80C196MC波形發(fā)生器和智能功率模塊在逆變器中的應用
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電力電子器件是電力電子技術(shù)的重要基礎。各種新型的電力電子器件不斷涌現推動(dòng)了電力電子技術(shù)的發(fā)展。 80年代后期，以絕緣柵極雙極型晶體管IGBT （Insulated Gate Bipolar Transistor）為代表的復合型器件異軍突起。IGBT是功率場(chǎng)控晶體管MOSFET和電力晶體管GTR的復合，它把MOSFET的驅動(dòng)功率小、開(kāi)關(guān)速率快的特點(diǎn)和GTR通態(tài)壓降小、載波能力大的優(yōu)點(diǎn)集于一身，因而性能十分優(yōu)越，從而使之成為現代電力電子技術(shù)的主導器件。但是在實(shí)際電路中，大功率、高頻率的開(kāi)關(guān)操作動(dòng)態(tài)條件非常荷刻。功率電路，緩沖電路還有門(mén)極驅動(dòng)電路必須設計到足以承受di/dt和dv/dt極限值。如果過(guò)電壓就會(huì )發(fā)生。同時(shí)地環(huán)路和雜散電容還會(huì )引起嚴重的噪聲問(wèn)題。因此合理的布局對于IGBT的可靠性和工作效率是非常重要的。哪一個(gè)環(huán)節沒(méi)有設計好都會(huì )影響電路的正常工作，甚至將器件損壞。三菱智能功率模塊IPM（Intelligent Power Module）是一種將高速、低損耗IGBT及其最佳門(mén)極驅動(dòng)和保護電路集于一體的功率模塊。該模塊通過(guò)使用一種先進(jìn)的在線(xiàn)監控電流傳感器IGBT來(lái)實(shí)現高效的過(guò)電流和短路保護。IPM的過(guò)溫保護和低電壓閉鎖保護更是大大的提高了系統的可靠性，而且整體模塊體積小、結構緊湊，從而大大減小了整個(gè)裝置的外形尺寸。下面結合PM100CSA120的內部結構來(lái)說(shuō)明其原理和保護功能。
PM100CSA120 的內部結構如圖3所示，六只IGBT反并聯(lián)續流二極管連接成三相全橋電路。每一只IGBT都有相應的隔離驅動(dòng)電路，所以驅動(dòng)信號需要隔離后再進(jìn)入模塊，并且要給上橋臂每一個(gè)驅動(dòng)模塊提供單獨的隔離直流電源，下橋臂因共地可共用一個(gè)直流電源。每一驅動(dòng)電路都有完善的保護電路以防止器件損壞。這些保護包括以下幾方面：
（1）控制電壓低閉鎖
IPM的內部控制電路需要15V直流電源，當這個(gè)電壓因某種原因低于某個(gè)電壓值（U1）或高于某個(gè)電壓值（Uh）時(shí)，驅動(dòng)電路自動(dòng)閉鎖，并且發(fā)出故障信號Fo以通知主控電路。
（2）溫度保護電路
IPM內部有一個(gè)固定在底盤(pán)IGBT器件附近的溫度傳感器，當模塊溫度超過(guò)一定值To時(shí)，驅動(dòng)電路自動(dòng)閉鎖直到模塊溫度降低到To以下為止，同時(shí)也發(fā)出故障信號Fo。
（3）過(guò)流保護
IPM可用電流傳感型IGBT對模塊進(jìn)行在線(xiàn)監測，如果通過(guò)IPM的電流超過(guò)過(guò)電流門(mén)限值OC且持續時(shí)間達到toff(OC)時(shí)，保護電路將閉鎖門(mén)極驅動(dòng)并產(chǎn)生故障信號。這段持續時(shí)間是為了避免通過(guò)IPM的瞬時(shí)類(lèi)峰所造成的保護誤動(dòng)。
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