保護(hù)電路可以實(shí)現(xiàn)控制電壓欠壓保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、過(guò)流保護(hù)和短路保護(hù)。如果IPM模塊中有一種保護(hù)電路動(dòng)作,IGBT柵極驅(qū)動(dòng)單元就會(huì)關(guān)斷門(mén)極電流并輸出一個(gè)故障信號(hào)(FO)。各種保護(hù)功能具體如下:
。ǎ保┛刂齐妷呵穳罕Wo(hù)(UV):IPM使用單一的+15V供電,若供電電壓低于12.5V,且時(shí)間超過(guò)toff=10ms,發(fā)生欠壓保護(hù),封鎖門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路,輸出故障信號(hào)。
。ǎ玻┻^(guò)溫保護(hù)(OT):在靠近IGBT芯片的絕緣基板上安裝了一個(gè)溫度傳感器,當(dāng)IPM溫度傳感器測(cè)出其基板的溫度超過(guò)溫度值時(shí),發(fā)生過(guò)溫保護(hù),封鎖門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路,輸出故障信號(hào)。
。ǎ常┻^(guò)流保護(hù)(OC):若流過(guò)IGBT的電流值超過(guò)過(guò)流動(dòng)作電流,且時(shí)間超過(guò)toff,則發(fā)生過(guò)流保護(hù),封鎖門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路,輸出故障信號(hào)。為避免發(fā)生過(guò)大的di/dt,大多數(shù)IPM采用兩級(jí)關(guān)斷模式,過(guò)流保護(hù)和短路保護(hù)操。其中,VG為內(nèi)部門(mén)極驅(qū)動(dòng)電壓,ISC為短路電流值,IOC為過(guò)流電流值,IC為集電極電流,IFO為故障輸出電流。
1 引言
智能功率模塊(Intelligent Power Module,IPM)以開(kāi)關(guān)速度快、損耗小、功耗低、有多種保護(hù)功能、抗干擾能力強(qiáng)、無(wú)須采取防靜電措施、體積小等優(yōu)點(diǎn)在電力電子領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。以PM200DSA060型IPM為例。介紹IPM應(yīng)用電路設(shè)計(jì)和在單相逆變器中的應(yīng)用。
2 IPM的結(jié)構(gòu)
IPM由高速、低功率IGWT、優(yōu)選的門(mén)級(jí)驅(qū)動(dòng)器及保護(hù)電路構(gòu)成。其中,IGBT是GTR和MOSFET的復(fù)合,由MOSFET驅(qū)動(dòng)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(kāi)關(guān)頻率和低驅(qū)動(dòng)功率的優(yōu)點(diǎn)。