。7）驱动电源欠压保护。当低于驱动控制电源（一般为15V）就会造成驱动能力不够，增加导通损坏。IPM自动检测驱动电源，当低于一定值超过10μs时，将截止驱动信号。1）IPM内藏相关的外围电路。缩短开发时间，加快产品上市。2）无须采取防静电措施。3）大大减少了元件数目。体积相应小。3.6.2IPM的保护功能如果IPM其中有一种保护电路工作，IGBT就关断并输出一个故障信号FO,如下图;a.控制电源欠压锁定（UV）如果某种原因导致控制电压符合欠压条件，该功率器件会关断IGBT并输出故障信号。如果毛刺干扰时间小于规定的Td（UV）则不会出现保护动作。b.过热

4、保护（OT）在绝缘基板上安装有温度探头，如果超过数值IPM会截止栅极驱动，直到温度恢复正常(应避免反复动作)c.过流保护（OC）如果IGBT的电流超过数值并大于时间toff(OC),IGBT被关断，典型值：10μS超过OC数值但时间小于toff(oc)的电流并无大碍，故IPM不于理财。当检测出过电流时，IGBT会被有效的软关断。d.短路保护（SC）当发生负载短路或上下臂直通时，IPM立即关断IGBT并输出故障信号。新型IPM采用了实时电流检测技术RTC（realtimecurrentcontrolcircuit）技术，使响应时间小于100nS3.76M

5、BP25RA120(IPM)智能功率模块的结构IPM模块有四种封装形式：单管封装，双管封装，六管封装和七管封装。以下是六管封装典型参照图。本次设计是基于型号为6MBP25RA120的六管封装的IPM智能功率模块,其参考图如下:六单元6MBP25RA120的封装六单元6MBP25RA120封装控制电路电源a.IPM控制功率消耗控制电路电流ID与开关频率FC有关.布线指南六个或七个IGBT单元的IPM四组隔离的供电电源，两单元或一单元的则在三相大功率中需要六组隔离电源，以避免噪声。IPM的控制电源端子应接一个至少10μF的退耦电容，该电容帮助过滤共模噪声并

6、提供IPM栅极电路所须电流。．接口电路a.接口电路达到要求低电平开通高电平截止。b.布线指南接口电路设计主要考虑的是dv/dt噪声耦合问题。不应把PCB板上走线布的太过靠近，否则开关使电位发生变化。必须屏蔽！数字地中层屏蔽控制电源UpFoUnFoVpFoVnFoWpFoWnFo屏蔽屏蔽屏蔽屏蔽推荐光耦：tPLH,tPHL<0.8μS;CMR>10KV/μS;选用型号：HCNW4506，在光耦合端接一个0.1μF的退耦电容,控制端上拉电阻应尽可能小以避免高阻抗IPM拾取噪声，但又要足够可靠地控制IPM。低速光耦可用于故障输出端和制动输入端。实际应用中某些

7、开关可能不需要用，但输入信号加上拉电阻以保持关断状态。c.内部IPM输入/输出C控制电源栅极控制电路+100pf控制输入故障输出E控制电源GND六合一封装的IPMC控制电源SXR输出+5V稳压栅极控制电路+100pf控制输入故障输出E控制电源GND双管，单管封装的IPMa.接口电路的连接把接口直接做在PCB板上可靠近模块输入脚以减少噪声PCB板接插件引导脚