无盲区的大功率IPM设计与电流检测电路优化

发布时间：2021-02-02 13:57

　　智能功率模块（IPM）是电力电子设备中的核心器件,为了保证系统安全可靠地运行,IPM电流检测尤为重要。为了提高大功率IPM在短路故障情况下快速检测电流的能力,设计了一种新型内部集成分流电阻的IPM拓扑结构,并制作了1 700 V/150 A的IPM。通过校准电路对分流电阻阻值进行校正和测试。结合IPM设计了相应的电流检测电路,并在双脉冲测试平台对电流检测电路进行了验证。比较了传统电流检测方法和内部集成分流电阻电流检测方法,以分析实时检测集电极电流。最后验证了所设计电路可以实时检测集电极电流,并通过IPM发生过流时,电流检测电路可以实时检测电流,并给驱动发送故障信号。该方法对大功率IPM电流检测技术具有重要的参考价值。 

【文章来源】：半导体技术. 2020,45(07)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图12 分流电阻隔离波形

内部集成分流电阻1 700 V/150 A IPM将驱动保护电路、功率单元和散热器集成在一起,IPM结构框图如图1(a)所示,实物图如图1(b)所示。功率单元由1 700 V/75 A IGBT芯片并联实现集电极电流150 A。功率单元中上管、下管、负载输出端分别集成了分流电阻R1、R3和R2用来测量电流。R1、R2和R3分别是由3个功率为3 W、阻值为1 mΩ的电阻并联组成,最大可承受9 W功率。图2为IPM开通和关断过程示意图,图中:t为时间;VGE为IPM驱动电压;Vshunt为分流电阻两端电压,由于分流电阻和IGBT串联,分流电阻电流也是IC。由于分流电阻为确定阻值电阻,分流电阻两端的电压可以表示流过分流电阻的IC大小,而且理论上Vshunt和IC线性相关度一致。因此无论发生过载过电流,还是短路电流,分流电阻都能反映IC的变化情况。

图2为IPM开通和关断过程示意图,图中:t为时间;VGE为IPM驱动电压;Vshunt为分流电阻两端电压,由于分流电阻和IGBT串联,分流电阻电流也是IC。由于分流电阻为确定阻值电阻,分流电阻两端的电压可以表示流过分流电阻的IC大小,而且理论上Vshunt和IC线性相关度一致。因此无论发生过载过电流,还是短路电流,分流电阻都能反映IC的变化情况。分流电阻参数如表1所示,因为分流电阻是焊接的,所以会产生寄生电阻。因此,设计了如图3所示的测试电路对并联电阻进行校准和测试。测试原理为分流电阻Rshunt由分流电阻两端测量电压Vshunt除以分流电阻电流IC得到,即

【参考文献】：
硕士论文
[1]基于分流器的大功率IGBT检测及转换电路设计[D]. 袁尚琪.西安理工大学 2018



本文编号：3014808