1、 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 1三菱電機 IPM（智能功率模块）应用手册 Intelligent Power Modules Application Manual 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 2目录 1 引言.5 2 IPM（智能功率模块）的一般认识5 2.1.功率电路之设计5 a. 关断浪涌电压 b. 续流二极管恢复浪涌 c. 接地回路 d. 减小功率电路之电感 2.2 吸收电路之设计6 a. 吸收电路
2、的类型 b. 吸收电感的作用 c. 母线电感的作用 d. 功率电路和吸收电路设计的建议 2.3 功耗设计8 a. 功耗的估算 b. VVVF变频器功耗的计算 c. 平均结温的估算 d. 瞬态温升的估算 e. 散热器之安装 3. IPM的前身-IGBT模块的使用11 3.1. IGBT模块的结构和工作原理 11 3.2. IGBT模块的额定值和特性.11 a. 最大额定值 b. 电气特性 c. 热阻 3.3. 特性曲线12 a. 输出特性 b. 饱和特性 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 3 c. 开关特性
3、 3.4 栅极驱动及模块的保护13 a. 驱动电压 b. 串联栅极电阻（RG） c. 栅极驱动所须功率要求 d. 栅极驱动布线注意 e. dv/dt保护 f. 短路保护 4. IPM智能功率模块的使用16 4.1. IPM的结构.16 a. 多层环氧树脂工艺 b. 铜箔直接铸接工艺 c. IPM的优点 4.2. IPM额定值和特性19 a. 最大额定值 b. 热阻 c. 电气特性 d. 推荐工作条件 4.3. 安全工作区21 a. 开关安全工作区 b. 短路安全工作区 4.4. IPM的保护功能21 a. 自保护特性 b. 控制电源的欠压锁定（UV） c. 过热保护（OT） d. 过流保护（O
4、C） e. 短路保护（SC） 4.5. IPM的选用 24 4.6. 控制电路电源 a. IPM 的控制电源功率消耗 b. 布线指南 c. 电路结构 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 4 4.7. IPM接口电路 25 a. 接口电路要求 b. 布线 c. 内部输入输出电路 d. 连接接口电路 e. 死区时间（Td） f. 故障信号 FO输出的使用 g. IPM 的一般应用 h. 一般变频系统的结构 IPM 多功能控制板 MCU 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-6476
5、4189 http:/jia- Email: 51 引言: 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
6、定。 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 62 IPM（智能功率模块）的一般认识 2.1 功率电路之设计 a. 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。 1. 2. 图1是半桥感性负载电路，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
7、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=LPdi/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。 b. 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 LPdi/dt. c. 接地回路 当控制信号（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
8、IGBT 导通。下图描述了避免接地回路的噪声。 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 7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。 d. 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） 2.2. 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。 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-647641
9、89 F：021-64764189 http:/jia- Email: 8 大电流三相变频器主回路布局 a. 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（=T/3=1/3f）. 图 C：大电流应用电路。 图 D：能有效控制瞬变电压，寄生震荡及噪音。不过高频应用欠佳。 b. 吸收电感的作用： 此图中V=LSdi/dt（关断电压波形） LS=吸收电路的寄生电感；di/dt=关断瞬间或恢复瞬间的 di/dt 由此可见大功率 IGBT 电路必须采用低感吸收电路。 c. 母线电
10、感的作用： 设初试浪涌后随着吸收电容的充电，第二次瞬间电压为V2 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 9 则：1/2LP I =1/2C V2 （P=母线电感，I=工作电流，C=吸收电容；V2=吸 收电容峰值； ） 则 C=LPI / V2 d. 关于功率电路和吸收电路的几点建议 因为电容量和母线电感成正比，所以降低母线电感就能减少吸收电容。 双单元模块吸收电路 六，七单元模块吸收电路 推荐吸收电路取值表 2.3. 功耗设计 a. 功耗估算 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021
11、-64764189 http:/jia- Email: 10 通态损耗： 通态总功耗=饱和压降*通态电流。 在感性负载中，可以近似的通过 VFM*续流二极管平均电流值来计算续流二 极管功耗。 开关功耗： 当 PWM 信号频率高于 5KHZ 时功耗会显著增加。 得到最精确的方法是测量 IC 和 VCE 的波形。将此波形逐点相乘即得到功耗 的瞬时波形，此波形是以焦耳/脉冲为单位的开关能量，该面积用作图积分来 计算。总开关功耗是开通及关断的功耗之和。平均功耗是单脉冲开关能量与 PWM 频率相乘得到的。 即：PSW=FPWM（ESW（on）+ESW（OFF） ） b. VVVF 变频器功耗计算 在变
12、频器应用中 IGBT 的电流和占空比经常变化，下面公式可以应用时估算。 通用变频器主电路及输出波形 AIGBT 的功耗 B.每一个 IGBT 开关的损耗 C每一个 IGBT 的总功耗 D二极管功耗 E每一臂的功耗 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 11 符号注释： ESW(on)：T=125C;峰值电流 ICP下，每个脉冲对应的 IGBT 开通能量。 ESW（off） ：T=125C；峰值电流 ICP下，每个脉冲对应的 IGBT 关断能量。 FSW：变频器每臂的 PWM 开关频率（通常 FSW=FC） 。
13、 ICP：正弦输出的电流峰值。 VCE（sat）:T=125C;峰值电流 ICP下，IGBT 的饱和电压。 VEC：IEP情况下，续流二极管的正向压降。 D：PWM 信号占空比。 ：输出电压与电流间的相位角。 （功率因数=COS ） c. 平均结温的估算 IGBT 的最大结温是 150C，在任何情况下都不能超过该值。 Rth可以在数据手册中查到。 Rth(j-c)=标定的结壳热阻。 TJ=半导体结温。 PT=器件的总平均功耗（PSW+PSS） TC=模块的基板温度。 热计算方法 d. 瞬态结温升的计算 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 htt
14、p:/jia- Email: 12瞬态热阻特性（IGBT 部分） 瞬态热阻特性（FWD部分） e. 散热器的安装 请在散热器表面使用导热膏脂。 安装时应受力均匀，避免用力过度而损坏，按下图顺序操作。 推荐导热膏制造商 型号 Shinetsu G746 Dow corning DC340 P ow er D evice inc T herm .-strate 3 IGBT的使用 3.1 IGBT模块的结构和工作原理 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 13GT R MOS F E T IGB T IGBT
15、是通过栅极驱动电压来控制的开关晶体管，工作原理同 MOSFET 相似， 区别在于 IGBT 是电导调制来降低通态损耗。 3.2. IGBT模块的额定值和特性 a.最大额定值 额定值是 IGBT， IPM 模块运行的绝对保证,所谓最大值是器件的极值,在任何情况 下都不能超过其范围. 符号 参数 定义 VCES 集电发射极阻断电压 栅极-发射极短路时,允许的断态集-发极最高电压. V GES 栅极-发射极电压 集-发短路时,允许的栅极-发射极最高电压.I C 集电极电流 最大直流电流 I CM 集电极峰值电流 集电极极值 IE FWD电流 最大允许FWD直流电流 I EM 续流二极管峰值电流 最大
16、允许FWD峰值电流 P C 集电极功耗 TC=25度的情况下,每个IGBT开关最大也许的功率损耗. Tj 结温 工作期间IGBT的结温 Tstg 储存温度 无电源供应下的允许温度 V iso 绝缘电压 基片与模块间最大绝缘电压. a. 电气特性 ICES 集电极-发射极漏电流 VCE=VCES和栅极-发射极短路条件下的IC VGE(th) 栅极-发射极阈值电压 VCE=10V的条件下,栅极发射极电压. IGES 栅极-发射极漏电流 VGE=VGES和集电极-发射极短路条件下IG VCE(sat) 集电极-发射极饱和压降 IGBT的通态电压 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189
17、 F：021-64764189 http:/jia- Email: 14 Cies 输入电容 集电极-发射极短路条件下栅极-发射极电容 Coes 输出电容 栅极-发射极短路条件下集电极-发射极电容 QG 栅极总电荷 VC=0.5 或 0.6Vces;额定 IC；VGE=15V条件下的栅极总电荷。 Id(on) 开通延迟时间 开关时间 tr(on) 开通上升时间 开关时间 Tf 关断下降时间 开关时间 Td(off) 关断延迟时间 开关时间 VEC FWD正向电压 在额定电流下的续流二极管正向电压 Trr FWD恢复时间 换流时续流二极管反向电压 Qrr FWD反向恢复电荷 额定电流和di/d
18、t=-1EM/us下，续流二极管反向恢复电荷。 c.热阻 符号 参数 定义 Rth(j-c) 结对外壳的热阻 每个开关管，结同外壳之间的热阻最大值。 Rth(c-f) 接触热阻 每个开关管外壳与散热器之间的热阻最大值。 3.3. 特性曲线 a. 输出特性 IGBT的输出特性是指在一定的 VGE值下，产生某一特定的 IC同 VCE的相互关系。 典型的输出特性 b. 饱和特性 VCE(sat)IGBT 饱和压降是结温，集电极电流和栅极-发射极的函数。VGE的增加会加 大沟道的电导，从而降低 VCE（sat）. 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 h
19、ttp:/jia- Email: 15饱和压降与 IC的关系 c. 开关特性 开关时间： Ton=td(on)+tr ; Toff=td(off)+tf; 典型的半桥开关特性 3.4 栅极驱动及模块的保护 a. 栅极驱动电压： IGBT需要栅极电压使集电极和发射极之导通。 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 16典型的 IGBT 栅极驱动电路 开通时建议用 15V10%的正栅极电压，该电压足以使 IGBT 完全饱和。在任何 情况下不应超过（12V-20V）的范围。 为了保证不会因为 di/dt 噪声产生误
20、开通，故采用反偏压（-5V 至-15V）来作为 关断电压。 b. 串联栅极电阻 RG IGBT 的开通和关断是通过栅极电路的冲放电来实现的，数值较小的电阻使栅极 电容的冲放电快，从而减小开关时间和开关损耗。 开关时间与栅极电阻的关系 开关损耗与栅极电阻的关系 c. 栅极驱动功率要求 IGBT 的开关消耗栅极电源的功率，此功率受栅极驱动负，正偏压的差值VGE， 栅极总电荷 QG和工作频率的影响。 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 17IGBT 开关时的栅极总电荷 电源最小峰值 电源的平均功率 其中： QG=
21、栅极总电荷，F=开关频率； d. 栅极驱动布线的几点考虑： 栅极驱动布线对防止寄生震荡，减慢栅极电压的上升，减少噪声损耗，降低栅极 欠压保护次数有重大影响。 e. dv/dt 的保护 关断时的 IGBT 由于反并联二极管的恢复过程其 dv/dt 在集电极与栅极间电容内 产生电流，流向栅极驱动电路。 为了防止误导通必须在关断时加足够的负偏压，且 RG 为一个较低值，LG 应为 最低值。 f. 短路保护 一般的短路检测方式是电流传感法或 IGBT欠饱和保护。 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 18短路保护一般
22、示例 4IPM智能功率模块的使用 41IPM 的结构 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。 1单元IPM原理图 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 191单元 IPM封装 内置一个 IGBT管 2单元 IPM原理图 2单元 IPM封装 内置2个串联 IGBT管 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 20六单元 IPM原理图 六单元 IPM封装 内置六单元 IGBT 七
23、单元 IPM原理图 七单元 IPM封装 三相全桥加一只泻放管 a. 多层环氧树脂工艺 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 21 小功率 IPM采用一种基于多层环氧树脂粘合的绝缘技术。 b. 铜箔直接铸接工艺 中大功率采用陶瓷绝缘结构。 c. 智能功率模块的优点 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
24、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。三菱 IPM 以其高可靠性， 使用方便赢得越来越大的市场。 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 22 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
25、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 10s时，将截止驱动信号。 8） IPM
26、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。 4.2. IPM额定值和特性 IPM 的数据手册分为三个部分： 最大额定值（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 a. 最大额定值 逆变部分 符号 参数 定义 VCC 供电电压 加于P-N之间的最大
27、直流母线电压 VCC （pp） 供电电压峰值 加于P-N之间的最大允许开关浪涌 VCES 集电极-发射极电压 关断时集电极到发射极最大允许峰值电压 IC 集电极电流 TC=25时，最大允许集电极和FWD直流电流 ICP 集电极电流峰值 TC=25时，最大允许集电极和 FWD峰值电流 PC 集电极功耗 TC=25时，每一个开关 IGBT 的最大允许功耗 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 续流二极管最大允许方向电压 IF FWD正向电压 TC=25时，续流二极管最大允许直流电流 控制部分 VD 供电电压 最大允许控制电压 VCIN 输入电压 输入脚
28、1和地（C）之间最大允许电压 VFO 故障输出电压 FO和地之间最大允许电压 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 23 IFO 故障输出电流 FO的最大允许电流 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之间的最大允许母线电压 TC 模块外壳的工作温度 基板最大允许壳温 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最大绝缘耐压 热阻 Rth(j-c) 结壳之间的热阻 每一 IGBT 或 FWD的结壳之间的最大热阻 Rth(c-f
29、) 接触热阻 每一开关单元的外壳和散热片之间的最大热阻 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）
30、 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
31、Vsxr SXR输出端子 用于驱动光耦的电压 c.推荐工作条件 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 24 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 4.3. 安全工作区 IPM内置栅极驱动电路和保护电路可以对超出 IGBT安全工作区的
32、运行模式加以 保护以免模块受损。 a. 开关安全工作区 开关安全工作区是重复关断运行时最大允许瞬时电压电流。 I OC， VCES， VCC，3个指标根据数据手册 都不超过其规定值则工作在安全工作区内。 b. 短路安全工作区 只要满足数据手册给出的技术指标一般不 会损坏。 4.4. IPM的保护功能 V IN 欠压 驱动 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 25FO C 如果 IPM 其中有一种保护电路工作，IGBT 就关断并输出一个故障信号 FO。 a. 控制电源欠压锁定（UV） 如果某种原因导致控制电压
33、符合欠压条件，该功率器件会关断 IGBT 并输出故障 信号。如果毛刺干扰时间小于规定的 Td（UV）则不会出现保护动作。 b. 过热保护（OT） 在绝缘基板上安装有温度探头，如果超过数值IPM会截止栅极驱动，直到温度恢 复正常(应避免反复动作)。 过流 短路 过温 温度检测 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 26c. 过流保护（OC） 如果 IGBT 的电流超过数值并大于时间 toff(OC),IGBT被关断，典型值：10S 超过 OC 数值但时间小于 toff(oc)的电流并无大碍，故 IPM 不于理财
34、。当检测出过电流时， IGBT会被有效的软关断。 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 27d. 短路保护（SC） 当发生负载短路或上下臂直通时， IPM立即关断 IGBT并输出故障信号。 新型 IPM 采用了实时电流检测技术 RTC（real time current control circuit）技术，使响应时 间小于 100nS。 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 28不带 RTC 技术的波形 带 RTC 技术的
35、波形 45IPM的选用 选用 IPM 第一：根据IPM的过流值确定峰值电流。 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 *PF*3*VAC R=电流脉动因数； =变频器效率； PF=功率因数； VA C =线电压表定值； 第二：适当的热设计保证结温永远小于 150 46控制电路电源 a. IPM 控制功率消耗 控制电路电流 ID与开关频率 FC有关； 600V IPM 控制电流（mA） 1200V IPM 控制电流(mA) 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- E
36、mail: 29b.布线指南 六个或七个 IGBT 单元的 IPM 四组隔离的供电电源， 两单元或一单元的则在三相 大功率中需要六组隔离电源，以避免噪声。 IPM 的控制电源端子应接一个至少 10F的退耦电容， 该电容帮助过滤共模噪声 并提供 IPM 栅极电路所须电流。 c. 电路结构 目前有多种开关电源可提供给不同用处的客户。 47接口电路 a. 接口电路达到要求 低电平开通高电平截止。 b. 布线指南 接口电路设计主要考虑的是 dv/dt 噪声耦合问题。 不应把 PCB板上走线布的太过靠近，否则开关使电位发生变化。必须屏蔽！ 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：0
37、21-64764189 http:/jia- Email: 30推荐光耦：tPLH,tPHL10K V / S; 推荐型号： HCPL4504 ，在光耦合端接一个 0.1F的退耦电容。 控制端上拉电阻应尽可能小以避免高阻抗 IPM 拾取噪声，但又要足够可靠地控制 IPM。 低速光耦可用于故障输出端和制动输入端。 实际应用中某些开关可能不需要用，但输入信号加上拉电阻以保持关断状态。 c.内部 IPM 输入/输出 C 控制电源 + 100pf 控制输入 故障输出 E 控制电源 GND 六合一，七合一封装的 IPM C 控制电源 + 100pf 控制输入 故障输出 屏蔽 屏蔽 屏蔽 屏蔽 U pF
38、 o U n F o V p F o V n F o W p F o W n F o 控制电源 数字地中层屏蔽 栅极控 制电路+5V 稳压栅极控 制电路 SXR 输出 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 31E 控制电源 GND 双管，单管封装的 IPM c. 接口电路的连接 把接口直接做在 PCB 板上可靠近模块输入脚以减少噪声 用于第三代 IPM 连接器示例 d. 死区时间（tdead） 为了防止上下臂直通要求在上下开通信号之间留时间，数据手册上规定了 2 种不同的值。 直接从 IPM 输入端测量的 t
39、dead; 光耦输入端的 tdead: 通过高速光耦可减小死区时间。 e. FO输出信号的使用 当 TFO=1.8mS（典型值）有效时，IPM 会关断开关并使输入无效。在 FO 结束后，自动复 位，同时使输入有效。在 FO输出时系统必须在 1.8mS内使 PWM 信号无效，等故障排除后 方可重新有效。 必须避免重复故障而导致结温升高损坏 IPM。系统可通过检测 tFO 时间长度来确定是过流 还是短路引起（1.8mS） ，过热时间会长一些。过热复位一般要等基板冷却到 OTR 以下需要 几十秒钟。 f. 七单元接口示例 引导脚 接插件 PCB 板 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-647641
40、89 F：021-64764189 http:/jia- Email: 32M57140L提供四组+15V隔离电源， M57140L 供电电源 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 33双单元 IPM 隔离接口电路 g. 功率器件的一些典型应用： PWM式 VVVF 变频器 PAM 式 VVVF 变频器 六单元， 七单元 PCB 板布 局 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 34大功率 UPS 小功率 UPS 直流司服（
41、数控机床，机器人） 直流短路器模块 电焊机（整流，逆变，快恢复二极管） 感应加热器 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 35型号 额定电流 旁路电容 PM30RSF060 30A 03F PM50RSK060 50A 047F PM75RSA060 75A 1F 七单元接口电路及设计参数 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 36 PM100RSA060 100A 1F PM10RSH120 10A 01F PM25RSB
42、120 25A 022F PM50RSA120 50A 047F 六单元 IPM接口电路 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 37 型号 额定电流 旁路电容 PM20CSJ060 20A 01F PM30CSJ060 30A 03F PM100CSA060 100A 1.0F PM150CSA060 150A 1.5F PM200CSA060 200A 2.2F PM75CSA120 75A 1.0F PM100CSA120 100A 1.0F 型号 额定电流 旁路电容（C1） 吸收电容（C2） 双单元 I
43、PM 接口 电路及设 计参数 上海嘉尚电子科技有限公司 T：021-64764189 F：021-64764189 http:/jia- Email: 38 （A） 600V耐压 PM200DSA060 200 47F 20F PM300DSA060 300 47F 30F PM400DSA060 400 68F 40F PM400DVA060 400 68F 40F PM600DSA060 600 68F 60F PM600DVA060 600 68F 60F 1200V耐压 PM75DSA120 75 22F 068F PM100DSA120 100 47F 15F PM150DSA120 150 47F 2F PM200DSA120 200 68F 30F
