IGBT-IPM智能模块计及其在SVG装置中的应用

。图中，各个引脚和端子的标号列于表１。

　　表1 IGBT-IPM智能模块的脚及端子标号

　　３　ＩＧＢＴ智能模块电路设计

　　ＩＧＢＴ智能模块的电路设计主要分为主电源部分、光耦外围控制部分、缓冲电路部分及散热部分。下面分别对这四部分的设计方法和需要注意的问题进行说明。

　　３．１ 主电源电路

　　富士的ＩＧＢＴ－ＩＰＭ模块有很多不同的系列，每一系列的主电源电压范围各有不同，在设计时一定要考虑其应用场合的电压范围。６００Ｖ系列主电源电压和制动动作电压都应该在４００Ｖ以下，１２００Ｖ系列则要在８００Ｖ以下。开关时的最大浪涌电压：６００Ｖ系列应在５００Ｖ以下，１２００Ｖ系列应该在１０００Ｖ以下，根据上述各值的范围，使用时应使浪涌电压限定在规定的值内，且应在最靠近Ｐ、Ｎ端子处安装缓冲器（如果一个整流电路上接有多个ＩＧＢＴ模块，还需要在Ｐ、Ｎ主端子间加浪涌吸收器）。虽然在模块内部已对外部的电压噪声采取了相应的措施，但是由于噪声的种类和强度不同，加之也不可能完全避免误动作或损坏等情况，因此需要对交流进线加滤波器，并绝缘接地，同时应在每相的输入信号与地（ＧＮＤ）间并联１０００ｐＦ的吸收电容。

[next]

　　３．２ 光耦外围控制部分

　　与主电源电路不同，外围控制电路主要针对的是单片机控制系统的弱电控制部分。由于模块要直接和配电系统连接，因此，必须利用隔离器件将模块和控制部分的弱电电路隔离开来，以保护单片机控制系统。同时，ＩＧＢＴ模块的工作状况很大程度上取决于正确、有效、及时的控制信号。所以，设计一个优良的光耦控制电路也是模块正常工作的关键之一。根据ＩＧＢＴ的驱动以及逆变电路的要求？１？，模块内部的ＩＧＢＴ控制电源必须是上桥臂３组，下桥臂１组，总计４组独立的１５Ｖ直流电源。图２是一种推荐的光耦驱动电路。

　　图２中给出了几种典型光耦驱动电路，其中三极管与光耦并联型电路对光耦特别有利。下面是控制输入的光耦规格要求：

　　●ＣＭＨ＝ＣＭＬ＞１５ｋＶ／μｓ或１０ｋＶ／μｓ

　　●ＴＰＨＬ＝ＴＰＬＨ＜０．８ｍｓ

　　●ＣＴＲ＞１５％

　　推荐的光耦有：

　　ＨＣＰＬ－４５０５，ＨＣＰＬ－４５０６

　　ＴＬＰ７５９（ＩＧＭ），ＴＬＰ７５５等。

　　一般情况下，光耦要符合ＵＬ、ＶＤＥ等安全认证。同时最好使光耦和ＩＧＢＴ控制端子间的布线尽量短。由于初级和次级间常加有大的ｄｖ／ｄｔ，因此，初、次级布线不要太靠近以减小其间的耦合电容。在使用１５Ｖ的直流电源组件时，建议电源输出侧的ＧＮＤ端子不要互联，并尽量减少各电源与地间的杂散电容，同时还应当确保足够大的绝缘距离（大于２ｍｍ）。光耦输入用的１０μＦ及０．１μＦ滤波电容主要是保持控制电压平稳和修正线路阻抗的稳定，其它地方的滤波电容也很必要。另外，控制信号输入端与Ｖｃｃ端应接２０ｋΩ的上拉电阻，在不使用制动单元时，也应该在ＤＢ输入端与Ｖｃｃ端接２０ｋΩ的上拉电阻，否则，ｄｖ／ｄｔ过大可能会引起误动作。图３为控制信号的输入电路。其它三组上桥臂控制信号输入电路与图３相同，但３组１５Ｖ直流电源应分别供电。而下桥臂的４组，则共用一个１５Ｖ直流电源。

　　３．３ 缓冲电路

缓冲电路（阻容吸收电路）主要用于抑制模块内部的ＩＧＢＴ单元的过电压和ｄｖ／ｄｔ或者过电流和ｄｉ／ｄｔ，同时减小ＩＧＢＴ的开关损耗。由于缓冲电路所需的电阻、电容的功率、体积都较大，所以在ＩＧＢＴ模块内部并没有专门集成该部分电路，因此，在实际的系统之中一定要有缓冲电路，通过电容可把过电压的电磁能量变成静电能量储存起来，电阻可防止电容与电感产生谐振。如果没有缓冲电路，器件在开通时电流会迅速上升，ｄｉ／ｄｔ也很大，关断时，ｄｖ／ｄｔ很大，并会出现很高的过电压，极易造成ＩＧＢＴ器件的损坏。因此，缓冲电路不仅在ＩＧＢ