文档介绍：三菱電機IPM(智能功率模块)应用手册IntelligentPowerModulesApplicationManual三菱电机集团上海摄阳国际贸易有限公司T:F:顾海洋(工程师):上海市漕宝路80号光大会展中心D座2306室目录引言…………………………………………………………….5IPM(智能功率模块)的一般认识………………………………………………………………………………………5关断浪涌电压续流二极管恢复浪涌接地回路减小功率电路之电感吸收电路之设计……………………………………..6吸收电路的类型吸收电感的作用母线电感的作用功率电路和吸收电路设计的建议功耗设计………………………………………………..8功耗的估算VVVF变频器功耗的计算平均结温的估算瞬态温升的估算散热器之安装IPM的前身-IGBT模块的使用………………………………………………………………11IGBT模块的额定值和特性………………………….11最大额定值电气特性热阻特性曲线………………………………………………12输出特性饱和特性开关特性栅极驱动及模块的保护………………………………..13驱动电压串联栅极电阻(RG)栅极驱动所须功率要求栅极驱动布线注意dv/dt保护短路保护IPM智能功率模块的使用…………………………………………16IPM的结构………………………………………….16多层环氧树脂工艺铜箔直接铸接工艺IPM的优点IPM额定值和特性…………………………………..19最大额定值热阻电气特性推荐工作条件安全工作区…………………………………………..21开关安全工作区短路安全工作区IPM的保护功能……………………………………..21自保护特性控制电源的欠压锁定(UV)过热保护(OT)过流保护(OC)短路保护(SC)IPM的选用…………………………………………24控制电路电源IPM的控制电源功率消耗布线指南电路结构IPM接口电路……………………………………..25接口电路要求布线内部输入输出电路连接接口电路死区时间(Td):把MOS管技术引入功率半导体器件的思想开创了革命性的器件:绝缘栅双极晶体管IGBT。她正在影响着工业,消费,军事等电力电子系统。随着IGBT的工作频率在20KHZ的硬开关及更高的软开关应用中,我们已然把她代替了MOSFET和GTR。功率器件的应用IGBT的发展使集外围电路内置于一块功率模块的IPM脱颖而出。IPM已被用于无噪声逆变器,低噪声UPS系统和伺服控制器等设备上。IPM使用户产品的体积减小,缩短上市时间,简化开发步骤。因为她内含:栅极驱动,短路保护,过流保护,过热保护和欠压锁定。IPM(智能功率模块)的一般认识功率电路之设计关断浪涌关断浪涌电压是在关断瞬间流过IGBT的电流时产生的瞬态高压。,图2是它的波形。下面的IGBT由一组脉冲来控制导通和关断。每当下臂导通电流都将增加。当该IGBT关断时,负载电流不能立即变化,由上臂续流二极管导通。如果电路是理想的(不存在寄生电感),关断时下臂上的电压将上升,直到比母线电压高出一个压降值。上臂的续流二极管随后导通以防止电压进一步上升。但实际电路中必有寄生电感(Lp),且增加的电压VP=LP×di/dt,这个电压与电源电源电压叠加并以浪涌形式加在下臂IGBT的两端,在极端情况下可能因超过VCES而损坏。续流二极管的恢复浪涌当续流二极管恢复时会产生与关断浪涌电压相似的浪涌电压。当下臂IGBT开通时,续流管电流转移到下臂IGBT而下降。而当恢复时,线路中的寄生电感产生一个浪涌电压LP×di/(栅极驱动)与主电流共用一个电流路径时会导致接地回路。由于主回路有很高的di/dt,至使在具有寄生电感的功率回路产生感应电压,而导致可能感应到栅极把本来截止的IGBT导通。下图描述了避免接地回路的噪声。图A:这种电路适合于小电流六合一封装的模块。图B:这种电路适合于200A额定电流的模块。(下臂栅极电源独立)图C:超过300A的模块推荐使用。减小功率电路之电感浪涌电压与寄生电感LP成正比。所以在大电流模块的使用中更要降低回路电感。迭层母线结构横截面图(极板放大以示细节)吸收电路之设计吸收电路用以控制关断浪涌电压和续流二极管恢复浪涌电压。大电流三相变频器主回路布局吸收电路的类型:图A:由一个低感电容跨接在C1E2间,六合一的模块接在PN之间。图B:该二极管箝住瞬变电压,抑制谐振。RC时间常数应为开关周期的约为1/3(τ=T/3=1/3f).图C:大电流应用电路。图D:能有效