單相逆變器智能功率模塊應用電路設計
作者：軍械工程學院電氣工程系 王耀北 閆英敏
摘 要：以PM200DSA060型智能功率模塊(IPM)為例,介紹IPM的結構,給出。IPM的外圍驅動電路、保護電路和緩沖電路的設計方案,介紹PM200DSA060在單相逆變器中的應用。
關鍵詞：IPM：電路設計;PM200DSA060;逆變器
1 引言
智能功率模塊(Intelligent Power Module,IPM)以開關速度快、損耗小、功耗低、有多種保護功能、抗干擾能力強、無須采取防靜電措施、體積小等優(yōu)點在電力電子領域得到越來越廣泛的應用。以PM200DSA060型IPM為例。介紹IPM應用電路設計和在單相逆變器中的應用。
2 IPM的結構
IPM由高速、低功率IGWT、優(yōu)選的門級驅動器及保護電路構成。其中,IGBT是GTR和MOSFET的復合,由MOSFET驅動GTR,因而IPM具有GTR高電流密度、低飽和電壓、高耐壓、MOSFET高輸入阻抗、高開關頻率和低驅動功率的優(yōu)點。
根據內部功率電路配置情況,IPM有多種類型,如PM200DSA060型：IPM為D型(內部集成2個IGBT)．其內部功能框圖如圖1所示,內部結構如圖2所示。內有驅動和保護電路,保護功能有控制電源欠壓鎖定保護、過熱保護、過流保護和短路保護,當其中任一種保護功能動作時。IPM將輸出故障信號FO。
IPM內部電路不含防止干擾的信號隔離電路、自保護功能和浪涌吸收電路。為了保證IPM安全可靠。需要自己設計部分外圍電路。
3 IPM的外部驅動電路設計
IPM的外部驅動電路是IPM內部電路和控制電路之間的接口,良好的外部驅動電路對以IPM構成的系統(tǒng)的運行效率、可靠性和安全性都有重要意義。
由IPM內部結構圖可見．器件本身含有驅動電路．所以只要提供滿足驅動功率要求的PWM信號、驅動電路電源和防止干擾的電氣隔離裝置即可。但是．IPM對驅動電路輸出電壓的要求很嚴格：驅動電壓范圍為13．5V~16．5V．電壓低于13．5V將發(fā)生欠壓保護．電壓高于16．5V可能損壞內部部件;驅動信號頻率為5Hz-20kHz,且需采用電氣隔離裝置。防止干擾：驅動電源絕緣電壓至少是IPM極間反向耐壓值的2倍(2Vces);驅動電流達19mA一26mA;驅動電路輸出端的濾波電容不能太大．這是因為當寄生電容超過100pF時。噪聲干擾將可能誤觸發(fā)內部驅動電路。
