基于三菱IPM模块的外围接口电路设计

3.2 IPM的典型应用电路

良好的外围驱动电路为系统安全、可靠运行提供了重要保障。由IPM内部功能框图可知,器件本身已含有驱动电路。所以只需要提供电源、满足驱动功率要求的门极驱动信号和电气隔离装置即可。现以第五代C型IPM PS21563-P为例,来设计IPM的典型外围电路,如图4所示。

自举电路可以由R、C、D组成,R、C、D的选择方法如下

其中:IDB——IC的驱动电流,PS21563-P最大驱动电流为2 mA;

T——IGBT最大通态脉宽,PWM频率为10kHz,则T=100μs;

△UDB——放电电压,取电压不低于14 V,则放电电压为△UDB=15 V-14 V=1 V。

由式(1)可得C=0.2μF,为增加系统的可靠性,选取50μF/50 V的高压陶瓷电容。

式中:t0——下桥臂IGBT最小脉冲宽度,死区时间为1.5μs,t0=3μs;

C——电容的计算值,C=0.2μF。由式(2)可得R=7.5 Ω。

D选取1A/600 V的快恢复二极管。

虽模块内部集成了专用的HVIC,其控制端口可与CUP端子直接相连。但为了确保系统安全可靠运行,电路采用高速、高共模比的IPM专用光耦HCPL-4504,实现光耦隔离的连接。为防止浪涌电流,整流后的直流母线电压经CDB941系列的吸收电容接入IPM的P、N端。在PS21563-P的短路保护电压检测端和VNC端之间接电流检测电阻,用于检测短路故障。短路保护动作电压门限为0.45~0.52 V,设定保护电流门限为5 A,所以取检测电阻值为0.1 Ω,电流取样信号经由Rsf、Csf组成的滤波电容输入到过流保护输入端CIN,当母线过电流时,FO故障输出端输出低电平。

4 结束语

系统运行和捌试结果表明,IPM供电电源稳定、可靠,系统运行良好。文中介绍的驱动和保护电路满足IPM工作要求,利用IPM自身的输出信号再配上一些外围保护电路,可以使系统保护电路更加完善,能够有效地保护器件。此设计方法有着广泛的应用范围。


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