IPM模块

发布时间:2024-06-09 21:56:19 作者:汉语成语

IPM模块是集外围电路内置于一块功率模块的器件,IPM以其高可靠性,使用方便赢得越来越大的市场,尤其适合于驱动电机的变频器和各种逆变电源,是变频调速,冶金机械,电力牵引,伺服驱动,变频家电的一种非常理想的电力电子器件IPM使用户产品的体积减小,缩短上市时间,简化开发步骤。

结构形式

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。以下是几种典型参照图。

优点

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。

1)开关速度快。IPM内的IGBT芯片都选用高速型,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。

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10?s时,将截止驱动信号。

8)IPM内藏相关的外围电路。缩短开发时间,加快产品上市。

9)无须采取防静电措施。

10)大大减少了元件数目。体积相应小。

参数

IPM的数据手册分为三个部分:

额定值(在任何情况下都不能超过的极限值)-maximumratings

电气特性,热特性和机械特性(供技术人员设计时参考)-characteristics(electrical,thermal,mechanical)

推荐工作条件(适用于大多应用)-recommendedoperatingconditions

逆变部分

符号参数定义

VCC供电电压加于P-N之间的直流母线电压

VCC(pp)供电电压峰值加于P-N之间的允许开关浪涌

VCES集电极-发射极电压关断时集电极到发射极允许峰值电压

±IC集电极电流TC=25℃时,允许集电极和FWD直流电流

±ICP集电极电流峰值TC=25℃时,允许集电极和FWD峰值电流

PC集电极功耗TC=25℃时,每一个开关IGBT的允许功耗

Tj结温工作时,IGBT结温的允许范围

制动部分

VR(DC)FWD反向电压续流二极管允许方向电压

IFFWD正向电压TC=25℃时,续流二极管允许直流电流

VD供电电压允许控制电压

VCIN输入电压输入脚1和地(C)之间允许电压

VFO故障输出电压FO和地之间允许电压

IFO故障输出电流FO的允许电流

总系统

VCC(PROT)受OC和SC保护的供电电压受OC和SC保护时,P-N之间的允许母线电压

TC模块外壳的工作温度基板允许壳温

Tstg存储温度不加电压电流时保存温度

viso绝缘耐压基板和模块端子之间的绝缘耐压

热阻

Rth(j-c)结壳之间的热阻每一IGBT或FWD的结壳之间的热阻

Rth(c-f)接触热阻每一开关单元的外壳和散热片之间的热阻

b.电气特性

逆变和制动部分

VCE(sat)饱和压降在规定条件下,IGBT的通态电压

VECFWD正向电压FWD正向电压

ton开通时间

TrrFWD恢复时间

Tc(on)开通过度时间规定条件下,感性负载的开关时间

Toff关断时间

Tc(off)关断过度时间

ICES集电极-发射极截止电流VCE=VES和规定条件下,断态集电极-发射极电流

控制部分

VD供电电压开关运行时,控制电源电压

ID电路电流待机时控制电源只电流

VCIN(on)输入开通电压小于此值则使IPM开通

VCIN(OFF)

输入关断电压大于此值则使IPM关断

F(pwm)载波频率变频器的PWM运行范围

T(dead)死区时间为防止直通的延时信号

OC过流动作数值使过流保护的集电极电流

SC短路动作数值使短路保护的集电极电流

Toff过流延迟时间超过OC到过流保护的时间

Ot过流保护数值过流动作的基板温度

Otr过流复位条件为使过热故障复位必须降至此值以下

Uv控制电源欠压条件使欠压保护的控制电源电压

Uvr控制电源欠压复位条件为使欠压故障复位必须使电压超过此值

Ifo(H)故障输出无效

Ifo(L)故障输出有效低电平有效

Tfo故障输出的脉宽脉冲宽度

VsxrSXR输出端子用于驱动光耦的电压

VD供电电压允许控制电压

VCIN输入电压输入脚1和地(C)之间允许电压

VFO故障输出电压FO和地之间允许电压

IFO故障输出电流FO的允许电流

c.推荐工作条件

VCC主电源电压推荐的直流母线电压

VD控制电源电压推荐控制电源范围

VCIn(ON)输入开通电压推荐的IPM开通的输入电压范围

Vcin(off)输入关断电压推荐的IPM关断的输入电压范围

FpwmPWM输入频率推荐的PWM频率输入范围

Tdead死区时间上下臂信号间延迟时间

选用

选用IPM

:根据IPM的过流值确定峰值电流。

电机的瞬态值是:

IC(峰值)=P*OL*√2*RP=电机功率的额定值;OL=变频器过载因数

η*PF*√3*VACR=电流脉动因数;η=变频器效率;PF=功率因数;

VAC=线电压表定值;

第二:适当的热设计保证结温永远小于150℃