单相逆变器智能功率模块应用电路设计
作者：军械工程学院电气工程系 王耀北 闫英敏
摘 要：以PM200DSA060型智能功率模块(IPM)为例,介绍IPM的结构,给出。IPM的外围驱动电路、保护电路和缓冲电路的设计方案,介绍PM200DSA060在单相逆变器中的应用。
关键词：IPM：电路设计;PM200DSA060;逆变器
1 引言
智能功率模块(Intelligent Power Module,IPM)以开关速度快、损耗小、功耗低、有多种保护功能、抗干扰能力强、无须采取防静电措施、体积小等优点在电力电子领域得到越来越广泛的应用。以PM200DSA060型IPM为例。介绍IPM应用电路设计和在单相逆变器中的应用。
2 IPM的结构
IPM由高速、低功率IGWT、优选的门级驱动器及保护电路构成。其中,IGBT是GTR和MOSFET的复合,由MOSFET驱动GTR,因而IPM具有GTR高电流密度、低饱和电压、高耐压、MOSFET高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。
根据内部功率电路配置情况,IPM有多种类型,如PM200DSA060型：IPM为D型(内部集成2个IGBT)．其内部功能框图如图1所示,内部结构如图2所示。内有驱动和保护电路,保护功能有控制电源欠压锁定保护、过热保护、过流保护和短路保护,当其中任一种保护功能动作时。IPM将输出故障信号FO。
IPM内部电路不含防止干扰的信号隔离电路、自保护功能和浪涌吸收电路。为了保证IPM安全可靠。需要自己设计部分外围电路。
3 IPM的外部驱动电路设计
IPM的外部驱动电路是IPM内部电路和控制电路之间的接口,良好的外部驱动电路对以IPM构成的系统的运行效率、可靠性和安全性都有重要意义。
由IPM内部结构图可见．器件本身含有驱动电路．所以只要提供满足驱动功率要求的PWM信号、驱动电路电源和防止干扰的电气隔离装置即可。但是．IPM对驱动电路输出电压的要求很严格：驱动电压范围为13．5V~16．5V．电压低于13．5V将发生欠压保护．电压高于16．5V可能损坏内部部件;驱动信号频率为5Hz-20kHz,且需采用电气隔离装置。防止干扰：驱动电源绝缘电压至少是IPM极间反向耐压值的2倍(2Vces);驱动电流达19mA一26mA;驱动电路输出端的滤波电容不能太大．这是因为当寄生电容超过100pF时。噪声干扰将可能误触发内部驱动电路。
