智能功率模块PS21865在逆变器中的应用-solarbe文库

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Vol.10 No.10Oct. 2009第 10卷第 10期2008年 10月www.ecda.cn 2008.100 引言智能功率模块作为变频器的核心器件，一般可由 IGBT芯片、 FWD 续流二极管和控制 HVIC耐高压 IC 电路组成。 PS21865是三菱电机推出的一种 DIP-IPM 智能功率模块。该 DIP-IPM 内置三相交流输出的 IGBT逆变器，采用单＋ 15 V驱动电源，具有 2种保护功能。 PS21865采用双列直插封装。它不使用任何光耦即可直接与单片机或其他 PWM输出端口进行耦合，从而省略了至少 6套隔离电路。其 1/4开关频率可达 15 kHz。 PS21865是 DIP-IPM 的一种，它集成度高，体积小，内部不仅封装了门极驱动控制电路，而且还有故障检测和各种保护电路如过热保护、过流保护、短路保护及控制电源欠压保护。用这样的模块作为电源功率器件，可简化硬件电路设计，缩小电源体积，简化接线，也可大大缩短开发周期，更重要的是能提高系统的安全性和可靠性。1 DIP-IPM 模块的结构特点与引脚功能智能功率模块 PS21865的内部结构如图 1 所示。 PS21865三相 AC变频输出电路采用三菱的第5代平面型 IGBT 和 CSTBT Carrier Stored Trench-gate Bipolar Transistor，具有载流子蓄积层的沟槽型门极构造双极晶体管功率芯片，因而可实现更低损耗。 PS21865采用自举电路结构，可实现单电源驱动需要自举电容，二极管等外部器件，器件内置有 IGBT 驱动电路以及过载保护、电源控制、欠压保护等功能。模块 P侧的 UV （控制电源欠压保护不输出故障信号 Fo；而 N侧的UV/SC 过载保护则可输出故障信号 Fo 过载保护功能需要外部配置母线电流检测用旁路电阻。同时， PS21865内置专用 HVIC High Voltage IC600 V，无需绝缘电路如光耦即可从单片机直接接收控制信号。其输入接口电路采用高电平驱动逻辑，因而可消除旧产品低电平驱动方式对电源投入和切断时的时序要求，增强模块自保护能力。而且还可直接由 DSP或 3 V 级单片机驱动。PS21865的具体控制引脚的功能如表 1所列。2 PS21865的电气特性PS21865智能功率模块的最大电流为 20 A，最高阻断电压为 600 V，最大载波工作频率上限为 20 kHz。表 2所列是 PS21865模块各项参数的参考值。3 模块工作原理3.1 模块保护电路工作原理PS21865智能功率模块具有 IGBT的过流保护、收稿日期 2008-06-21智能功率模块 PS21865在逆变器中的应用景军锋 1，康雪娟 21．西安工程大学电信学院，陕西西安７１００４８；2. 西安航空技术高等专科学校电气系，陕西西安７１００７７摘要介绍了智能功率模块 DIP-IPM 的工作原理、引脚功能和电气特性，指出了 DIP-IPM模块在应用中应注意的问题，同时给出了在逆变器设计时， DIP-IPM 模块 PS21865和 CPU的连接电路。关键词 IGBT； DIP-IPM ； PS21865；智能功率模块；逆变器新特器件应用１Electronic Component Device Applications表 2 模块参数的参考值项目记号额定值电源部分电源电压 P-N VCC 450V电源电压（含浪涌） P-N VCC （ surge） 500V绝缘耐压 Viso 2500Vrms控制和保护部分控制电源电压 VD 20V信号输入电压 VIN 20V故障输出电压 FO- V NC VFO 20V故障输出电流 IFO 1mA逆变部分集电极－发射极间电压 VCES 600V集电极电流 IC 20A集电极电流（峰值） ICP 40A集电极损耗 PC 52.6W图 1 PS21865内部结构图Vol.10 No.10Oct. 2009第 10卷第 10期2008年 10月www.ecda.cn 2008.10Electronic Component Device Applications