IPM自举电路设计过程中的关键问题研究
IPM智能功率模块的设计与分析
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保护电路构成。
由于采用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保护和短路保护。
由于IPM智能功率模块集成了过热和欠压锁定保护电路，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集成了驱动和保护电路，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 均采用同样的标准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 在故障情况下的自保护能力，也减少了器件在开发和使用中过载情况下的损坏机会。
IPM智能功率模块安全工作区IPM内置的栅极驱动电路和保护电路可以对许多违反IGBT模块安全工作区（SOA）的运行模式加以保护，智能功率模块的开关安全工作区和短路安全工作区定义概述如下：开关安全工作区开关（关断）安全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保护电路的限制。
根据这些限制条件，开关安全工作区可用图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将会安全工作。
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作的最坏情况，当电流高于OC动作数值时，IPM将关断该电流。
变频空调智能功率模块自举电路设计过程中的研究 海信
文章编号：CAR216变频空调智能功率模块自举电路设计过程中的若干关键问题研究宋洪强 范永盛 陆汉宁（海信科龙空调有限公司）摘 要 介绍了家用变频空调中用于压缩机驱动的智能功率模块自举电路的基本拓扑结构和原理。
在理论分析的基础上，对外部门极电阻、自举电阻、自举二极管和自举电容的选型方法进行了研究和探讨，并围绕电路的可靠性和适应性对各关键器件的参数进行了优化。
为了避免自举电容初始充电时的电流冲击，文章给出了优化的初始充电方法。
实验测试表明经过优化的自举电路具有较高的可靠性和较好的适应性。
关键词 自举电路 自举电阻 自举二极管 自举电容 外部门极电阻0 引言当前，智能功率模块（Intelligent Power Module：IPM）已经广泛应用于家用变频空调压缩机驱动电路中。
IPM 模块通过将功率器件、驱动电路和保护电路高度集成在一块很小封装基板上，在大大简化了压缩机驱动电路复杂性的同时有效提高了电路的可靠性。
为了简化设计，驱动电路已普遍采用单控制电源方案。
这样既要保证控制电源能够为P 侧功率器件提供正确的门极偏置电压又要保证直流母线上的高压不致串到控制电源电路而烧坏元器件。
能够实现这一目的的方法很多，本文将重点讨论自举电路法。
1 IPM 模块自举电路基本拓扑结构和原理如图1所示，IPM 模块自举电路仅由自举电阻BS R 、自举二极管BS D 和自举电容BS CE 组成，因此简单可靠。
电路基本工作过程为：当V S 因为下桥臂功率器件导通被拉低到接近地电位GND 时，控制电源V CC 会通过BS R 、BS D 和E R 给自举电容BS CE 充电，充电回路如图1所示。
当上桥臂导通时V S 上升到直流母线电压，自举二极管BS D 反向截止从而将直流母线电压与V CC 隔离，以防止直流母线侧的高压串到控制电源低压侧而烧坏元器件。
此时BS CE 放电以给上桥臂功率器件的门极提供驱动电压。
当V S 再次被拉低时，BS CE 将再次通过V CC 充电以补充上桥臂导通期间BS CE 上损失期间BS CE 上损失的电压。
电路板中IGBT和IPM的功能及检修方法
电路板中IGBT和IPM的功能及检修方法IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是绝缘栅双极型晶体管的简称，可看做前级MOSFET和后级大功率三极管（GTR）的组合，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的可通过大电流的优点。
GTR 饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。
IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低，在工控行业的变频器、伺服驱动器、大功率电源、逆变器等设备中已经广泛应用。
图8.1 IGBT根据应用需要，IGBT可以是单个，也可以多个做成一体。
常见的是两个做成一体或6个做成一体，这便于组成直流电机或三相电机的驱动电路。
图 8.2 典型的IGBT模块内部电路如图8.2所示，是一个典型的IGBT模块的内部电路，此模块包括了6个三相桥式整流二极管，上桥臂三个IGBT驱动管，下桥臂三个IGBT驱动管，每个IGBT的C、E极都并联了一个续流二极管，给制动减速时电机线圈产生的高压提供回馈通路。
模块还内置一个制动IGBT，用于迅速泄放能量；内置一个热敏电阻，监测模块内部温度。
IGBT的测量按照MOSFET的测量方法即可。
对IGBT模块的测量，对内部元件可单个单个测量，每个都测试通过即可。
IGBT的耐压测试可使用耐压测试仪或带耐压测试功能的晶体管测试仪。
IGBT模块是价格相对较高的电子元件，市面上有不少拆机模块，价格相对全新模块有优势，性能测试也都符合要求，维修中使用这些拆机模块也无可厚非，但有不良商家偷梁换柱，将电流值低一档次但外观一致的模块经过重新打磨贴标，冒充高一档电流的模块出售，这些模块工作在其额定电流内一般也不会出现问题，一旦电流高出额定值，往往造成炸机后果。
笔者亲遇此情形数次，每每怀疑自己的维修技术水平。
其实可有一法检定模块的额定电流水平，即测IGBT的栅极G对发射极E的结电容，电容量大则电流大，所以只要将购入模块和损坏模块的G、E结电容比较一下就可判断模块有无猫腻。
DIPIPM自举电路设计一-自举原理-上海菱端电子科技有限公司
DIPIPM自举电路设计一-自举原理-上海菱端电子科技有限公司对于三相逆变电路的驱动，通常需要四路相互隔离的控制电源(三路用于 P 侧驱动，一路用于 N 侧驱动)。
通过自举电路实现浮动控制电源可以将隔离电源的数量从四路减少到一路(N 侧控制电源)。
自举电路由一个自举二极管，一个自举电容和一个限流电阻组成。
如图 1-1 所示，其使用自举电容作为驱动 P侧 IGBT 和 MOSFET 的控制电源。
自举电容提供P 侧器件开通时栅极充电所需电荷，并提供P 侧驱动 IC 中逻辑电路消耗的电流。
如图 1-2 所示，由于采用自举电容代替隔离电源，它的供电能力是受到限制的。
所以这个利用自举电路实现的浮动电源只适用于像DIPIPM 这样对电源电流要求较小的器件。
逆变过程中当输出端(U/V/W)电位会拉低到GND 附近时，N 侧15V 的控制电源会通过限流电阻和自举二极管对自举电容充电。
但由于开关序列，自举电容容量，限流电阻等限制使自举电容可能不能完全充电。
充电不完全将导致的自举电容欠压，进而使模块工作进入欠压保护状态。
由于驱动电压降低，P 侧器件的功率损耗将增加直至进入欠压保护而停止开关。
所以在自举电路设计时应该做充分的考虑和评估。
查看大图查看大图自举电路工作原理：电压自举，就是利用电路自身产生比输入电压更高的电压。
基于电容储能的电压自举电路通常是利用电容对电荷的存储作用来实现电荷的转移，从而实现电压的提升。
电压自举电路利用电荷转移的方式进行工作，通过存储电容，把电荷从输入转移到输出，提供负载所需要的电流。
Vbs(驱动电路Vb 和Vs 管脚之间的电压差)给集成电路高端驱动电路提供电源。
该电源电压必须在10-20V之间，以确保驱动集成电路能够完全地驱动MOS栅极器件(IGBT)。
Vbs电源是悬浮电源，附加在Vs 电压上(Vs通常是一个高频的方波)。
有许多方法可以产生Vbs悬浮电源，其中一种如本文中介绍的自举方式。
这种方式的好处是简单、低廉，但也有局限性。
ipm模块自举电容短路
ipm模块自举电容短路
如果IPM模块的自举电容出现短路，可能会导致以下问题：
1. 自举电路无法正常工作：自举电容是用于给IPM模块提供激励电压的关键组件。
如果自举电容短路，就无法为IPM模块提供所需的电压，导致自举电路无法正常工作。
2. IPM模块无法启动：自举电容短路会导致IPM模块无法启动。
自举电容通过充电和放电过程提供激励电压，使IPM模块能够正常工作。
如果自举电容短路，就无法正常充电，使IPM模块无法启动。
3. 电路故障：如果自举电容短路，可能会导致电路的其他部分出现故障。
短路会引起过大的电流流动，可能会对其他电路元件产生过大的压力和电压，导致其损坏。
在发现IPM模块的自举电容出现短路时，应立即停止使用该模块，并进行维修或更换。
IPM功率模块分析
IPM功率模块分析IPM功率模块（Intelligent Power Module）是一种集成了多种功率半导体器件和驱动电路的模块化设备。
它能够提供包括MOSFET、IGBT、二极管、保护电路、电源电路等多种功能，广泛应用于工业控制、电站电力转换、驱动器等领域。
本文将对IPM功率模块进行分析，以了解其工作原理、特点以及应用领域。
IPM功率模块的工作原理是通过集成在模块内部的控制电路，将信号转换为相应的驱动电压和电流，控制功率半导体器件的开关状态，从而实现对电路的控制。
常见的功率半导体器件包括MOSFET和IGBT，它们能够提供较大的开通电流和开启电压，以及低开通电阻和开启电压，从而实现高效的功率转换。
1.高集成度：IPM功率模块集成了多种功率半导体器件和驱动电路，减少了电路的复杂度和元器件的数量。
同时，模块化的设计也使得IPM功率模块易于安装和维护。
2.高性能：IPM功率模块通过优化电路设计和材料选择，能够提供较小的开关损失和导通损失，从而提高了功率转换效率。
此外，模块内部集成了多种保护电路，能够提供过电流、过温、过电压、反向电压等多种保护功能。
3.稳定可靠：IPM功率模块经过严格的生产工艺和质量控制，具有较高的稳定性和可靠性。
同时，模块内部的保护电路能够有效地防止外部故障对整个电路的影响，提高了系统的稳定性。
4.灵活多样：IPM功率模块可以根据不同的应用需求进行定制，并且支持多种控制方式，例如PWM（脉冲宽度调制）、SPWM（正弦脉宽调制）等。
这使得IPM功率模块能够适应不同的工作环境和要求。
IPM功率模块在工业控制、电站电力转换、驱动器等领域有着广泛的应用。
在工业控制中，IPM功率模块可以用于驱动各种电机，如三相异步电动机、直流电动机等，提供高效、可靠的功率转换。
在电站电力转换中，IPM功率模块可以用于电压和频率的变换，以及电网与电池等能源存储系统的连接。
在驱动器中，IPM功率模块可以用于电动车辆的驱动系统、电动工具的驱动系统等，提供高效、稳定的动力支持。
功率模块IGBT、IPM、PIM的性能及使用时有关问题的综述
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、电源target=_blank>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IPM
图7示出逆变器在发生相间短路时的IPM内部 IGBT单元的测试波形。电动汽车通常采用水 冷散热。为提高冷却能力，水冷的水路应设计 在IPM内的IGBT硅片正下方。此外，必须确保 这些水路的密封以避免泄露，并选择合适的位 置以消除管道与安装孔之间的冲突。高效的散 热系统能保证功率循环寿命和热循环寿命。
1、IPM的特点
1.1、IPM的构成
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。
3）IPM模块MSK4462及其应用
一般说来, 智能功率模块( IPM ) 包含有数字接 口电路、驱动电路、功率器件、保护电路、内 部DC --DC变换器等部分, 是数模混合式大规模 集成电路。事实上, 智能功率模块是复杂分立器 件的集成, 它在原理上并没有增加新的功能。智 能功率模块是微电子技术和电力电子技术相结 合的产物, 它是计算机与电气设备之间的关键接 口。
电动汽车的种类有很多，包括纯电动汽车、 混合动力汽车和燃料电池汽车等。纯电动汽 车是用电代替内燃机驱动的汽车。其电机工 作的能源来自于蓄电池。图6示出其应用框 图。
高度集成的技术使得IPM能够显著简化整个 PWM变频器的设计。变频器开发工程师只需设 计简单的绝缘接口和4个或者6个IPM供电电源电 路。简化的外围电路能够很好的满足电动汽车变 频器对于单位体积内功率密度高的要求。当IPM 快速关断时．储存在杂散电感中的能量耗散在开 关器件上。从而在开关器件上会产生浪涌电压。 浪涌电压的值直接与杂散电感值以及集电极电流 关断变化率相关。因此。功率部分的换流电路设 计必须尽可能地降低杂散电感。电动汽车变频器 通常采用叠层母线排可有效降低杂散电感。即使 IPM在直流母线电压很高时发生短路关断，浪涌 过电压也不会超过模块的耐压极限。
ipm自举电压波形
ipm自举电压波形
IPM（Intelligent Power Module，智能功率模块）的自举电压波形是指IPM在自举过程中的电压变化情况。
自举是指IPM在无外部电源的情况下，通过内部的电路来产生所需的驱动电压。
在IPM中，通常有一个内部的高压电源，通过一定的电路来将该高压电源转换为所需的驱动电压。
自举电压波形通常包括两个阶段：充电阶段和放电阶段。
在充电阶段，IPM的内部电路将高压电源的电能储存起来，以便在后续的放电阶段使用。
在这个阶段，电压波形通常呈现出逐渐上升的趋势，直到达到所需的驱动电压。
在放电阶段，IPM的内部电路将储存的电能释放出来，为后续的功率开关操作提供所需的电压。
在这个阶段，电压波形通常呈现出稳定的平台状态，以保持驱动电压的稳定性。
需要注意的是，IPM的自举电压波形受到IPM内部电路设计和控制策略的影响，因此具体的波形特征可能会有所不同。
此外，由于IPM的自举电压是通过内部电路产生的，因此其电压范围和稳定性可能会受到一些限制。
IPM自举电路
对原理图中第一路自举电路进行分析[3-4]。IPM 模块自举电路 仅由自举电阻 R62、自举二极管 D9和自举电容 E1组成，因此简单可 靠。其电路基本工作过程为：当 VS 因为下桥臂功率器件导通被拉低 到接近地电位 GND 时，控制电源 VCC 会通过 R62和 D9给自举电容 E1 充电。当上桥臂导通，VS 上升到直流母线电压后，自举二极管 D9反 向截止，从而将直流母线电压与 VCC 隔离，以防止直流母线侧的高压 串到控制电源低压侧而烧坏元器件。此时 E1放电，给上桥臂功率器 件的门极提供驱动电压。当 VS 再次被拉低时，E1将再次通过 VCC 充 电以补充上桥臂导通期间 E1上损失的电压。这种自举供电方式就是 利用 VS 端的电平在高低电平之间不停地摆动来实现的。如图2所示， 自举电路给 E1充电，E1的电压基于上桥臂输出晶体管源极电压上下
浮动。 由于运行过程中反复地对自举电容进行充放电，因此必须选择适 当的参数，保证自举电容上的电压在电机运行时保持高于欠压锁定电
平。
由上述分析可知，要保证 E1的跌落电压能够得到及时、完全的 补充，自举电路对下桥臂最小导通时间有一定的要求。但是若能正确 选择各元器件参数，自举电路对下桥臂最小导通时间的限制将会大大
也不能工作，因为自举电压不足以驱动上臂导通。 本文介绍了 IPM 自举电路的基本拓扑结构和原理，并重点研究了 自举电容初始充电问题，通过在控制程序中执行简单的初始充电语 句，很好地解决了上述关键问题，并在项目中取得良好的充电效果。
1 IPM 模块自举电路基 本拓扑结构和原理 电压自举，就是利用电路自身产生比输入电压更高的电压。 基于电容储能的电压自举电路通常是利用电容对电荷的存储作 用来实现电荷的转移，从而实现电压的提升。电压自举电路利用电荷 转移的方式进行工作，通过存储电容，把电荷从输入转移到输出，提 供负载所需要的电流。图1给出了双倍压电压自举电路的基本原理。
自举升压电路原理讲解
自举升压电路原理讲解要说这自举升压电路啊，我得先给你讲个故事。
前些年，我有个朋友，叫老王，是个修电视的。
有一天，他接了个活儿，一台老式彩电，打开一看，屏幕上就一条亮线，别的啥也没有。
老王一看，这八成是高压包坏了。
可这高压包，说起来容易，修起来难。
老王捣鼓了半天，也没弄出个所以然来。
这时候，老王想起了我。
他给我打电话，说："震云啊，你不是写过几本电子书吗？给我讲讲这高压包咋修呗。
"我一听，这事儿我也没干过啊，但咱不能在朋友面前露怯不是？我就说："老王，你别急，我给你讲讲这自举升压电路，保准你一听就明白。
"这自举升压电路，说白了，就是一种升压电路。
它利用电容的充放电特性，把电压抬高。
具体咋回事呢？我给你打个比方。
你见过农村里打水的辘轳吧？那辘轳上有个大轮子，轮子上绕着绳子，绳子下边吊着个水桶。
你一摇辘轳，水桶就往上走，水就打上来了。
这自举升压电路，就跟那辘轳差不多。
它有个电容，就像那辘轳上的大轮子。
电容一充电，电压就上去了，就像水桶装满了水。
然后，电容一放电，电压就下来了，就像水桶里的水倒出来。
这一充一放，电压就抬高了。
老王听我这么一讲，眼睛一亮，说："震云，你这比方打得妙啊！我这就试试去。
"过了两天，老王给我打电话，说："震云，你那法子真灵！那电视修好了，屏幕上啥都有了。
"我一听，心里也挺高兴。
这事儿啊，让我明白了一个道理：知识这东西，有时候就像那辘轳上的水桶，你得把它打上来，才能派上用场。
要不然，它就一直在井底下待着，你看着它，却用不上它。
所以啊，朋友们，没事儿多学点知识，说不定哪天就用上了。
就像我给老王讲的这自举升压电路，平时看着没啥用，关键时刻，还真能派上大用场。
IPM驱动和保护电路的研究
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 Power Module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。
1 IPM的基本工作特性1.1 IPM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。
1.2 IPM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，IPM在系统性能及可靠性方面都有进一步的提高。
保护电路可以实现控制电压欠压保护、过热保护、过流保护和短路保护。
如果IPM模块中有一种保护电路动作，IGBT栅极驱动单元就会关断门极电流并输出一个故障信号(FO)。
IPM自举分析与研究
IPM自举分析与研究
李勇;李园园
【期刊名称】《电力设备管理》
【年(卷),期】2024()6
【摘要】IPM是一种新型的半导体功率开关模块,集成了保护、驱动、控制等功能,广泛应用于工业、家电、电动车等领域。
IPM模块如果要可靠运行,自举电路的设计就显得尤为重要。
本文首先分析了自举电路的结构以及工作过程;接下来详细分析了自举电路初始化充电中单脉冲和多脉冲的充电路径以及波形;然后分析了系统运行时充电时自举电容的电压波动过程;最后根据自举电容的电压波动、提出了根据电压波动计算充电电容大小的方法,以及如何选择限流电阻的阻值的依据。
【总页数】3页(P222-224)
【作者】李勇;李园园
【作者单位】中山职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM9
【相关文献】
1.IPM自举电路设计过程中的关键问题研究
2.TMS320VC5416 DSP自举引导方法的分析与研究
3.江浙沪能源消费与经济增长关系的研究——基于自举面板因果检验和VAR模型的实证分析
4.金融发展与储蓄投资转化率研究r——基于我国省级面板数据自举因果检验的实证分析
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IGBT-IPM控制电路设计注意事项
IGBT-IPM控制电路设计注意事项IGBT设计时，应考虑驱动电路的消耗电流规格（Ic才），并留有充分的余地。
应尽量缩短光耦合器和IPM的输入端子之间的配线，并减少光耦合器的一次侧和二次侧的杂散电容。
应在高速光耦合器的Vcc-GND之间，最邻近处设置电容器。
IPM的输入端的电流由IPM输出端流出，因此需要决定光耦合器一次侧的IF，以便在光耦合器的二次侧产生上拉电阻中IR+1mA的电流。
IF不充分时，二次侧可能会出现误动作。
另外，在选定上拉电阻时，必须考虑到要在光耦合器为ON时，能在光耦合器二次侧出现IR+lmA；OFF时，流入IPM的电流不应超过规格彰中的IinMAX。
高速光耦合器应使用tpHL、tpLH≤0.8μs、CTR＞15%的高CMR 型，警报输出电路应使用低速光耦合器（CTR≥100%型）。
为了减小光耦合器和IPM控制端子之间的配线阻抗，应进行最短配线，一次与二次之间各个配线应不要靠近，以免加大杂散电容。
光耦合器输入侧发光二极管的电流限制电阻内置于IPM，RALM=1.5kΩ，直接连接到Vcc时，Vcc=15V，IF≈lOmA。
所以不需连接电流限制电阻（P617无RALM）。
但光耦合器输出侧需要较大电流，Iout＞lOmA时，应加大光耦合器的CTR值，调整到所需值。
控制电源Vcc应使用已加以绝缘的4组电源，设计时应考虑尽量减少电压变化。
在输人端子与GND之间连接电容器光耦合器一次侧输入信号所对应的应答时间会变长。
设计光耦合器的一次侧电流时，应充分考虑使用的光耦合器的CTR值，要留有充分的余地。
下臂侧控制电源GND和主电源GND在IPM内部相连，不要在IPM外部进行连接。
如果连接的话，会在IPM内外出现的di/dt的作用下，下臂上会出现环路电流，导致光耦合器、IPM等误动作，甚至有可能导致IPM输入电路损坏。
为了确保IGBT安全工作，应使结温Tj不超过Tjmax，散热器设计应留有余地，无论在额定负载时，还是在过负载时等异常情况下，结温Tj都必须在Tjmax以下，在Tjmax以上温度的情况下工作，可能会导致芯片热损坏。
ipm自举电压波形 -回复
ipm自举电压波形-回复标题：探索电压波形的魅力：IPM自举电压波形解析导言：在电子领域的发展中，电压波形是一个重要的研究方向。
其中，IPM自举电压波形是一种应用广泛的技术，本文将以此为主题，对IPM自举电压波形进行深入分析，旨在阐明其原理、特点及在实际应用中的优势。
第一部分：IPM自举电压波形的定义及原理1.1 IPM自举电压波形的定义IPM自举电压波形即Isolated Gate Bipolar Transistor（隔离栅极双极性晶体管）自举电压波形，是一种用于电子器件中的电压波形。
1.2 IPM自举电压波形的原理IPM自举电压波形的原理是通过特殊的电路设计将输出电压自动引导到输入电压上，从而实现电压波形的变换。
这种原理通过开关和电阻之间的配合实现，在输入电压相对较低的情况下，IPM自举电压波形可提供一个较高的输出电压，实现电子设备的正常运行。
第二部分：IPM自举电压波形的特点及应用2.1 IPM自举电压波形的特点IPM自举电压波形具有以下几个显著特点：- 高效性：IPM自举电压波形通过电路的设计，能够在输入电压较低的条件下，提供一个相对较高的输出电压，从而使得电子设备能够正常工作。
- 稳定性：IPM自举电压波形的电路设计经过精心调试，能够保证输出电压的稳定性，在电子器件中具有非常重要的应用价值。
- 灵活性：IPM自举电压波形可以根据不同的实际需求进行设计和调整，适应不同场景下的电子设备工作要求。
2.2 IPM自举电压波形的应用IPM自举电压波形主要应用于电子设备中，包括但不限于以下领域：- 电源供应：IPM自举电压波形能够为电子设备提供稳定的电源供应，使得设备能够正常运行，应用广泛。
- 通信设备：在无线通信设备中，IPM自举电压波形能够提供可靠的电源供应，保证通信设备的正常传输。
- 工业自动化：在工业自动化设备中，IPM自举电压波形能够提供高效、稳定的电压输出，为设备的正常运行提供保障。
IPM智能模块的电路设计原理
IPM 智能模块的电路设计原理１、引言电力系统中大功率电力电子装置的开关元件主要是晶闸管和ＧＴＯ。
但是，随着近年来双极功率晶体管及功率ＭＯＳＦＥＴ的问世以及生产技术的成熟，这些开关元件凭借自身优越的性能逐渐替代了晶闸管和ＧＴＯ，并朝着节能、轻便、小型化的方向迅速发展。
ＩＧＢＴ－ＩＰＭＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）智能模块正是其中的代表之一，它将ＩＧＢＴ单元、驱动电路、保护电路等结合在一个模块之中，利用这些优越的特性可极大地提高实际应用系统的稳定性，同时可简化设计的难度，缩小装置的体积。
N B W V U P图1 IPM内部结构图前置驱动前置驱动前置驱动前置驱动前置驱动前置驱动前置驱动16121415101378945611123过热保护电路图10-1２、ＩＧＢＴ智能模块的主要特点与过去ＩＧＢＴ模块和驱动电路的组合电路相比，ＩＧＢＴ－ＩＰＭ内含驱动电路且保护功能齐全，因而可极大地提高应用系统整机的可靠性。
本文将要介绍的是富士电机最新推出的Ｒ系列ＩＰＭ智能功率模块７ＭＢＰ１００ＲＡ－１２０的主要特点和使用情况。
它除了具有体积小、可靠性高、价格低廉等优点以外，还具有以下主要功能：●内含驱动电路。
该模块同时具有软开关特性，可控制ＩＧＢＴ开关时的ｄＶ／ｄｔ和浪涌电压；用单电源驱动时，无需反向偏压电源；并可防止误导通。
关断时，ＩＧＢＴ栅极低阻抗接地可防止噪音等引起ＶＧＥ上升而误导通；模块中的每个ＩＧＢＴ的驱动电路都设计了最佳的驱动条件。
●内含各种保护电路。
每个ＩＧＢＴ都具有过流保护（ＯＣ）、负载短路保护（ＳＣ）、控制电源欠压保护（ＵＶ）和过热保护（ＯＨ）等功能。
反例：DC电路连接正例：三极管CE 与光耦连接图10-2●内含报警输出功能。
当出现上述保护动作时，可向控制ＩＰＭ的微机系统输出报警信号。
●包含有制动电路。
内含制动单元的ＩＰＭ模块，用此单元可以抑制ＰＮ端子间的电压升高。
图10-1为该ＩＧＢＴ－ＩＰＭ智能模块的内部结构图，图中的前置驱动部分包括驱动放大、短路保护、过流保护、欠压闭锁、管心过热保护等功能电路。
浅谈自举电路在电路设计中的应用
浅谈自举电路在电路设计中的应用沈阳;王金爽;刘丕权【摘要】自举电路是由自举电容构成的，在电路设计的过程中，应用自举电路，可以有效改善电路的性能指标，可以提高射随器的输入阻抗，还可以提高电路增益，扩大电路的动态范围。
本文对自举电路在电路设计中的应用情况进行了探讨，希望对相关电路设计人员提供一定帮助。
【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2015(000)023【总页数】1页(P65-65)【关键词】自举电路;电路设计;应用;电容【作者】沈阳;王金爽;刘丕权【作者单位】理工大学，辽宁 110000;理工大学，辽宁 110000;理工大学，辽宁110000【正文语种】中文电路设计是一项专业性较强的工作,设计人员可以利用自举电路提高电路设计的质量,提高电路中的一些性能指标,自举电路有利于提高射随器的输入阻抗,增加放大器的增益,还可以扩大电路的动态范围。
下面笔者对自举电路的工作原理及在电路设计中的应用情况进行简单的介绍,以供参考。
自举电路有着较多的功能,其可以利用电容两端电压无法瞬间突变的特点,改变电路中某点的瞬时电位,在射极跟随器电路中(图1),设输入电阻为Ri,在偏置电路中加入的电阻为R3,加入R3后,电路中输入电阻值会增加,用公式表示为:Ri=[R3+(R1//R2)]//[rbe+(1+β)(R4//RL)]根据公式可以得知,R3越大,输入电阻则越大。
R3的取值并不任意的,R3太大会偏离静态工作点的要求,在偏置电路中,通过偏置的方式提高输入阻抗,效能并不是无限的。
在该电路中加入电容C3,可以得到如图2所示的电路,在图2的电路中,电容C3的容量增加后,B点的电压变化与输出端电压变化情况一致,R3两端电压变化可表示为Ui-Uo,流过R3的电流为IR3,用公式表示为:IR3=(Ui-UB)/R3=(Ui-Uo)/R3有上述公式可以得知,当Ui发生改变后,Uo也会相应的变化,二者的数值比较相近时,流过R3的电流最小,R3对交流会呈现出最大的阻抗,所以,射极跟随器的输入阻抗会大大提高。
IPM自举电路
MTU23.TGRD = 1900;/*设定占空比*/ MTU24.TGRC = 1900;/*设定占空比*/ MTU24.TGRD = 1900;/*设定占空比*/
pwm_calc();/*占空比更新函数*/ }
由上述程序可知，通过程序预定的方式给定直流无刷电机的换相 顺序，使得 U、V、W 三相进行错位充电，即每一次只给某一相的自ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
举电容充电并依次循环直到三相都充满。 该控制程序的优点在于上臂被禁止输出，所以不存在上下臂直通 的危险，且只要占空比小于0.056时就对自举电容充电，能保证自举 电容能充满。通过将初始充电控制语句放在 PWM 更新函数里，保证了 初始充电的实时性，很好地解决了实现自举的关键问题。
3.2 自举电压波形及分析 图3是实测的自举电压波形。由图3分析可知，初始充电近似阶跃 函数。在0.1 s 时，就能充电到14 V，即上述初始充电程序能快速完
IPM 自举电路设计难题探讨
2011-10-31 18:00:06
实现自举有两个关键问题：一是自举电容的初始充电;二是自举电容 充完电后，当下臂关断后上臂并未立即导通，而在从下臂关断到上臂 导通期间，电容会放电，因此必须保证少量放电后电容电压仍有驱动 能力。如果以上两个问题未能处理好，将导致即使 PWM 波形正常，IPM
输出可达到输入电压的两倍。 2 自举电路设计中的关键问题研究 本项目的 IPM 型号选用 IGCM20F60GA[2]。图2是 IPM 自举电路原 理图。由图2可知，自举元件一端接电路的输入部分，另一端接到同 相位的输出电路部分，借输入、输出的同相变化，把自己抬举起来， 即自举元件引入的是正极性的反馈。
也不能工作，因为自举电压不足以驱动上臂导通。 本文介绍了 IPM 自举电路的基本拓扑结构和原理，并重点研究了 自举电容初始充电问题，通过在控制程序中执行简单的初始充电语 句，很好地解决了上述关键问题，并在项目中取得良好的充电效果。
实验九 LPM应用设计
实验九LPM应用设计
一、实验目的：
掌握LPM设计方法。
二、实验内容：
用LPM设计一个3X3乘法器。
三、实验原理：
LPM 是参数可设置模块库Library of Parameterized Modules 的英语缩写，Altera 提供的可参数化宏功能模块和LPM 函数均基于Altera 器件的结构做了优化设计。
在许多实用情况中，必须使用宏功能模块才可以使用一些Altera 特定器件的硬件功能。
例如各类片上存储器、DSP 模块、LVDS 驱动器、嵌入式PLL 以及SERDES 和DDIO 电路模块等等。
这些可以以图形或硬件描述语言模块形式方便调用的宏功能块，使得基于EDA 技术的电子设计的效率和可靠性有了很大的提高。
设计者可以根据实际电路的设计需要，选择LPM 库中的适当模块，并为其设定适当的参数，就能满足自己的设计需要，从而在自己的项目中十分方便地调用优秀的电子工程技术人员的硬件设计成果。
LPM 功能模块内容丰富，每一模块的功能、参数含义、使用方法、硬件描述语言模块参数设置及调用方法都可以在Quartus Ⅱ中的Help 中查阅到，方法是选择“Help”菜单中的“Megafunctions/LPM”命令。
按照上面要求设置各项参数即可，可以通过仿真或发光二极管来验证结果。
仿真波形
思考题：
1、什么是LPM？
2、实验过程中碰到了什么问题？你是怎么解决的？。
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IPM自举电路设计过程中的关键问题研究
摘要：介绍了IPM自举电路的基本拓扑结构和原理，并在理论分析的基础上，研究和探讨了自举电阻、自举二极管和自举电容的选型方法，重点对自举电容初始充电展开研究，提出了一种简单实用的初始充电方法，在实际项目应用中取得良好的充电效果。
实验结果表明，这种初始充电方法简单、实用、安全可靠，解决了初始充电可能导致IPM上下管直通的问题。
关键词：自举电路；自举电容；自举电阻；自举二极管；初始充电
通常IPM模块应有四路独立电源供电，下桥臂三个IGBT控制电路共用一个独立电源，上桥臂三个IGBT控制电路用三个独立电源。
对于小功率IPM，可以由自举电路将其他三路电压进行自举而得到三个独立电源[1]。
IPM模块通过将功率器件、驱动电路和保护电路高度集成在一块很小封装基板上，使得功率模块应用单一电源供电成为可能。
为了简化设计，驱动电路已普遍采用单一控制电源方案。
使用单一电源，必须满足两个要求：一是保证控制电源能够为上桥臂功率器件提供正确的门极偏置电压；二是保证直流母线上的高压不致串到控制电源电路而烧坏元器件。
通常使用自举电路法来实现IPM模块的单一电源供电。
实现自举有两个关键问题：一是自举电容的初始充电；二是自举电容充完电后，当下臂关断后上臂并未立即导通，而在从下臂关断到上臂导通期间，电容会放电，因此必须保证少量放电后电容电压仍有驱动能力。
如果以上两个问题未能处理好，将导致即使PWM波形正常，IPM也不能工作，因为自举电压不足以驱动上臂导通。
本文介绍了IPM自举电路的基本拓扑结构和原理，并重点研究了自举电容初始充电问题，通过在控制程序中执行简单的初始充电语句，很好地解决了上述关键问题，并在项目中取得良好的充电效果。
1 IPM模块自举电路基本拓扑结构和原理电压自举，就是利用电路自身产生比输入电压更高的电压。
基于电容储能的电压自举电路通常是利用电容对电荷的存储作用来实现电荷的转移，从而实现电压的提升。
电压自举电路利用电荷转移的方式进行工作，通过存储电容，把电荷从输入转移到输出，提供负载所需要的电流。
图1给出了双倍压电压自举电路的基本原理。
假设所有开关均为理想开关，电容为理想电容。
当开关S1和S3闭合时，电源VCC给电容C充电使其电压达到VCC。
然后开关S1和S3断开，S2闭合，直接接到电容C的低压端，此时电容C上仍然保持有前一个相位存储的电荷VCC×C。
由于在S2闭合时，电容C上的电荷量不能突变，因此有：(V0-VCC)×C=VCC×C，即V0=2VCC。
在没有直流负载的情况下，通过图1所示的电路，在理想情况下，输出可达到输入电压的两倍。
2 自举电路设计中的关键问题研究本项目的IPM型号选用IGCM20F60GA[2]。
图2是IPM自举电路原理图。
由图2可知，自举元件一端接电路的输入部分，另一端接到同相位的输出电路部分，借输入、输出的同相变化，把自己抬举起来，即自举元件引入的是正极性的反馈。
对原理图中第一路自举电路进行分析[3-4]。
IPM模块自举电路仅由自举电阻R62、自举二极管D9和自举电容E1组成，因此简单可靠。
其电路基本工作过程为：当VS因为下桥臂功率器件导通被拉低到接近地电位GND时，控制电源VCC会通过R62和D9给自举电容E1充电。
当上桥臂导通，VS上升到直流母线电压后，自举二极管D9反向截止，从而将直流母线电压与VCC隔离，以防止直流母线侧的高压串到控制电源低压侧而烧坏元器件。
此时E1放电，给上桥臂功率器件的门极提供驱动电压。
当VS再次被拉低时，E1将再次通过VCC充电以补充上桥臂导通期间E1上损失的电压。
这种自举供电方式就是利用VS端的电平在高低电平之间不停地摆动来实现的。
，自举电路给E1充电，E1的电压基于上桥臂输出晶体管源极电压上下浮动。
由于运行过程中反复地对自举电容进行充放电，因此必须选择适当的参数，保证
自举电容上的电压在电机运行时保持高于欠压锁定电平。
由上述分析可知，要保证E1
的跌落电压能够得到及时、完全的补充，自举电路对下桥臂最小导通时间有一定的要求。
但
是若能正确选择各元器件参数，自举电路对下桥臂最小导通时间的限制将会大大降低。
2.1 自
举电容E1的选择自举电容E1需要根据自举电容所能得到的最低充电电压来选择。
实际
应用中可以应用以下简化公式来初步计算E1：式中，ΔVBS为自举电路在上桥臂
功率器件导通时所允许的最大电压降，VF为自举二极管正向压降，VBSmin为所要求的最低上
桥臂驱动电压，VBSUV为上桥臂控制电压的欠压保护值，Vsat为下桥臂功率器件的饱和压降，THON为上桥臂的最大导通时间，ILeak为IPM模块规格书中所提供的上桥臂功率器件驱动所
需的最大额定电流值。
这样只要选定ΔVBS即可快速计算出E1。
但是考虑到各元器件参
数的分布性和应用电路的可靠性，实际使用的E1应当选择为计算值的2～3倍。
本项目选择
的是47 μF/25 V的电解电容。
2.2 自举电阻R62的选择自举电阻R62的作用是限制dVBS/dt。
为了保证自举电容能够在下桥臂最小导通时间充电ΔVBS，所以：式中，TLON为下桥臂的最小导通时间。
本项目中自举电阻R62取22 Ω。
2.3 自举二极管
D9的选择因为自举二极管起到隔离直流母线高压和控制电源低压的作用，必须阻断直流
干线上的高压，才能保护IC器件不受损坏, 所以选择D9时应当重点考虑二极管耐压、反向
截止时间和正向导通电压降几个参数。
二极管承受的电流是栅极电荷与开关频率之积。
为了
减少电荷损失，应选择耐高压的反向漏电流小的超快恢复二极管。
本项目选用的自举二极管
型号为BYV36C。
3 自举电容初始充电过程及控制方法3.1 初始充电分析及实现程序在自
举电容的初始充电过程中，较大的初始充电电流有可能给系统可靠性带来不利影响。
这是因
为较大的电流冲击一方面对控制电源器件造成冲击，另一方面增大了初始充电阶段上下桥臂
直通的风险。
由此可见应当尽量避免下桥臂长时间开通的自举电容初始充电方法。
实际
应用中可采用脉冲串的方法，分多次给自举电容充电，直到自举电容充满。
这样可有效减小
初始充电过程中的充电电流。
本项目采用瑞萨SH7125作为控制芯片，软件上采用了一种
简单实用的方法实现了自举电容的初始充电。
具体的做法是：在每次更新PWM占空比时，先
判断占空比的值，若小于0.056，则认为电机的给定速度为零，并以此作为进入充电程序的
判断条件。
如下面的程序所示：if(revison_value < 0.056){ MTU2.TOER.BYTE = 0x38;
/*禁止上桥臂输出*/ hall.HallPointer = (hall.HallPointer + 1)%6; MTU23.TGRD = 1900;/*设定占空比*/ MTU24.TGRC = 1900;/*设定占空比*/ MTU24.TGRD
= 1900;/*设定占空比*/ pwm_calc();/*占空比更新函数*/} 由上述程序可知，通过程
序预定的方式给定直流无刷电机的换相顺序，使得 U、V、W 三相进行错位充电，即每一次只
给某一相的自举电容充电并依次循环直到三相都充满。
该控制程序的优点在于上臂被禁
止输出，所以不存在上下臂直通的危险，且只要占空比小于0.056时就对自举电容充电，能
保证自举电容能充满。
通过将初始充电控制语句放在PWM更新函数里，保证了初始充电的实
时性，很好地解决了实现自举的关键问题。
3.2 自举电压波形及分析图3是实测的自举
电压波形。
由图3分析可知，初始充电近似阶跃函数。
在0.1 s时，就能充电到14 V，即上
述初始充电程序能快速完成初始充电；在0.2 s时，电机开始运行，自举电容放电。
由图3
还可知，在运行阶段，自举电容电压基本稳定在14 V，几乎在电机停止的瞬间，自举电容电
压迅速充电到15 V，然后开始慢慢放电。
由上述分析可知，本项目采用的自举电容初始充电的方法简单实用，在实际项目应用中
取得良好的效果。
本文分析了自举电路的基本原理，并在此基础上，通过实际项目，介
绍了自举电路各元器件的选型，通过将初始充电控制程序放在PWM更新函数中，保证了充电
的实时性，在应用中取得了良好的IPM驱动效果，为自举电容的初始充电提供了一个简单实
用可靠的方案。
总之，要在理论指导的基础上，使得控制算法和硬件参数紧密相关，并在实
际系统反复调试并最终确定参数，以便最大程度地保证电路的可靠性。