IPM驱动和保护电路的研究

电源技术论文IPM驱动和保护电路的研究摘要:介绍了IPM的基本工作特性和常用IPM驱动和保护电路的设计方法,并给出了一个驱动和保护电路的设计实例。关键词:IGBT(绝缘栅双极性晶体管)IPM(智能功率模块)PIC(功率集成电路)智能功率模块(IPM)是Intelligent PowerModule的缩写,是一种先进的功率开关器件,具有GTR(大功率晶体管)高电流密度、低饱和电压和耐高压的优点,以及MOSFET(场效应晶体管)高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。而且IPM内部集成了逻辑、控制、检测和保护电路,使用起来方便,不仅减小了系统的体积以及开发时间,也大大增强了系统的可靠性,适应了当今功率器件的发展方向——模块化、复合化和功率集成电路(PIC),在电力电子领域得到了越来越广泛的应用。本文以三菱公司PM100DSA120为例,介绍IPM的基本特性,然后着重介绍IPM的驱动和保护电路的设计。1IPM的基本工作特性1.1IPM的结构IPM由高速、低功率的IGBT芯片和优选的门级驱动及保护电路构成,如图1所示。其中,IGBT是GTR和MOSFET的复合,由MOSFET驱动GTR,因而IGBT具有两者的优点。IPM根据内部功率电路配置的不同可分为四类:H型(内部封装一个IGBT)、D型(内部封装两个IGBT)、C型(内部封装六个IGBT)和R型(内部封装七个IGBT)。小功率的IPM使用多层环氧绝缘系统,中大功率的IPM使用陶瓷绝缘。1.2IPM内部功能机制IPM的功能框图如图2所示。IPM内置驱动和保护电路,隔离接口电路需用户自己设计。IPM内置的驱动和保护电路使系统硬件电路简单、可靠,缩短了系统开发时间,也提高了故障下的自保护能力。与普通的IGBT模块相比