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功率技術/新能源  

家電智慧功率模組單驅動電源方案

上網時間: 2002年11月09日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:IPM  HVIC  電源  充電  RC濾波 

由於雙列直插式(DIP)智慧功率模組(IPM)內置高壓積體電路(HVIC),使採用單一控制電源供電成為可能。對控制電源的性能指標要求為:+15V(10%,dv/dt≦(1V/us,V紋波>≦2Vp-p。HVIC元件通常會忽略掉脈寬<50ns、脈衝幅值<5V的高頻噪聲。這?值得注意的是,控制電源VD應先於主電源(P-N間電源)開啟,並晚於主電源關斷。

充電初始過程

為了使IPM正常起動,需要提供初始自舉充電訊號。如圖1所示,通過打開N側的IGBT,自舉電容被充電,控制信號應具有足夠的脈寬使自舉電容能充滿電。為了實現此初始化功能,在軟體上應進行相應的處理,即增加初始化程式段。

參考參數:自舉電容為100uF、自舉電阻為50(情況下,初始充電時間約5ms。

自舉電容、電阻和二極體的選擇

1. 自舉電容C1的選擇:


其電容值可通過下式來選擇:


C1=IBS(T1/(V


其中,T1為IGBT1的最大開通脈寬時間,IBS為IC的驅動電流(取決於溫度和頻率特性),(V為允許的放電電壓。通常應對計算出的電容值增加2~3倍裕量。注意:由於交流電機和直流無刷電機的控制方式不同,T1具有較大的差異,因而C1的選取值差別較大。

2. 自舉電阻R2的選擇

圖1:充電初始化。


一般來說,R2電阻值的選擇應使時間常數C1×R2能夠滿足使放電電壓((V),能在IGBT2的最大導通脈寬(T2)內充電到C1。同時還需注意充電瞬間的最大充電電流,控制電源應能提供此瞬態電流。然而,如果僅僅IGBT具有‘開-關-開’控制模式,時間常數的設置應使在導通階段消耗的電荷能夠在關斷時間內被充電。

3. 二極體D1的選擇

二極體D1應採用高壓快恢復二極體(600V或更高),最大承受電流應大於充電瞬間的最大充電電流。

DIP IPM的短路保護電路

在PCB板佈局佈線時,應盡量滿足如下要求:圖2:DIP IPM的短路保護電路。


旁路電阻盡量靠近DIP IPM的引腳N放置;RC濾波器盡量靠近DIP IPM的CIN引腳放置;A、B和C之間的走線應盡可能短。

RC濾波器時間常數設定在1~2(s之間,此RC濾波電路可防止旁路電阻上噪聲引起的短路保護誤動作,它還應允許FWDi反向恢復電流流通。為了確定時間常數,需要考慮IGBT的性能,圖3舉例說明了帶最小導通閾值電壓的IGBT的情況。例如,當驅動電壓為推薦範圍內的最大值16.5V時,在上述條件下能通過額定集電極電流的8.5倍(VD=16.5V時的最大電流),此時,如果IGBT的導通時間(脈寬)小於4us,表明IGBT能夠安全地關斷。對於DIP IPM,考慮設置裕量,RC時間常數的推薦值為2us或更小。

電流檢測旁路電阻值的選擇:


採用下式來計算電流檢測電阻的阻值:R=VSC(ref)/ISC。其中,VSC(ref)為控制IC的SC參考電壓(動作閾值),ISC為需要中斷的電流值。

控制IC的SC參考電壓(動作閾值)隨寄生電壓和溫度而變化,應考慮其波動範圍,需要基於下述參數來設計。考慮到VSC(ref)參數及旁路電阻的精度問題,實際上應考慮下述短路保護動作閾值:

SCmax.= VSC(ref)max,旁路電阻最小值;

SCtyp.= VSC(ref)typ,旁路電阻典型值;

SCmax.= VSC(ref)min,旁路電阻最大值。

供稿:

三菱電機公司





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