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IPM模块


一、 IPM 模块的结构形式 直流无刷电机驱动:

SD20M60、SD18M10 二、 IPM 模块的优点
智能功率模块 IPM(Intelligent Powr Module)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。

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,广泛应用于交流电机变频调速和直流电机斩波调速, 冶金机械,电力牵引,伺服驱动,变频家电以及各种高性能电源(如 UPS、感应加热、电焊机、有源补偿、 DC-DC 等)、工业电气自动化等领域,有着广阔的市场,一种非常理想的电力电子器件。 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) 6) 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。 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) 9) 10) IPM 内藏相关的外围电路。缩短开发时间,加快产品上市。

无须采取防静电措施。 大大减少了元件数目。体积相应小。

三、IPM 模块的参数
IPM 的数据手册分为三个部分: (1)最大额定值(在任何情况下都不能超过的极限值)- maximum ratings (2)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) (3)推荐工作条件(适用于大多应用)- recommended operating conditions

参数

表示 供电电压 供电电压峰值 集电极-发射极电压 集电极电流 集电极电流峰值 集电极功耗 结温 FWD 反向电压 FWD 正向电压 供电电压 输入电压 故障输出电压 故障输出电流 受 OC 和 SC 保护的供电电压 模块外壳的工作温度 存储温度 绝缘耐压 结壳之间的热阻 接触热阻 主电源电压、控制电源电压 推荐的直流母线电压和控制电源范围 输入开通电压 输入关断电压 PWM 输入频率 死区时间 推荐的 IPM 开通的输入电压范围 推荐的 IPM 关断的输入电压范围 推荐的 PWM 频率输入范围 上下臂信号间延迟时间 加于 P-N 之间的最大直流母线电压 加于 P-N 之间的最大允许开关浪涌 关断时集电极到发射极最大允许峰值电压

解释

其他

逆 变 部 分

VCC VCC (pp) VCES ±IC ±ICP PC Tj

TC=25℃时,最大允许集电极和 FWD 直流电流 TC=25℃时,最大允许集电极和 FWD 峰值电流 TC=25℃时,每一个开关 IGBT 的最大允许功耗 IGBT 结温的允许范围 续流二极管最大允许方向电压 续流二极管最大允许直流电流 最大允许控制电压 输入脚 1 和地(C)之间最大允许电压 FO 和地之间最大允许电压 FO 的最大允许电流 受 OC 和 SC 保护时,P-N 之间的最大允许母线电压 基板最大允许壳温 不加电压电流时保存温度 基板和模块端子之间的最大绝缘耐压 每一 IGBT 或 FWD 的结壳之间的最大热阻 每一开关单元的外壳和散热片之间的最大热阻

制 动 部 分

VR(DC) IF VD VCIN VFO IFO

Freewheelingdiode (FWD) 续流二极管:电路中起到续 流的作用,一般选择快速恢 复二极管或者肖特基二极管 来作为“续流二极管”,在 电路中一般用来保护元件不 被感应电压击穿或烧坏,以 并联的方式接到产生感应电 动势的元件两端,并与其形 成回路,使其产生的高电动 势在回路以续电流方式消 耗,起到保护电路中的元件 不被损坏的作用。

总 系 统 热 阻 推荐 工作 条件

VCC(PROT) TC Tstg viso Rth(j-c) Rth(c-f) VCC、VD VCIn (ON) Vcin(off) F pwm Tdead

电气特性部分
逆变 和制 动部 分
VCE(sat) 饱和压降 VEC ton Trr Tc(on) Toff Tc(off) ICES FWD 正向电压 开通时间 FWD 恢复时间 开通过度时间 关断时间 关断过度时间 集电极-发射极截止电流 供电电压 电路电流 VCE=VES 和规定条件下,断态集电极-发射极电流 开关运行时,控制电源电压 待机时控制电源只电流 小于此值则使 IPM 开通 大于此值则使 IPM 关断 变频器的 PWM 运行范围 为防止直通的延时信号 使过流保护的集电极电流 使短路保护的集电极电流 超过 OC 到过流保护的时间 过流动作的基板温度 为使过热故障复位必须降至此值以下 使欠压保护的控制电源电压 为使欠压故障复位必须使电压超过此值 规定条件下,感性负载的开关时间 在规定条件下,IGBT 的通态电压 FWD 正向电压

控制 部分

VD ID

VCIN(on) 输入开通电压 VCIN(OFF) 输入关断电压 F(pwm) T(dead) OC SC Toff Ot Otr Uv Uvr Ifo(H) Ifo(L) 载波频率 死区时间 过流动作数值 短路动作数值 过流延迟时间 过流保护数值 过流复位条件 控制电源欠压条件 控制电源欠压复位条件 故障输出无效 故障输出有效

低电平有效

Tfo Vsxr SXR VD VCIN VFO IFO

故障输出的脉宽 输出端子 供电电压 输入电压 故障输出电压 故障输出电流

脉冲宽度 用于驱动光耦的电压 最大允许控制电压 输入脚 1 和地(C)之间最大允许电压 FO 和地之间最大允许电压 FO 的最大允许电流

IPM 模块的选用:第一:根据 IPM 的过流值确定峰值电流。举例:电机最大的瞬态值是: IC(峰值)=P*OL*√2*R P=电机功率的额定值;OL= 变频器最大过载因数 η*PF*√3*VAC R=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℃ 可选 IPM SD05M50 SD02M50
500V/5A 三相 RDS(ON=1.4Ω RDS(ON=2.8Ω MOSFET 内置 HVIC,含低压保护 3/5V CMOS/TTL 接口兼容 电 绝 缘 能 力 1500Vrms/Min 500V/2A 三相 MOSFET 内置 HVIC,含低压保护 3/5V CMOS/TTL 接口兼容 电 绝 缘 能 力 功率<60W 50 应用 功率<120W 50 价格

1500Vrms/Min

SD18M10 SD08M60 SD20M60

100V/10A 三 相 600V/8A 三相

RDS(ON=100mΩ RDS(ON=1.2Ω

MOSFET

内置 HVIC,含低压保护

3/5V CMOS/TTL 接口兼容











功率<150W

1500Vrms/Min MOSFET 内置 HVIC,含低压保护 内置 HVIC 可采用单 3/5V CMOS/TTL 接口兼容 电 绝 缘 能 力 功率<300W

1500Vrms/Min

600V/20A 三相

DBC 技术, 热 阻极低

IGBT

内置欠压和短路保护

驱动电源

内置门级驱动和功率 器件保护用控制 IC

功率 1100W

企业

士兰

佛山晶品

补充:SD05M50、SD02M50、SD18M10、SD08M60、SD20M60:三个分开负直流链路端用于逆变器电流感应,

HVIC:内置高压集成电路


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