IPMIGBT的若干应用问题

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IGBT基础和应用要求

分类情况
IGBT产品已从第一代的PT型发展到目前第四代的SPT 型(PT→NPT → Trench → SPT/CSTBT)，但各厂家不同代之间的技术定义不尽相同；从开关速度分有低速(≤8KHz)、中速(8－40KHz)和高速(40KHz以上)；封装方式主要有单管朔封和模块封装，两者都各有不同系列，特别是模块封装有单管、多管、PIM和IPM；从栅极技术特点分平面栅极和立体 (Trench)栅极；从基区电场行为的技术特点分有穿通型(PT) 、非穿通型(NPT)和软穿通型(SPT) 。
发展趋势
功率电路的发展要求仍然是高频化、高输出功率、高效和低噪声，由此而对器件提出的综合要求除了具有低损耗、高开关速度、高反向耐压、高dV/dt耐量、安全工作区宽等特点外，在低噪声（芯片技术与封装技术结合）和抗干扰方面有更进一步要求。 IGBT技术在过去的十几年内经历了快速发展阶段。目前芯片技术的主要特点是四种技术共存的局面，其中SPT技术正逐步取代NPT技术成为主流技术。已能批量提供SPT技术芯片的厂家是ABB、INFINEON和MITSUBISHI。未来3年内 Si材料IGBT芯片的综合性能将有进一步完善（UPS选型），
基本特性介绍
二、导通特性由于结构上的特点，IGBT的通态压降包含了驱动用 MOSFET的压降和P-N结的结压降之和，它与门极驱动电压有密切关系，在额定栅极电压范围内，电压降随栅极电压增加而减小。但应用上栅极电压的增加受短路时的集电极电流要求限制。和功率晶体管一样IGBT工作时引入了电导调制效应使导通压降得到减小，这一点还可以基本消除器件的额定电压对导通压降的影响。但是随着电导调制程度的增加使IGBT出现了擎住效应。通态压降的温度系数较小（深入一点可以讨论以下正温度系数和负温度系数问题）。

IGBT 是什么？应用领域都有哪些？

IGBT是什么？应用领域都有哪些？从功能上来说，IGBT就是一个由晶体管实现的电路开关。

当其导通时，可以承受几十到几百安培量级的电流；当其关断时，可以承受几百至几千伏特的电压。

家里的电灯开关是用按钮控制的。

IGBT作为晶体管的一种，它不用机械按钮，而是由别的电路来控制的。

具体点说，IGBT的简化模型有3个接口，有两个（集电极、发射极）接在强电电路上，还有一个接收控制电信号，叫作门极。

给门极一个高电平信号，开关（集电极与发射极之间）就通了；再给低电平信号，开关就断了。

给门级发出控制指令的电路称为控制电路，你可以理解为是一种“计算机”，只不过实际用的“计算机”通常是单片机或者是叫作DSP的微处理器，擅长处理数字信号，比较小巧，甚至对于一些很基本的应用，可能靠一些简单的芯片和电路就可以实现控制，无需编程。

但要注意的是，门级所谓数字信号的电压也需要10到20伏特，所以在控制电路和IGBT之间还需要一个小的“驱动电路”来进行信号的转换。

这种可以用数字信号控制的强电开关还有很多种。

作为其中的一员，IGBT的特点是，在它这个电流电压等级下，它支持的开关速度是的，一秒钟可以开关近万次。

换言之，IGBT开关频率可以达到10kHz级别。

GTO以前也用在轨道交通列车上，但是GTO开关速度低，所以现在只有在电压电流超过IGBT承受范围的场合才使用。

IGCT本质上也是GTO，不过结构做了优化，其开关速度和电压电流都介于GTO和IGBT之间。

另一方面，比IGBT开关速度更快的是大功率MOSFET，但其支持的电压电流均小于IGBT。

要这么快的开关干什么用？常见的强电只有50Hz的交流电，变压器能变它的电压，但是不能改变它的频率，更不能把它变成直流；另一方面，光伏电站发出的直流电，也无法转换为交流。

而利用IGBT这种开关，人们可以设计出一类电路，通过控制IGBT，把电源侧的交流电变成给定电压的直流电，或是把各种电变成所需频率的交流电。

IPMIGBT的应用问题含电路,布线设计

1.0E+07
Power Cycle of IPM (以DIP IPM为例）
1% 10%
1.0E+06
0.1%
Failure probability
Power cycle
1.0E+05
DIP-IPM power cycle is greatly effected by the junction temperature variation ∆Tj. To ensure a large power cycle with less failure probability, it is necessary to avoid steep temperature swing of chip temperature.
All Mitsubishi IGBT-Modules have square switching SOA up to double rated current
i
2xIc
Conditions:
collector current
Ic
2 VCC ≤ VCES 3
RG (min) ≤ RG ≤ 10 × RG (min)
1,000,000,000
NF series (under comfirmation)
100,000,000
Number of Cycles
10,000,000
F series
1,000,000
H series
100,000
Failure ratio;1%
10,000
1,000 1 10 Δ Tj [℃] 100 1000
ICP
t
Two module selection criteria

变频控制中 IGBTIPM 模块的选型问题

t
vEC
vout
iout
VEC
t
IEP : Max. peak emitter current =ICP
From application
IEP
iC
j
Power factor: cosj
From application
1-6
VEC @ IEP
From data-sheet
5) 续流二极管恢复损耗 (FWD recovery loss)
1-10
附录：三菱提供的IGBT-MODIPM功耗计算仿真软件
由于上述功耗计算是重点也是难点，三菱公司为此开发了一套关于 IGBT/IPM模块的功耗计算仿真软件，利用此软件便可方便地进行前述的计算与判断。同时此仿真软件也给出了一些对设计人员进行设计判断来说非常有用的参数曲线，如：在一定条件下，允许的最大负载峰值电流随开关频率的变化情况，结温随峰值电流的变化情况，等等。另外，计算出来的功耗还可用于进行散热器设计。客户可从下列有关网站下载此计算仿真软件：三菱电机半导体中文网站： /China/index.html
P ( Esw ( on ) Esw ( off ) ) f c sw
E
Esw(on) E
i
1

t
Tsw=1/fsw
i ICP ICP i
Esw(on) at ICP
From data-sheetsheet
fC : Carrier freq.
Rth(j-c)Q
ΔT(c-f)
功率模块的热等效电路
Rth(c-f)
Heat sink
1-8
ΔT(j-c)R
PD=PDC+Prr
Rth(j-c)R

IGBT的应用范围有哪些呢

IGBT的应用范围有哪些呢？IGBT是绝缘栅双极型晶闸管(IsolatedGateBipolarTransistor),它是八十年代初诞生，九十年代迅速发展起来的新型复合电力电子器件。

IGBT将MOSFET与GTR的优点集于一身，既有输入阻抗高、速度快、热稳定性好、电压驱动型，又具有通态压降低、高电压、大电流的优点。

功率从五千瓦到几百千瓦的应用场合。

IGBT器件将不断开拓新的应用领域，为高效节能、为新能源、工业自动化(高频电焊机,高频超声波,逆变器,斩波器,UPS/EPS,感应加热)提供了新的商机。

以下是最基本的使用说明。

(一)根据负载的工作电压和额定电流以及使用频率,选择合适规格的模块。

用户使用模块前请详细阅读模块参数数据表，了解模块的各项技术指标;根据模块各项技术参数确定使用方案，计算通态损耗和开关损耗，选择相匹配的散热器及驱动电路。

(二)IGBT模块的使用1.防止静电IGBT是静电敏感器件，为了防止器件受静电危害，应注意以下两点：①IGBT模块驱动端子上的黑色海绵是防静电材料，用户用接插件引线时取下防静电材料立即插上引线;在无防静电措施时，不要用手触摸驱动端子。

②驱动端子需要焊接时，设备或电烙铁一定要接地。

2.选择和使用①请在产品的最大额定值(电压、电流、温度等)范围内使用，一旦超出最大额定值，可能损坏产品，特别是IGBT外加超出VCES的电压时可能发生雪崩击穿现象从而使元件损坏，请务必在VCES的额定值范围内使用!工作使用频率愈高,工作电流愈小;源于可靠性的原因，必须考虑安全系数。

．②驱动电路：由于IGBTVce(sat)和短路耐量之间的折衷关系，建议将栅极电压选为+VGE=14～15V，-VGE=5～10V，要确保在模块的驱动端子上的驱动电压和波形达到驱动要求;栅极电阻Rg与IGBT的开通和关断特性密切相关，减小Rg值开关损耗减少，下降时间减少，关断脉冲电压增加;反之，栅极电阻Rg 值增加时，会增加开关损耗，影响开关频率;应根据浪涌电压和开关损耗间最佳折衷(与频率有关)选择合适的Rg值，一般选为5Ω至100Ω之间。

IGBT在应用中碰到的常见问题解决方法

IGBT在应用中碰到的常见问题解决方法1 引言80年代问世的绝缘栅双极性晶体管IGBT是一种新型的电力电子器件，它综合了gtr和MOSFET的优点，控制方便、开关速度快、工作频率高、安全工作区大。

随着电压、电流等级的不断提高，IGBT成为了大功率开关电源、变频调速和有源滤波器等装置的理想功率开关器件，在电力电子装置中得到非常广泛的应用。

随着现代电力电子技术的高频大功率化的发展，开关器件在应用中潜在的问题越来越凸出，开关过程引起的电压、电流过冲，影响到了逆变器的工作效率和工作可靠性。

为解决以上问题，过电流保护、散热及减少线路电感等措施被积极采用，缓冲电路和软开关技术也得到了广泛的研究，取得了迅速的进展。

本文就针对这方面进行了综述。

2 IGBT的应用领域2.1 在变频调速器中的应用［3］SPWM变频调速系统的原理框图如图1所示。

主回路为以IGBT 为开关元件的电压源型SPWM逆变器的标准拓扑电路，电容由一个整流电路进行充电，控制回路产生的SPWM信号经驱动电路对逆变器的输出波形进行控制;变频器向异步电动机输出相应频率、幅值和相序的三相交流电压，使之按一定的转速和旋转方向运转。

2.2 在开关电源中的应用［5］图2为典型的ups系统框图。

它的基本结构是一套将交流电变为直流电的整流器和充电器以及把直流电再变为交流电的逆变器。

蓄电池在交流电正常供电时贮存能量且维持正常的充电电压，处于“浮充”状态。

一旦供电超出正常的范围或中断时，蓄电池立即对逆变器供电，以保证ups电源输出交流电压。

ups逆变电源中的主要控制对象是逆变器，所使用的控制方法中用得最为广泛的是正弦脉宽调制（SPWM）法。

2.3 在有源滤波器中的应用［6］并联型有源滤波系统的原理图如图3所示。

主电路是以IGBT为开关元件的逆变器，它向系统注入反向的谐波值，理论上可以完全滤除系统中存在的谐波。

与变频调速器不同的是，有源滤波器pwm控制信号的调制波是需要补偿的各次谐波的合成波形，为了能精确的反映出调制波的各次谐波成分，必须大大提高载波的频率。

概述智能功率模块IGBT—IPM及其应用

1引⾔在⼤功率电⼒电⼦器件应⽤中，IGBT 已取代GTR 或MOsF 龃成为主流。

⼼盯的优点在予输⼊阻抗⾼、开关损耗⼩、饱和压降低、通断速度快、热稳定性能好、耐⾼压且承受⼤电流、驱动电路简单。

⽬前，由妇BT 单元构成的功率模块在智能化⽅⾯得到了迅速发展，智能功率模块(IPM)不仅包括基本组合单元和驱动电路，还具有保护和报警功能。

IPM 以其完善的功能和⾼可靠性创造了很好的应⽤条件，利⽤IPM 的控制功能，与微处理器相结合，可⽅便地构成智能功率控制系统。

IGBT ⼀IPM 模块适⽤变频器、直流调速系统、DC—DC 变换器以及有源电⼒滤波器等，其中富⼠R 系列IGBT ⼀IPM 是应⽤较⼴泛的产品之⼀。

2 IGBll_IPM 的结构 IPM Ⅱ模块有6单元或7单元结构，⽤陶瓷基板作绝缘构造，基板可直接安装在散热器上，控制输⼊端为2.54m 标准单排封装，可⽤⼀个通⽤连接器直接与印刷电路板相连。

主电源输⼊(P ，N)、制动输出(B)及输出端(u ，v ，w)分别就近配置，主配线⽅便;主端⼦⽤M5螺钉，可实现电流传输。

IPM 的结构框图如图l 所⽰，其基本结构为IGBT 单元组成的三相桥臂;内含续流⼆极管、制动⽤IG 明和制动⽤续流⼆极管;内置驱动电路、保护电路和报警输出电路。

IPM 共有6个主回路端(P ，N ，B ，u ，v ，w)、16个控制端，其中vccu 、vccv 、vccw 分别为u 、v 、w 相上桥臂控制电源输⼊的+端，GNDU 、GNDV 、GNDW 分别为对应的⼀端;Vinu 、vinV 、vinW 分别为上桥臂u 、v 、w 相控制信号输⼊端，vcc 、GND 为下桥臂公⽤控制电源输⼊;vinX 、vinY 、vinZ 分别为下桥臂x 、Y 、z 相控制信号输⼊端;vinDB 为制动单元控制信号输⼊端;ALM 为保护电路动作时的报警信号输出端。

图1 IPM 结构框图 R 系列IGBT—IPM 产品包括：中容量600v 系列50A ～150A 、1200v 系列25A ～75A;⼤容量600v 系列200A ～300A 、1200v 系列100A ⼀150A 。

第三章 IGBT模块和IPM功率模块

四、电压型逆变器引起短路故障的原因
1.直通短路桥臂中某一个器件(包括反并二极管)损坏。 2.负载电路短路在某些升压变压器输出场合，副边短路的情况 3.逆变器输出直接短路。
练习题
1.说明IGBT模块和IPM功率模块的含义。 2.叙述IGBT的栅极隔离有哪些功能？ 3.分析IGBT失效原因。 4.如何正确对IGBT进行使用和检修？
三、IPM的栅极隔离
如图所示为IPM模块典型栅极隔离电路，在IPM 模块外围要有相应的电子元件才能保证正确工作。
如图所示为IPM的电机驱动电路。
第三节 IGBT和IPM保护电路
一、ＩＧＢＴ失效原因分析
１. 过热损坏。２. 超出关断安全工作区引起擎住效应而损坏３. 瞬态过电流４. 过电压
第二节元件的IGBT驱动板实物，IGBT的驱动电路必须具备2个功能: (１)实现控制电路(低压部分)与IGBT栅极(集电极和栅极击穿，栅极可能成为高压部分)的电隔离； (２)提供合适的栅极驱动脉冲电压值使集电极和发射极充分导通和截止，因此要有开关变压器降压。
电力电子元件结构
二、IPM智能功率模块封装和符号
如图所示为IPM内部构造，IPM智能功率模块采用多层环氧树脂工艺，小功率IPM采用一种基于多层环氧树脂黏合的绝缘技术，铜箔直接铸接工艺，中大功率采用陶瓷绝缘结构。
IPM常用封装形式ａ)一单元IPM符号ｂ)两单元IPM符号ｃ)六单元IPM符号
二、IGBT管极性测量
判断极性首先将万用表拨在Ｒ ×１ｋ挡，用万用表测量时，若某一极与其他两极阻值为无穷大，调换表笔后该极与其他两极的阻值仍为无穷大，则判断此极为栅极(Ｇ)，其余两极再用万用表测量，若测得阻值为无穷大，调换表笔后测量阻值较小，在测量阻值较小的一次中，则判断红表笔接的为集电极(Ｃ)，黑表笔接的为发射极(Ｅ)。

IGBT模块

IGBT模块工作原理及使用中的注意事项来源： | 发表于：2009年04月13日1 IGBT模块简介IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor(绝缘栅双极型晶体管)的缩写，IGBT是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为MOSFET，输出极为PNP晶体管，它融和了这两种器件的优点，既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点，又具有双极型器件饱和压降低而容量大的优点，其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。

IGBT的等效电路如图1所示。

由图1可知，若在IGBT的栅极G和发射极E之间加上驱动正电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电极C与基极之间成低阻状态而使得晶体管导通；若IGBT的栅极和发射极之间电压为0V，则MOS 截止，切断PNP晶体管基极电流的供给，使得晶体管截止。

IGBT与MOSFET一样也是电压控制型器件，在它的栅极G—发射极E间施加十几V的直流电压，只有在uA级的漏电流流过，基本上不消耗功率。

实物图图1 IGBT的等效电路2 IGBT模块的选择IGBT模块的电压规格与所使用装置的输入电源即试电电源电压紧密相关。

其相互关系见下表。

使用中当IGBT模块集电极电流增大时，所产生的额定损耗亦变大。

同时，开关损耗增大，使原件发热加剧，因此，选用IGBT模块时额定电流应大于负载电流。

特别是用作高频开关时，由于开关损耗增大，发热加剧，选用时应该降温等使用。

3 使用中的注意事项由于IGBT模块为MOSFET结构，IGBT的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离。

由于此氧化膜很薄，其击穿电压一般达到20～30V。

因此因静电而导致栅极击穿是IGBT失效的常见原因之一。

因此使用中要注意以下几点：1.在使用模块时，尽量不要用手触摸驱动端子部分，当必须要触摸模块端子时，要先将人体或衣服上的静电用大电阻接地进行放电后，再触摸；2.在用导电材料连接模块驱动端子时，在配线未接好之前请先不要接上模块；3.尽量在底板良好接地的情况下操作。

应用IPM模块的优势与注意事项

探讨Discuss◎尹全杰杨代民应用IPM模块的优势与注意事项摘要：IPM（Intelligent Power Module），即智能功率模块，不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起，而且内部集成有过电压、过电流和过热等故障检测电路，内部含有高速低功耗的管芯和优化的门极驱动电路以及快速保护电路，即使发生负载事故或使用不当，也可以保证IPM 自身不受损坏。

IPM因其可靠性高，使用方便，特别适合于驱动电机的调速设计和各种逆变电源，但也有些事项需要注意。

关键词：IPM模块，智能功率模块，调速，变频一、IPM模块设计调速的优势随着工业制造水平的发展，IPM的生产技术得到了极大的发展，相信在不久的将来其生产成本一定可以与分离式元件相竞争。

当然，作为一个设计者，应该考虑整体产品的设计，而不是单一元器件，下面从性能、可靠性、综合成本几方面进行说明。

（一）性能方面（1）IPM提供高绝缘且维持良好散热性能的解决方案在使用传统分离式元件设计时，为了达到高绝缘与易导热的设计，需选用单价较高的绝缘垫片，同时也使生产作业变得复杂，且十分耗费组装的时间。

IPM打破传统设计思维，提供一个高绝缘且维持良好散热性能的解决方案。

（2）大幅降低线路布局的复杂度传统的设计因为元器件种类多，数量多，且要考虑布局的合理性和布线的合理性，所以线路布局比较复杂，采用IPM设计将大幅降低线路布局的复杂度，且稳定性更容易控制。

（3）内部整合的晶体有较相近的电性特性IPM可以直接在晶圆封装阶段解决组装异常控管的问题。

对系统组装比较严谨的厂商，每一个功率晶体在上线组装之前先测量出晶体的特性，生产组装时将特性相近的元件组装在同一块PCB板上，降低在大量生产时系统上因各元件参数的偏移所造成的潜在性问题。

IPM的制程由整片的晶圆开始，所以可利用邻近裸晶特性最为接近的方式，在贴片阶段便确保了同一颗模块内三相晶体特性的对称与匹配。

（4）能实时的反应各种异常的保护IPM的设计使得漏感得到了有效降低，这样可以减少异常讯号本身传输的延迟，同时也可降低滤波线路的常数，进而提升IC对异常讯号反应的速度，如此也可降低异常保护讯号无法及时动作所造成的失效率。

功率模块IGBT、IPM、PIM性能综述说明书

功率模块IGBT、IPM、PIM 的性能及使用时有关问题的综述1 IGBT主要用途IGBT是先进的第三代功率模块，工作频率1-20KHZ，主要应用在变频器的主回路逆变器及一切逆变电路，即DC/AC变换中。

例电动汽车、伺服控制器、UPS、开关电源、斩波电源、无轨电车等。

问世迄今有十年多历史，几乎已替代一切其它功率器件，例SCR、GTO、GTR、MOSFET，双极型达林顿管等,目今功率可高达1MW的低频应用中，单个元件电压可达4.0KV（PT结构）— 6.5KV（NPT结构），电流可达1.5KA，是较为理想的功率模块。

追其原因是第三代IGBT模块，它是电压型控制，输入阻抗大，驱动功率小，控制电路简单，开关损耗小，通断速度快，工作频率高，元件容量大等优点。

实质是个复合功率器件，它集双极型功率晶体管和功率MOSFET的优点于一体化。

又因先进的加工技术使它通态饱和电压低，开关频率高（可达20KHZ），这两点非常显著的特性，最近西门子公司又推出低饱和压降（2.2V）的NPT—IGBT性能更佳，相继东芝、富士、IR、摩托罗拉亦已在开发研制新品种。

IGBT发展趋向是高耐压、大电流、高速度、低压降、高可靠、低成本为目标的，特别是发展高压变频器的应用，简化其主电路，减少使用器件，提高可靠性，降低制造成本，简化调试工作等，都与IGBT有密切的内在联系，所以世界各大器件公司都在奋力研究、开发，予估近2-3年内，会有突破性的进展。

目今已有适用于高压变频器的有电压型HV-IGBT，IGCT，电流型SGCT等。

2 关断浪涌电压在关断瞬时流过IGBT的电流，被切断时而产生的瞬时电压。

它是因带电动机感性负载(L)及电路中漏电感(Lp)，其总值L*p = L + Lp则Vp* = Vce + Vp而Vp = L*p di/dt在极端情况下将产生Vp* Vces（额定电压）导致器件的损坏发生，为此要采取尽可能减小电感(L)，电路中的漏电感(Lp)—由器件制造结构而定，例合理分布，缩短到线长度，适当加宽减厚等。

智能功率模块IGBT—IPM及其应用

３６报警输出功能．在下桥臂侧各种保护动作闭锁期间，输出报警信号，如控制输入为ＯＮ状态，即使闭锁期已结束，报警输出功能也不复位，等到控制输入变
为ＯＦＦ时，报警复位，保护动作解除。
Ｓｅｐｔｍｂｅ２００２ｅｒ
图１Ｐ结构框图ＩＭ
ＳｍｉｏｅｃｎｄｕｔｒＴｃｎｏｏＶ１２７Ｎｏ５ｃｏｅｈｌｇＦｏ．９３
维普资讯ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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ＡＬＭ为保护电路动作时的报警信号输出端。Ｒ系列ＩＧＢＴ— Ｐ产品包括：中容量６０ＩＭ０Ｖ５～１０系列，１０Ｖ２～７Ａ系列；大容量０Ａ５２０５５６００３０系列，１０Ｖ１０１０系列，０Ｖ２００Ａ２００～Ａ５共计２多个品种。０间停止工作。
分别为上桥臂ｕ、Ｖ、ｗ相控制信号的输入端，Ｖｃ．ＧＮＤ为下桥臂公用控制电源输入；ＶｉＸ、ｃｎＶｉＹ、ＶｉＺ分别为下桥臂ｘ、Ｙ、ｚ相控制信号ｎｎ
的输入端；ＶｉＤＢ为制动单元控制信号输入端；ｎ
功率模块（ＰＭ）仅包括基本组合单元和驱动电Ｉ不
路，还具有保护和报警功能。ＩＭ以其完善的功Ｐ能和高可靠性为我们创造了很好的应用条件，利用ＩＭ的控制功能，与微处理器相结合，可方便Ｐ

变频器维修中关于IPM烧毁问题

1.关于变频器干扰问题:变频器在运行时就好象一台功率强劲的干扰器，干扰的源头就在输出模块的6个IGBT管上，有的变频器开关电源也会造成一定的干扰，电源线及电机线就是干扰器的天线，地线接地不良则干扰信号也可通过接在外壳的地线发出去，线路越长则干扰范围就越大，不仅干扰周围的电子设备，也可干扰变频器本身！有的变频器在防止干扰信号辐射及输入下了一定的工夫，变频器不会经常误动作，一些偷工减料的变频器则有时因干扰问题令你头痛！如果你的控制系在使用变频器的同时还有一些靠模拟信号、脉冲信号通讯的电子设备，如电脑，人机界面、感应器等，你在选购变频器及布线时就要很小心。

防干扰有很多措施，如加电抗器、滤波器、控制线加磁环，用屏蔽线（没有屏蔽线的要把控制线绞在一起）、变频器放在铁柜里（变频器是铁壳比较好），进出电源线套在铁管里，控制线不要与电源线一起走线，布线纵横有序、调低载波频率、接地良好，很多变频器控制线公共端并不能接地（很多人接了）！检查变频器对周围干扰有多大也很简单，请你带上一个小收音机！防止变频器干扰有时是一个复杂的问题，还要结合现场情况，有时搞了几天都没搞好！有时搞好了还不明原因2.很多人打来电话，说到富士G9变频器没显示确实是开关电源小电容22u/35v老化所致！3.我们才发现问题就出在变频器装在震荡很大的生产线上,紧固模块的螺丝大多松了!这样由于模块散热不好而烧掉!其实变频器说明书都有强调这问题,只不过很多人不知道其后果而没有去关注!4.变频器输出模块完全短路（变频器没有快熔）5.模块烧坏大多数与驱动不正常有关系，但驱动电路中比较容易老化或受伤小元件（小电容、光耦、稳压管）普通电工是比较难检测出来，能全都换新的是最好不过！6.我们在充电接触器线圈（控制端）并上一个滤波器，收到明显效果！同样道理，在变频器附近的接触器也会对变频器产生干扰，如果接触器经常动作则更应加上滤波器！7.电解电容是比较容易老化的元件，老化的一个特征是容量隆低，如果你身边没有电容表测量，你可用比较法测量，另拿一个容量相同（耐压可以不同）的电容来比较，用指针万用表的电阻档测量电容的电阻，万用表的指针会摆动一个角度，容量越大这角度就越大！第二次测量时要把电容放电（两个脚短路一下）！8.关于用光耦PC929作驱动的电路特点：因为这电路带有反馈检测回路，就是分别从输出三相（Eu、Ev、Ew）取回信号与驱动信号进行比较，当检测到变频器输出不正常时，则通过一个光耦向主板发出一个高电平信号，变频器马上切断驱动信号并显示“过流”或“IGBT短路”故障，这个保护相当快，有这电路的变频器不太容易烧模块，但问题是当这变频器的驱动元件性能不稳定，如小电容、光耦老化、开关电源有轻微不正常而影响驱动工作时，变频器总是误报警（SC），由于故障不明显，有时要检查大半天才找出原因，所以用PC929作驱动时一定要保证驱动电路小元件的的质量，不然变频器使用一段时间后会出现这通病！我看过有几个牌子的变频器就是这样的！9.检查地线接地是否良好也很简单，用一个100W/220V的灯泡接到相线与地线试一下，看其亮度就知道！10.有的电工搞不清楚“线电压”及“相电压”，本来有一台380V输入的变频器坏了，他认为380V的相电压是220V，所以他购货单上写明“三相220V输入的变频器”，变频器买回来通电后发出巨响！这情况变频器新手最易发生，我就见过三次！11.快容大多数是装在大电解电容的后面，有极少数变频器是装在输入端，这样的作用不大，因为只要大电容里面的电能就足以使变频器在模块短路时发生爆炸！压敏电阻很少变频器有装在直流回路上（这是第一道“过压”防线，应尽量靠输入端装），如果装在直流回路上则最好装在快熔后面！12.关于变频器的几点补充说明：1.变频器只会降压,不能升压。

ipm 模块电流过大。

摘要：1.IPM 模块电流过大问题概述2.IPM 模块电流过大的原因分析3.IPM 模块电流过大时的解决措施4.预防IPM 模块电流过大的方法正文：1.IPM 模块电流过大问题概述IPM 模块，即智能功率模块，是一种集成了驱动电路和IGBT 的半导体器件。

在工业控制、电力电子、交通运输等领域有着广泛的应用。

然而，在使用过程中，可能会出现IPM 模块电流过大的问题，导致设备运行异常，甚至损坏。

本文将针对IPM 模块电流过大这一问题进行详细分析，并提供相应的解决措施。

2.IPM 模块电流过大原因分析IPM 模块电流过大可能是由以下几个原因导致的：a) 负载过大：当IPM 模块所驱动的负载超过其额定负载时，会导致电流过大。

b) 驱动电路故障：IPM 模块的驱动电路出现故障，如晶体管损坏、电阻变值等，可能引起电流过大。

c) IGBT 损坏：IPM 模块中的IGBT 器件本身存在缺陷，如内部短路、开路等，也可能导致电流过大。

d) 过压或欠压：当输入电压过高或过低时，可能导致IPM 模块的电流过大。

e) 环境温度过高：IPM 模块所处环境温度过高，使其散热不良，可能导致电流过大。

3.IPM 模块电流过大时的解决措施针对IPM 模块电流过大的问题，可以采取以下措施进行解决：a) 检查负载：检查设备负载是否过大，适当减轻负载，避免超过IPM 模块的额定负载。

b) 检修驱动电路：对IPM 模块的驱动电路进行检修，更换损坏的元器件，确保电路正常工作。

c) 更换IGBT：如果发现IPM 模块中的IGBT 损坏，应及时更换，以确保模块正常工作。

d) 调整输入电压：检查输入电压是否过高或过低，适当调整，使其稳定在正常范围内。

e) 改善散热条件：提高IPM 模块所处环境的通风散热条件，确保其正常工作温度。

4.预防IPM 模块电流过大的方法为避免IPM 模块电流过大，可以采取以下预防措施：a) 合理选择IPM 模块：根据实际应用需求，选择适当容量和额定电流的IPM 模块。

IGBT在离子注入机中的应用问题

IGBT在离子注入机中的应用问题的应用问题蔡先武田小海中国电子科技集团公司第四十八研究所410奉文蛄合强流艇离子注几机中电源实制,对绝肄栅双垭晶l傩菅(18日T)的特性,短路安全工作区,橱挺驱毒I和可靠保护舟剥进行了论述提出了一种完善的栅枉骚动和雄护方案强流氧离子往九机;JGBT{s0I{scsOA栅挺驵动:保护魉醚萄啊—■——睫越■衄l附Inthe口中.oaN~edwt扫epr~.ctI舯岫Pp时ofhighcur嘲ti啊妇mr,telmr,SCSOA,gat,P.—riveafⅢtel诅I口阳t口卸ofIAsul~l;ienG§船聊曲rt嘲辟峭0拥矗嘲蜘.廿le时perp伸0B$^I)erfe船tfd砰t龠lyemc翻■■——●●■■—————唰hiSh~cLcrerttI咖m'}B日i.SOl{SesO^;1.唁SOl(SiliconOnInsu[ator)材掌斗用-j:制造高速,高集成度,高温低压,低功耗和抗辐照器件,突破了体硅及其集成电路的限制.破称为一:十一世纪的硅集成电路技术".作为soI材料主流制备方法,注氧隔离(SIMOx)技术需太剂量氧离子【1.3—2.0×【Ol8ion/cm2)高温往人,持续十儿甚至几十个小时的注人时间,对离注入机的可靠性提出越来越高的要求特}川足强流离子注人中,吸极,加速电源,输出高电压,大电流.经常还处于负载短路,高压打火等恶劣j二作状况,这要求电源本身必须可靠,耐冲击强流氧离子注入机众多电源如:吸楹,加速电源,加热电源,微漱磁控管电源.靶室电机电源,均采用IGBT功率器件.在开关电源,以及要求快速.低损耗的领域.IGBT有取代MOSFET和GTR的趋势.这样.分析』GB下特性.设计优良的驱动和保护电路显得尤为重要2IGBT特r陛IGB1'的等效电路,如图I所示.由图la可以看出[GBT是一种投机理复合器件J(DouleMechanismDice),集MOSFET和GTR优点干一身.既具有输人阻抗高,速度快,热稳定性好,且驱动电路简单,驱动电流小等特点,义具有通态压降小.峰值电流容量可达约额G———_J定值l0倍等优点图b适合短路情况分析用,3.短路安全工作区(SCSOA)[:I强流氧离子注人机中,开关电源均要求所用的开关器件可经受得住系统输出的短路而无损伤,IGBT的短路承受能力,考虑了如下两种情况:1)IGBT直接开通至短路.电路如图2中(a)所示.2)一个已经开通的IGBT实行负载短路或对地短路,电路如图2中(b)所示第一种情况,IGBT的开通,极电极电流Tc的韧始上升速度取决干线路的电感LI.此电感可是变压器漏感,市线电感或输出滤波电感,当L1充电时.VCE』,然后再恢复到接近Vcc的水平,dr/dt通过反向反转电容耦合至栅极,使Vge瞬时升高第二种情况,增加的短路电流使IGBT的集电报发射强电压从VcefsaI)增加到几乎总电压Vcc,力图使,拳片解饱和,IGBT解饱和期间的dv/dt会比第一种情况下高,造成Vge同样瞬时升高.这情况下的短路电流可比第一种情况下高得多.电路设计,偏压,Rg的选配,可限制其大小.为防止IGBT的毁坏.必须在规定的时间内(小于l0us)切断这个电流.短路时外加电压Vcc增加,Tj升高.Tsc增长,栅极驱动电阻Rg减小都会使scsoA减小,scs0A是一种不可重复的容量,H系列IGBT模块可经爱多至l00改/s的短路,在短路图1IGBT的等效电路(b)圈2IGBT短路情况分析/V中国科技信息2Oo6年第12期cHINAscJ眦EAND11Ec卜)I舶YlofMATl0NJun.2o06(a)日本CM100DY-24H(b)德国SKM100GB123D图3.短路安全工作区(SCSOA)时,IGBT运行IU轨迹必须限制在IGBT的SCSOA内.图中,由于厂家工艺不同,IGBT的SCS0A差别很大,图(a)在高压大电流区收缩成圆弧形,而图(b)中IGBT的短路自限制能力强,有较好的方形SCSOA.4,IGBT的栅极驱动IGBT的应用的关键问题之一是驱动电路的合理设计,IGBT的开关特性和安全工作区随栅极驱动电路的变化而变化,因而驱动电路性能优劣,直接关系整个部件的性能.4.1栅极驱动电路正向驱动电压+Vge增加,导通压降Vce,开通损耗下降,但经常处于短路状态的设备,如吸极电源和高压电源,在负载短路过程中,IGBT的集电流随+Vge的增加而增加,这样,IGBT所能承受短路脉宽Tsc变窄.因此,不同的实际应用中,IGBT的正向驱动电压需要折衷考虑适当的值.如在吸极电源中取+V~-i0V,而在加热电源中取+Vge-15V.4.2极驱动电路对di/dt和dV/dt的考虑栅极驱动电压脉冲要有充分的上升率和下降率,这样有利于缩短开关时间和减小开关损耗.但在实际应用中,因变压器漏感,输出滤波电感和引线电感的影响,大电流开关时,将在电路中产生尖峰电压Ldi/dt,可能引起IGBT误开通,或是IGBT的电压击穿.Rgf,则dv/dt增加,这样选择合适的栅极驱动电阻Rg,配合IGBT自身的dv/dt吸收电路来综合考虑,可防止在IGBT开关过程中,越过元器件耐受的dv/dt极限.在半桥开关负载电路运行时,处于关断状态下的IGBT,由于与其反并联的二极管的恢复过程,将承受C—E电压的急剧上升率,此静态dv/dt通常比IGBT关断时Vce的上升率高.此dv/dt在集电极栅极间电容内产生电流,流向栅极驱动电路,如图4所示:ID—CCG×dv/dtVGE._(RGl+RG1)ID+(LGl+LG2)dID/dt VGE(off)虽然处于关断状态,栅极为反向偏置,由于栅极电路的阻抗,该电流I令U增加,趋向V(th)一阀值电压,当V>V(th)时,则该IGBT将被开通,导致的桥臂短路.为了防止误导通,必须注意以下几点:a)必须在断态时加一个足够的负栅压图4关断状态下的IGBT栅极电路分析值VGEf0FF)>5V.b)在关断状态时,Rg应为一个较低值,如在吸极电源中采用一快速恢复二极管与Rg反并联,由反并联二极管提供关断时的放电通道.C)栅极驱动电阻,电感应减至最小,这就要求布线最短,引线时使用双绞线.4.3LC一14强流离子注入机中的电源驱动方式:高压,磁控管电源,加热电源均为脉冲变压器驱动方式,它的优点是电路简单,单个脉冲变压即可驱动全桥或半桥中所有IGBT,简化了电源结构,同时其传输脉冲频率高,达几百KHZ.其缺点是由于漏感及集肤效应存在,较难绕制,容易出现Vge振荡,同时驱动电路本身不能对被驱动IGBT进行欠饱和,及过电流保护.而厚膜电路,如三菱公司的M57959AL和CONCEPT公司的IHD680,这种驱动厚膜电路除可对IGBT 进行隔离驱动外,还能对IGBT进行过流检测,并实现降栅压软关断,且能输出故障信号,已分别在两台吸极电源中应用.5.IGBT的保护IGBT由于控制回路,驱动电路的故障或干扰引起误动,造成一个桥臂中的两个IGBT同时开通,另外在LC～14强流离子注入机运行中,吸极和主加速电源输出高压大电流,同时还经常工作于负载短路——保护——恢复状态.为保证IGBT在长期恶劣的条件下也不失效,这就要求电源有完善的故障检测与保护环节,及时检出过流故障并迅速切除.由于M57959AL及EXB841均有保护盲区(23us),采用这种保护方式,开始时的最大短路电流无法实现可靠保护,极易因电流过大而造成IGBT发生锁定,使IGBT运行超出SCSOA 而损坏,影响电源的可靠性,下面提出了一种比较理想的过电流保护方法.过电流保护原理——集一射极电压识别法3】::!{j,图5IGBT的通态饱和压降与集电极电流关系298一运苇ll专图6过流保护的识别原理由圈5所示可知:IGBT的通态饱和压降Vce(~t)与集电极电流Ic近似成线性关系,这样利州Vce(sat)的大小即可判断IGB_r的集电极电流的大小.另外中可看}H.随结温5t.高,Vce(s8t)也]:卜高.这有利于对过电流识别.圄6为过流信号的识别方法,当驱动信号和Vce均为高电平时.输出过流信号.保护电路立即进行降棚压延时搜索软关断保护过程,保护过流的IGBT,"立即降栅压使过电流值不超过最大允许短路电流.选样可以避免IGBT出现锁定损坏.栅收电压Vge与短路电流Isc,~H短路允许时间tsc之间的关系如图7所示.由图可知,当Vge从I5V降至l0V时,短路电流从250A降至IOOA,短路允忤时间【sc从5us升至25US这样就延长丁故障检测"时间.同时降低di/dt如果故雌仍然存在,0立即关断IGBT,切除故障如果是"假过电流现象,则让电路恢复正常工作短路保护工怍波形及电路示意图见图8和图9;L述电路和驱动电路簋成,则可以II{/1,1巧\}?讣,/\图7栅极电压vge与短路电流Isc和短路允许时间ts~之间的关系(IGBT:IRGPC40F)寅现对IGBT日J靠驱动和保tf,,笔者曾利用厚膜电路HL403B在开关电源中作棚极驱动和无栅降延迟过流保护,效果不错.沟确保电源呵靠,在吸极电源和主加速电源的输m部分,连必须加限流电阻,限制其短路电流大小.侄开关电源应用时,应用高速LEM电流传感器作过流保护.配台输出负载电流,电压捡删IIGBT媪度枪胡4等,集中保护电源,提高其可靠性.6结论优异的睚动,可靠稳定的保护,使得使用]GBT的逆变电源具有较高的可靠性,强流氧离子注入机中其它电气部件,如:离子源加减速电源,离子源磁线包电源,主加速抑制电源.分子泵电源等均可改由IGBT作逆变器的电源.另外使用lGBT的驱动技术和保护技术电可移植到其它大型设备中去.因此.对[GBT技术的研究具有很重要的意义.1张立赵永康.现代电力电子技术.北京:科学出版杜2Mit~JbisNElect;rio.第三代TBGT和IPM应用手册j李洪.电力电子设奋用器件与集成电漉应Jl}指南.北京:机械工业出版社圜曩盈曹—目癌—●●圈■●●幕先砖¨970一).男潮南岳阳人离级设计师毕业于湖南大学电气工程暮.1905年至今在中国科技集团公司第四十八研究所从事离子注入机技术及其产晶开发与研制工作田小海c1974一I+男.湖南益甩^设计师.毕业于湖潭大学机械工程系19g7年至夸在中国科技集团公司第四十八研究所从事商子注入机研制工作.图8降栅压时Isc的工作波形图9IGBT短路保护驱动电路示意图瓣q上捶第2旺幕分析人员,开发人员想查看单个用例对象的行为,就应该使用交互图,UML中有两种交互图,即序列图与作圈,两者可以互相转化.序硎圈以时间顺序显示对象在其生命周期内的交互活动2.物理级建模该阶段是~N-2_—衍E2进一步细化,细化分析类的方法和相互关系.细化各个子系统的接口和交互,得到可以使用的设计模型完成系统的物理配置图.包括构建图和配置图.同时对于企业管理系统设计尤为重要的是在此阶段设计人员可以为转向数据库模型做准备,结束语侄开发教务管理系统过程中,根据系统特点.在进行系统功能需求分析时,选择利用UML进行系统建模.对于系统开发的顺利进行和与用户双方的交流,能取得了好的效果表示的标准化有效地促进了不同背景人们的相互交流,促进了系统设计,开发和测试人员的相互理解,使开发流程变得十分清晰.这表明.将UML用于教务管理系统的系统建模将搬大地促进系统的规范性,实用性和先进性.F—i';——————————————'——————————————————一1日噍I豳墨翌理窭盘密题躅电出版社.200i丰】施是华,藏朝辉.UML面向对象设计与应用国防工业出版社,2003年9月刘晓毕等.J2庄企业蝮应用开发电子工业出版社,2003年1月酮蛹碲■—囊—■册|—●啊甘泉辉:1992年毕业于河北机电学靛屯子工程幕应用电子技术专业.2OO1年到西安交通大学攻读研安生.2004年7月获计算机应用专业工学硕士学位:1992年在秦皇岛市职敖中心参加工作至今已从事计算机专业教学15年.。

IGBT的特性和应用

IGBT的特性和应用由于功率MOSFET具有开关速度快，峰值电流大，容易驱动，安全工作区宽，dV/dt耐量高等优点，在小功率电子设备中得到了广泛应用。

但是由于导通特性受和额定电压的影响很大，而且工作电压较高时，MOSFET固有的反向二极管导致通态电阻增加，因此在大功率电子设备中的应用受至限制。

IGBT是少子器件，它不但具有非常好的导通特性，而且也具有功率MOSFET的许多特性，如容易驱动，安全工作区宽，峰值电流大，坚固耐用等，一般来讲，IGBT的开关速度低于功率MOSET，但是IR公司新系列IGBT的开关特性非常接近功率MOSFET，而且导通特性也不受工作电压的影响。

由于IGBT内部不存在反向二极管，用户可以灵活选用外接恢复二极管，这个特性是优点还是缺点，应根据工作频率，二极管的价格和电流容量等参数来衡量。

IGBT的内部结构，电路符号及等效电路如图1所示。

可以看出，除了P衬底外，IGBT的剖面与功率MOSFET相同。

尽管IGBT与功率MOSFET的结构有许多相同之处，但是IGBT的工作过程非常接近极型晶体管。

这是由于衬底P注入的少子使N区载流子浓度得到显著提高，产生电导通调制效应，从而降低了N区的导通压降。

而功率MOSFET的结构不利于电导调制，因此，在N区中产生很大在导通压降，对500V的MOSFET来说，该导通压降大约为70%。

如等效电路所示，IGBT可等效为N沟道MOSFET驱动PNP管的达顿结构。

结型场效应管JFET承受大部分电压，并且让MOSFET承受较低的电压，因此，IGBT具有较低的导通电阻RDS(ON).2.IGBT的特性2.1导通特性从等效电路图可以看出，IGBT两端的电压降是两个元件的压降之和：P-N 结的结压降和驱动用MOSFET两端的压降。

因此，与功率MOSFET不同，IGBT的通态压降不可能低于二极管导通压降。

另一方面驱动用MOSFET具有低压MOSFET 的典型特性，它的电压降与门极驱动电压有密切关系。

IPM功率模块分析

之巴公井开创作引言IPM智能功率模块是先进的混合集成功率器件，由高速、低功耗的IGBT芯片和优化的门极驱动以及呵护电路构成。

由于采取了能连续监测功率器件电流的、有电流传感功能的IGBT芯片，从而可实现高效的过流呵护和短路呵护。

由于IPM智能功率模块集成了过热和欠压锁定呵护电路，因而系统的可靠性得到了进一步提高。

IPM智能功率模块的性能特点IPM智能功率模块的优点使用智能功率模块可以使生产厂家降低在设计、开发和制造上的成本。

与普通的IGBT相比，在系统性能和可靠性上有进一步的提高。

由于IPM集成了驱动和呵护电路，使得用户的产品设计变得相对容易，并能缩短开发周期；由于IPM通态损耗和开关损耗都比较低，使得散热器减小，因而系统尺寸也减小；所有的IPM均采取同样的尺度化与逻辑电平控制电路相联的栅极控制接口，在产品系列扩充时无需另行设计电路。

IPM在故障情况下的自呵护能力，也减少了器件在开发和使用中过载情况下的损坏机会。

IPM智能功率模块平安工作区IPM内置的栅极驱动电路和呵护电路可以对许多违反IGBT模块平安工作区（SOA）的运行模式加以呵护，智能功率模块的开关平安工作区和短路平安工作区定义概述如下：开关平安工作区开关（关断）平安工作区通常定义为在重复关断运行时的最大允许瞬时电压和电流。

对于IPM，内置栅极驱动取消了因不正确的栅极驱动而造成的许多电压和电流的危险组合，此外，最大工作电流受过流呵护电路的限制。

根据这些限制条件，开关平安工作区可用图1中的波形来定义，只要主电路直流母线电压低于数据手册中的Vcc(port)指标，每个IPM功率单元的C-E间关断瞬时电压低于VCES指标，Tj小于125℃，控制电源电压在13.5V和16.5V之间，IPM将会平安工作。

波形中的IOC是IPM的过流故障不会动作的最大允许电流。

换句话说，它正好处在OC动作数值以下。

该波形定义了硬关断操纵的最坏情况，当电流高于OC动作数值时，IPM将关断该电流。

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使用注意事项
1. 上电顺序：开关电源应先于主电路电源合上/建立。 2. 关于PCB布线： (1)光耦输出至IPM输入的连线应尽可能短(<2~3cm) → 防止拾取噪音； (2)信号线和电源线应防止平行走线(同一层)或交叉(上下层) → 防止互相干扰； (3)光耦输入/输出之间应尽可能减少其布线之间的寄生电容； (4) Fo端子在IPM内部已串联有1.5kΩ电阻，外部不需另加电阻；若不用，应将之与控制电源(VD)相连； (5)不要在IPM外部将VNC与N端进行连接，因IPM内部已相互连接。 3. 推荐将IPM的接口电路PCB板直接或通过接插件焊接在IPM上 → 减少连线电感。 4. 散热器应与IPM基板良好接触(请按推荐的力矩固定并加导热硅脂)。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
IPM IPM的概念与产品的概念与产品
IPM即Intelligent Power Module(智能功率模块)的缩写，它是通过优化设计将IGBT连同其驱动电路和多种保护电路封装在同一模块内，使系统设计者从繁琐的IGBT驱动和保护电路设计中解脱出来，同时提高了系统的可靠性。
智能功率模块IPM = IGBT + 驱动/检测/保护电路保护功能：OC/SC/OT/UV(过流/短路/过热/控制电源欠压) 应用简单：它与控制芯片(MCU/DSP)之间仅需光耦等隔离电路。
VCC
2 < VCES 3
VCES = 2 × VCC
* I C = I CP
IPM/IGBT IPM/IGBT模块的主电路设计模块的主电路设计
主电路直流母线采用形式：10~100A：PCB板
150~300A：汇流排 400A~1000A：叠层母线(下图)
吸收电路设计
IPM/IGBT IPM/IGBT模块的安全运行模块的安全运行
1. 模块本身对环境参数的要求：安全工作区
25°C ≤ T j ≤ 125°C
600V 1200V collector emitter voltage Vce
Module Pre-Selection Criteria
Module rating Voltage class VCES Rated current IC Junction temperature Tj Maximum limit Good design practice
P
VD
Fo
IN
U V
IPM
W N
M
Motor
IPM的接口电路: 6和7单元模块
IPM的接口电路: 1和2单元模块
推荐参数
控制端子光耦选择：高速光耦，tPLH,tPHL < 0.8µs，CMR > 10kV/µs @ VCM = 1500V；（推荐型号：TLP559, HCPL4503，HCPL4504）故障端子光耦选择：低速光耦，CTR=100~200%；（推荐型号：TLP521, PC817）高速光耦的上拉电阻：20KΩ(6/7单元)/6.8KΩ(1/2单元)；控制电源：VD=15V±10%，dv/dt≤±5V/µs，Vripple≤2Vp-p；(对于6/7单元，需4个独立的隔离电源：上臂三个IGBT单元各用1个电源，下臂三个IGBT单元共用1 个电源；对于1/2单元，需6个独立的隔离电源：各单元需自身的电源。) 上臂电源的平滑电解电容：≥10µF；下臂电源的平滑电解电容：≥33µF；退耦电容：0.1µF；开关频率fPWM：15KHz(典型值)，此即为控制信号的载波频率；死区时间tdead：≥ 3.5µs（注：此为IPM输入端控制信号的死区时间在推荐接口电路情况下，MCU/DSP输出的控制信号死区时间应考虑光耦的时间延迟。）供电直流电压VCC：≤400V/800V（此即为加在P-N之间的直流母线电压）；输入开通电平Vth(on)： ≤ 1.2V（此即为开通时IPM控制端子电平，低电压有效）；输入关断电平Vth(off)： ≥ 4V（此即为关断时IPM控制端子电平）。
2. Care must be taken to avoid coupling of noise between the power circuit and the control circuit. This can be accomplished by proper placement of the gate drive board and/or shielding the gate drive circuit. 3. It is recommended to use the auxiliary emitter terminal for connecting the gate drive.
驱动电路布线设计注意事项
1. The layout must minimize the parasitic inductance between the driver’s output stage and the IGBT. This corresponds to keeping the loop area as small as possible showed in the following Figure.
All Mitsubishi IGBT-Modules have square switching SOA up to double rated current
i
2xIc
Conditions:
collector current
Ic
2 VCC ≤ VCES 3
RG (min) ≤ RG ≤ 10 × RG (min)
IPM/IGBT的若干应用问题
2. IGBT的栅极驱动设计
典型栅极驱动电路框图
采用驱动IC驱动
直接驱动
经过一级放大后驱动(用来驱动大电流模块)
2-1. 栅极驱动电压VG 开通电压(正电压)：+VG = 15V (±10%) 关断电压(负偏压)：-VG = 5~10V 2-2. 栅极电阻RG 推荐在所给的标准值(Min.)与10倍标准值(Max.)之间选择。 2-3. 栅极驱动功率要求驱动电流的峰值：驱动电流的平均值：其中，∆VGE = VGE(on) + |VGE(off)| QG = 总栅极电荷 f = 开关频率
1.0E+07
Power Cycle of IPM (以DIP IPM为例）
1% 10%
1.0E+06
0.1%
Failure probability
Power cycle
1.0E+05
DIP-IPM power cycle is greatly effected by the junction temperature variation ∆Tj. To ensure a large power cycle with less failure probability, it is necessary to avoid steep temperature swing of chip temperature.
任何情况下都不要超过规格书中的最大额定值对IPM来说，Vce<Vces，Ic<Icp，Tj<125°C，控制电源电压Vcc<20V，等。
2. 选择合适容量的器件 3. 合理设计(接口电路和主电路)：
减少引线电感，防止互相干扰；故障端子Fo的利用。
4. 防止模块损坏的软件设计：
根据应用场合(负载)特性进行匹配编程，防止某些点出现异常电流；死区时间(tdead)的设计：大于规格书中的推荐值(IPM端子处)； Fo中断的处理以及主电路电流的控制，等。
1.0E+04
1.0E+03 10 100 Junction temperature variation ⊿Tj(℃) 1000
IPM/IGBT模块容量的选择
以三相逆变电路为例
VCC
i(t)
LOAD
VCC = DC link voltage ICP = maximum inverter peak output current
三相三相AC380V AC380V输入时所用智能功率模块产品及其应用输入时所用智能功率模块产品及其应用
IPM变频应用电路框图
Supply voltage
+15V CPU
6 4 4
Slow type Opto-coupler
Fast type Opto-coupler
3Ø AC
R S T
Rectifier Diode
5. 上/下电时序问题：上电是先控制回路后主电路；下电正相反。
IGBT/IPM的安全工作区(SOA)
开关安全工作区短路安全工作区(SCSOA)
IPM的安全工作区(SOA)
开关安全工作区短路安全工作区(SCSOA)
Condition: Tj<125°C, VD=13.5~16.5V
Power Cycle of IGBT-MOD
ICP
t
Two module selection criteria
• Electrical • Thermal
Stay within the switching SOA
Keep Tj always below the limit Tj(max) = 150°
Selection by switching SOA
1,000,000,000
NF series (under comfirmation)
100,000,000
Number of Cycles
10,000,000
F series
1,000,000
H series
100,000
Failure ratio;1%
10,000
1,000 1 10 Δ Tj [℃] 100 1000