新型电力电子技术功率模块特征与应用

示了出色的噪声免疫能力，能够耐受高达50V/ns的高dv/dt噪声，并且扩展负电压运作范围，在VB=15V左右达到VS=-10V。

LVIC负责所有的保护功能及其向微控制器的反馈。它的保护电路检测控制电源电压、LVIC温度以及带外部并联电阻的IGBT集电极电流，并在错误状态中断IGBT的操作。有关的保护应该不受温度和电源电压的影响。

而错误信号是用于通知系统控制器保护功能是否已经激活。错误信号输出是低电平有效的集电极开路配置。它一般通过上拉电阻被拉升至3.3V到15V。当错误发生时，错误线拉低，低边IGBT的所有栅极被中断。如果错误是过电流引起的，输出则出现一个脉冲，然后自动复位。首选的低信号持续时间取决于它的应用，例如，对于家电首选几毫秒，但是在工业应用中首选低信号持续时间为(1～2)倍的IGBT开关频率。
具有新IBGT技术智能功率模块的举例见图3所示。

图3 具有新IBGT技术智能功率模块图

这个系统由一个功率板和一个控制板组成，两块板通过一个6线接口相连，确保电源与信号之间噪声的干扰很低．功率板直接使用市电电源(因为板上装有倍压器，可以连接120V或220V市电)或使用外部直流电源，低压辅助电源也安装在功率板上，配合额定电压高于50VDC的应用工作。

而带输入整流半桥选件的三相逆变器，更低的通态电压降(VCE(sat))和CRES/CIES比，超软超快恢复反向并联二极管工作频率高达70kHz，新一代产品的参数分布公差小，单螺钉组装，芯片上无热点，大电流模块可选择负温度系数电阻。

这些电路板十分适合那些需要六步通信或六个信号PWM(正弦调制)输出的应用领域，如3相交流永磁电机或无刷电机(正弦曲线驱动)控制；单相和三相UPS。

2.3智能功率模块的自举二极管技术

因为除了基本的三相逆变器拓扑，更多的集成是面临的挑战之一。值此自举二极管似乎成为集成的合适器件。实际上，市场上已出现了数种内置自举二极管的产品，但是从技术角度来看，其方式略有不同。其中之一是使用HVIC上的高压连结终端区域作为自举二极管。其应用局限于额定值在100W以下的低功率应用，因为这种方式具有较大的正向压降和较差的动态特性。功率在400W左右时，采用分立FRD作为自举二极管，但是由于其封装尺寸有限，没有串联电阻(RBS)，因此需要对大充电流进行特殊处理，尤其在初始的充电期间。在高于400W的应用中，最常见的应用是将分立FRD和分立电阻进行组合(见图2所示)。这种方式的唯一缺点是占用空间较大和相应的成本增高。

如今智能功率模块中采用了新设计的自举二极管，其目标是减小芯片尺寸和获得适中的正向压降，以得到20Ω串联电阻的等效作用。其压降特性等同于串联电阻和普通FRD。借助于这种特殊自举二极管的优点，能够实现更多的集成同时保持最低的成本。

2.4关于智能功率模块的封装

智能功率模块封装是采用IC和LSI产品的转模封装技术，以改善性价比，同时提升热循环和功率循环等封装的可靠性。与具有塑料或环氧树脂外壳的普通功率模块相比，它具有相对简单的结构，即功率芯片和IC安装在铜引线框架上，基底材料与框架连接，最后可在环氧树脂中模塑成型。又借助现有的可变形基底的优点，可在Mini-DIP智能功率模块 封装中实现600V 3A到30A的功率额定值，同时保持PCB管脚布局和价格的竞争力。这样可以针对多种应用提供派生产品，比如功率因数校正、开关磁阻电机等。

3 实用型全桥式DC-AC智能高频大功率变换模块举例

该智能功率模块(DC-AC) (见图4所示)， 应用美国IR公司的功率器件和贴片工艺生产。用户可以简单方便地直接利用它或其组合设计制作成各类高频大功率开关电源。

3.1技术特征

通过图4对该模块内部结构的分析就一目了然。

图4 新型DC/AC全桥式智能高频功率模块结构原理图

⑴ 具有功能较强的电源管理电路（电源控制芯片），即电流型PWM及辅助保护电。

所谓电流型即在比较器的输入端直接用感应到的输出电流信号与误差放大器进行比较，来控制输出的峰值电流跟随误差电压变化。这种控制方式可以改善整个开关电源电压和电流的调整率，改善整个系统的瞬态响应。电流型PWM还具有重选脉冲抑制电路，消除在一种输出里出现两个连续脉冲的可能性。这对于半桥电路或全桥电路组成的开关电源能否可靠工作是极为重要的。而一般电压型PWＭ在受干扰时，常出现一路输出中有两个连续重叠脉冲，造成桥电路上下直通而烧毁功率管。电流型PWM可根据检测电路送来的电流信号实行逐个检测，信号大时逐个关断，超过极限时全保护关断。(此时需关机启动，或延时3秒软启动。)

⑵ 内含IC驱动电路代替脉冲变压器隔离

在半桥