IPM原理及测试方法ppt课件.ppt

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1、诚信忍耐探索热情FaithEnduranceExplorationEnthusiasmIPM原理及测试方法Page11.IPM的定义及基本结构框图IPM即智能功率模块（IntelligentPowerModule），是一种把功率开关器件和门极驱动电路集成在一起的电力集成电路，其在电力电子领域的应用非常广泛。在IPM中不仅集成了高效的功率开关器件（MOSFET，IGBT）和优化过的门极驱动电路，往往还内藏有过电压，过电流和过热等故障检测电路。IPM的基本结构Page4一种典型的IPM电路FSB20CH60

2、的内部结构图SD05M50D的内部结构图IPM与以往传统的功率开关模块与驱动电路的分立组件相比具有如下特点：1.内含驱动电路。设定了最佳的功率器件驱动条件，驱动电路与功率器件栅极之间的距离很短，输出阻抗很低，因此，不易受干扰，更不需要加反向偏压。2.内含过电流保护和短路保护模块。由于是通过检测各功率器件集电极电流实现保护的，故不管哪个器件发生异常，都能保护，特别是下桥臂短路和对地短路的保护，同时由于可以直接关断，因此反应时间也比依靠MCU关断的分立组件要短。3.内含驱动电源欠电压保护(UV)。每个驱动电

3、路都具有UV保护功能。当驱动电源电压VCC小于规定值UV时，产生欠电压保护。4.内含过热保护。过热保护是防止内部功率器件IGBT、FRD等过热的保护功能。能对于芯片的异常发热实现保护。Page8Page95.内含报警输出功能(ALM)。ALM是向外部输出故障报警的一种功能，当出现过热，过流，以及UV保护动作时，通过向控制IPM的微机输出异常信号，能切实停止系统，保护系统不受异常故障的损坏。2.IPM的驱动控制方法简介Page10Page11120度（方波）和180度（正弦波）控制方式简介IPM的一个重要

4、应用领域就是无刷直流电机（BLDC）领域，目前我们所拿到的无刷直流电机的驱动方式主要有两种，分别为120度驱动和180度驱动，其中120度驱动方式中每一相的导通角度为120度，电流输出信号为矩形；180度驱动方式中每一相的导通角度为180度，电流输出信号为正弦波。下图分别为三相无刷直流电机中采用120度驱动方式和180度驱动方式时的输入信号。（180度驱动方式）Page13（120度驱动方式）Page14由上图可知，由于工作在120度驱动方式时IPM中的每一个功率开关器件只在1/3周期中有开关动作，因此

5、工作在120度驱动方式时IPM的开关损耗比工作在180度驱动方式时要少很多。3.IPM重点参数及测试方法介绍3.1击穿电压（BVDSS）测试IPM的击穿电压测试包括两部分，一部分是指对IPM内置功率开关器件（IGBT）的CE端击穿电压测试，另外一部分是指对IPM内置高压驱动电路（HVIC）的高压端（VS）的击穿电压测试。Page16功率开关器件击穿电压（BVDSS）测试功率开关器件的击穿电压是指当功率开关器件处于关闭状态时，将C极和E极之间击穿所需的电压，其中fairchild一般以CE电流为250uA

6、作为CE击穿的标志。以FSB20CH60为例，CE端击穿电压测试图如下：上图为FSB20CH60上桥臂IGBT的击穿电压测试图，其中IGBT的C极接高压，E极接地，另外尤其要注意的是HVIC的VS端必须接地，这样才能保证IGBT的栅极电平与E极的电平一致，从而使IGBT能处于关闭状态。上图为FSB20CH60下桥臂IGBT的击穿电压测试图，其中IGBT的C极接高压，E极接地，要注意的是LVIC的COM端必须接地，这样才能保证IGBT的栅极电平与E极的电平一致，从而使IGBT能处于关闭状态。HVIC击穿电

7、压（BVDSS）测试HVIC即IPM内部的高压驱动芯片，其主要功能是通过电荷泵的原理来驱动打开IPM内置的上桥臂功率管，由于应用时HVIC的VS端与IPM的输出端是直接相连的，因此VS端也将承受高压，HVIC的击穿电压测试就是指VS端与COM端之间被击穿所需的电压值。以FSB20CH60为例，VS端击穿电压测试图如下：3.2高压漏电流（IDSS）测试高压漏电流（IDSS）的测试也包括两部分，即IPM内置功率开关器件处于关闭状态下的CE漏电流测试和IPM内置HVIC的高压端（VS）漏电流测试，测试时的外围

8、线路连接与击穿电压测试时完全相同，也就是在功率开关器件的CE之间和VS对COM之间加上额定的高电压，测试此时高电压流出的漏电流。3.3正向导通电压（VDSON）测试正向导通电压是指IPM内置功率开关器件（IGBT）处于开启状态时，当CE之间流过一定值电流后，C极与E极之间的电压差。以FSB20CH60为例，正向导通电压测试图如下：上图为FSB20CH60上桥臂IGBT的导通电压测试图，其中IGBT的C极接高压，E极接地，IN脚接入高电平，使