IPM模块

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（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。

　　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）- maximum ratings

　　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）- recommended operating conditions

　　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

　　IF  FWD 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

　　VEC FWD正向电压  FWD正向电压

　　ton  开通时间

　　Trr FWD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

　　Vsxr SXR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

　　F pwm  PWM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*R     P=电机功率的额定值；OL=变频器过载因数

　　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℃