智能功率模块的原理与应用
一款单相逆变器智能功率模块的应用电源电路设计
一款单相逆变器智能功率模块的应用电源电路设计
引言
智能功率模块(Intelligent Power Module，IPM)以开关速度快、损耗小、功耗低、有多种保护功能、抗干扰能力强、无须采取防静电措施、体积小等优点在电力电子领域得到越来越广泛的应用。
以PM200DSA060型IPM为例。
介绍IPM应用电路设计和在单相逆变器中的应用。
IPM的结构
IPM由高速、低功率IGWT、优选的门级驱动器及保护电路构成。
其中，IGBT是GTR和MOSFET的复合，由MOSFET驱动GTR，因而IPM具有GTR高电流密度、低饱和电压、高耐压、MOSFET高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。
根据内部功率电路配置情况，IPM有多种类型，如PM200DSA060型：IPM为D型(内部集成2个IGBT).其内部功能框图如图1所示，内部结构如图2所示。
内有驱动和保护电路，保护功能有控制电源欠压锁定保护、过热保护、过流保护和短路保护，当其中任一种保护功能动作时。
IPM将输出故障信号FO。
IPM内部电路不含防止干扰的信号隔离电路、自保护功能和浪涌吸收电路。
为了保证IPM安全可靠。
需要自己设计部分外围电路。
IPM的外部驱动电路设计。
IPM(智能功率模块)应用手册
IPM （智能功率模块）应用手册Intelligent Power Modules Application Manual*本文所有关于三菱IPM 或IGBT 技术参数，图片均源自三菱官方资料，仅供学术交流，不做商业用途。
目录1．引言 (5)2．IPM（智能功率模块）的一般认识 (5)2.1.功率电路之设计 (5)a.关断浪涌电压b.续流二极管恢复浪涌c.接地回路d.减小功率电路之电感2.2吸收电路之设计 (6)a.吸收电路的类型b.吸收电感的作用c.母线电感的作用d.功率电路和吸收电路设计的建议2.3功耗设计 (8)a.功耗的估算b.VVVF变频器功耗的计算c.平均结温的估算d.瞬态温升的估算e.散热器之安装3.IPM的前身-IGBT模块的使用 (11)3.1. IGBT模块的结构和工作原理 (11)3.2.IGBT模块的额定值和特性 (11)a.最大额定值b.电气特性c.热阻3.3.特性曲线 (12)a.输出特性b.饱和特性c.开关特性3.4栅极驱动及模块的保护 (13)a.驱动电压b.串联栅极电阻（R G）c.栅极驱动所须功率要求d.栅极驱动布线注意e.dv/dt保护f.短路保护4.IPM智能功率模块的使用 (16)4.1.IPM的结构 (16)a.多层环氧树脂工艺b.铜箔直接铸接工艺c.IPM的优点4.2.IPM额定值和特性 (19)a.最大额定值b.热阻c.电气特性d.推荐工作条件4.3.安全工作区 (21)a.开关安全工作区b.短路安全工作区4.4.IPM的保护功能 (21)a.自保护特性b.控制电源的欠压锁定（UV）c.过热保护（OT）d.过流保护（OC）e.短路保护（SC）4.5.IPM的选用 (24)4.6.控制电路电源a.IPM的控制电源功率消耗b.布线指南c.电路结构4.7.IPM接口电路 (25)a.接口电路要求b.布线c.内部输入输出电路d. 连接接口电路e. 死区时间（T d ）f.故障信号FO 输出的使用 g. IPM 的一般应用h.一般变频系统的结构MCU1． 引言:把MOS管技术引入功率半导体器件的思想开创了革命性的器件：绝缘栅双极晶体管IGBT。
IPM智能功率模块及其应用
工 业技 术
￥ｎ ａＴｈｏＣｓｉＨ ｌ誓翻盟啊幽 ｃａ ｎ ｅ ｏｙｏｕ８ｅ 目凰圈豳西 ｉｅｄ ｃ ｌ ｎ ｒ■■Ⅱ誓 ｅ ｎｇ ｌ ａ Ｇ ｔ ｄ ｎ
ＩＭ智能功率模块及其应用 Ｐ
王慧 任恩思 孔令 刚
（ 兰州交通大学 甘肃兰州）
Ｓ ６Ａ Ａ８ ６ Ｅ通过 ｌ 位 Ｄ Ａ转换 器和外接正反， Ｏ ／
向方向控制端 ， 可实现电动机转 速的连续调节
和正反向的切换。 所有的运行参数， 如载波频
率、波形． 最小脉冲宽度、死区脉宽和 ， 曲
线等都是通过外接的 Ｅ Ｐ Ｏ 编程。由于输 ＥＲ Ｍ
入电压和反馈能量都将直按反映在直流环节
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，
摘 要 ：本文介ａＴ大功率电力电子器件 Ｉ Ｍ 智能功率模块，给出了模块的内部电路结构及功能特点。以通用变频电源的设计为例， Ｐ 介绍了以Ｉ Ｍ 智能功率模块为核心的主电路及其控制电路的设计 ，说明了参数的计算与设定。 Ｐ
关键词 ：智能功率模块 Ｐ ＷＭ 脉宽 调制 中圈分类号 ： ７ ＴＮ７ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ
＝
ｔ １ ￣ ） （ ２ ２ ５
（） １
式中 ｃ 为时钟输入频率，本系统所 ，
２ｌ Ｐ Ｍ结构及性能特点
Ｉ Ｍ 的结构框 图如 图一 所示 ，其基本 结 Ｐ 构 为 Ｉ Ｔ单 元组成的 三相桥 臂 。内含续 流 ＧＢ
选 用的 晶振 频 率 为 ２ＯＭ Ｈ ｚ。取 Ｆ＝’ Ｉ １， 护和短路保护 也正是 由于 ＩＭ的这些结构厦 Ｐ ＣＦ ＝Ｏ ｌ Ｓ ０ ，实际 上 一 ９ ６ Ｋ Ｚ。 ． ６Ｈ ７
１ 决 避免功率 器件 受到进一 步的损坏 由于 式 （） 定。 了越来越广泛的应用。本文在实验室验证的 处理 ， Ｇ Ｔ芯片 ，能连续 基础 上对 Ｉ Ｍ 的结构 、性能进 行了论述 ， 并 采用 了由电流传感功能的 Ｉ Ｂ Ｐ 介 绍 了其在 通用 变频 电源 中的应 用 。 监测功率器件的 电流 ， 从而实现高速的过流保
mosfet型ipm用途
mosfet型ipm用途MOSFET型IPM用途引言：随着电子技术的发展，功率电子器件在现代电力系统中扮演着重要的角色。
MOSFET型智能功率模块（IPM）作为一种集成了多种功能的功率电子器件，被广泛应用于各种电力控制系统中。
本文将介绍MOSFET型IPM的用途及其在不同领域中的应用。
一、MOSFET型IPM的基本原理MOSFET型IPM是一种集成了功率MOSFET、驱动电路和保护功能的智能功率模块。
功率MOSFET是一种常见的功率开关器件，具有低导通电阻和快速开关速度的特点。
IPM通过集成多个功率MOSFET，实现了功率开关功能，并通过驱动电路实现了对MOSFET的控制。
此外，IPM还集成了过流、过温、过压等多种保护功能，提高了系统的可靠性和稳定性。
二、MOSFET型IPM的用途1. 变频器MOSFET型IPM广泛应用于变频器中，用于电机控制。
变频器将输入的直流电源转换为可变频率、可变幅值的交流电源，实现对电机的精确控制。
IPM作为变频器的核心部件，具有高效、可靠的特点，能够提高系统的性能和效率。
2. 电力传输与配电MOSFET型IPM在电力传输与配电系统中扮演着重要的角色。
它可以用于高压直流输电系统，实现对电流的控制和保护。
此外，IPM 还可以用于电力配电系统中的开关和保护装置，提高系统的可靠性和安全性。
3. 电动汽车随着电动汽车的普及，MOSFET型IPM在电动汽车的电力控制系统中得到了广泛应用。
它被用于电机驱动和电池管理系统，实现对电动汽车的高效控制和管理。
IPM的高效率和高可靠性使得电动汽车具有更好的性能和续航里程。
4. 电力电子设备MOSFET型IPM还被广泛应用于各种电力电子设备中。
例如，它可以用于工业电机驱动、UPS电源、太阳能逆变器等。
IPM的集成化设计和高性能特点，使得这些电力电子设备具有更高的效率和可靠性。
5. 电力系统控制MOSFET型IPM在电力系统控制中起到了重要的作用。
数字化功率集成电路电路 和智能功率模块
数字化功率集成电路电路和智能功率模块随着科技的不断发展，电力电子技术在现代工业控制中发挥着越来越重要的作用。
数字化功率集成电路和智能功率模块作为电力电子领域的重要技术，为工业控制系统和电力系统的稳定运行提供了强大支持。
本文将从数字化功率集成电路电路和智能功率模块的技术原理、应用特点以及未来发展趋势等方面进行详细介绍。
一、数字化功率集成电路电路1. 技术原理数字化功率集成电路是一种将数字控制和功率驱动功能融合在一起的电子器件。
其核心技术是采用数字信号处理器（DSP）和功率器件相结合，实现对电力系统的精准控制和驱动。
数字化功率集成电路电路可以实现对电压、电流、温度等参数的精确监测和控制，具有高效、快速响应的特点。
2. 应用特点数字化功率集成电路在工业控制系统中具有广泛的应用。
在交流电机驱动、变频空调、工业机器人等领域，数字化功率集成电路可以实现对电机的精准控制，提高系统的效率和稳定性。
数字化功率集成电路还可以在电力系统中实现功率因数校正、无功补偿、谐波抑制等功能，提高电力系统的供电质量。
3. 未来发展趋势随着电力电子技术的不断发展，数字化功率集成电路将会朝着高性能、高集成度、多功能化的方向发展。
未来的数字化功率集成电路将更加注重对功率器件的优化设计，提高工作频率、降低损耗，实现更高效的能量转换。
数字化功率集成电路还将更加注重对通信接口的设计，实现与上层控制系统的无缝衔接，为工业控制和电力系统的智能化发展提供更强大的支持。
二、智能功率模块1. 技术原理智能功率模块是一种将智能控制技术应用于功率器件驱动的电子器件。
其核心技术是采用功率模块和智能控制单元相结合，实现对功率器件的精准控制和保护。
智能功率模块可以实现对电流、电压、温度等参数的实时监测和自适应调节，具有智能化、集成化的特点。
2. 应用特点智能功率模块在电力系统和工业控制系统中具有重要的应用价值。
在电机驱动、电力变流器、电网无功补偿等领域，智能功率模块可以实现对功率器件的优化控制，提高系统的效率和稳定性。
功率模块IGBT、IPM、PIM 区别及应用
功率模块IGBT、IPM、PIM 区别及应用2012-10-12 12:29:37| 分类：工作方面|举报|字号订阅区别：1，IGBT单管：分立IGBT，封装较模块小，电流通常在50A以下，常见有TO247 TO3P等封装。
2，IGBT模块：即模块化封装的IGBT芯片，块化封装就是将多个IGBT集成封装在一起，常见的有1in1,2in1,6in1等。
3，PIM模块：集成整流桥+制动单元（PFC）+三相逆变（IGBT桥）4，IPM模块：即智能功率模块，集成门级驱动及众多保护功能（过热保护，过压，过流，欠压保护等）的IGBT模块。
AW控制柜报E0072 对应轴为：东芝PIM 型号：MIG100J7CSA0A AW放大器型号：RFX1100-03 (此型号只有1~6轴控制）随后整理1：AMP拆卸步骤2：功率模块检查方法及接线定义功率模块的检修方法和注意事项功率模块输入的直流电压（P、N之间）一般为260V-310V左右，而输出的交流电压为一般不应高于220V。
如果功率模块的输入端无310V直流电压，则表明该机的整流滤波电路有问题，而与功率模块无关；如果有310V直流电压输入，而U、V、W三相间无低于220V均等的交流电压输出或U、V、W三相输出的电压不均等，则可初步判断功率模块有故障但有时也会因电脑板输出的控制信号有故障，导致功率模块无输出电压，维修时应注意仔细判断。
（可使用部件替换法）在未连机的情况下，也可用测量U、V、W三相与P、N二相之间的阻值来判断功率模块的好坏。
测量方法如下：1、用指针万用表的红表笔对P端，用黑表笔分别对U、V、W端，其正向阻值应为相同。
如其中任何一相阻值与其它两相阻值不同，则可判定该功率模块损坏；用黑表笔对N端，红表笔分别对U、V、W三端，其每项阻值也应相等。
如不相等，也可判断功率模块损坏。
应更换。
2、用电子万用表时方法与指针万用表正好相反，用电子万用表红色表笔对N端，黑色表笔对U、V、W，其阻值应相同。
智能功率模块(IPM)驱动与保护电路
（ １ ） 开通时建议用１ ５ Ｖ＋１ ０ ％的正栅极 电压 ， 该 电压 Ｍｉ ￣障报警信号输 出时 ， 将故障输 出信号 完全饱和 。 在任何情 况下不应超过（ １ ２ Ｖ －２ ０ Ｖ） 的范围。 为 了保 证不 Ｆ ｏ 经光 电隔离后送至嵌入 式处 理器 外部中断端 口， 处理器进行相 会 因为ｄ ｉ ／ ｄ ｔ 噪声产生误开通 ， 故采用反偏压（ 一 ５ Ｖ至－１ ５ ｖ） 来作为 应 的中断子程序 ， 利用软件方式停止嵌入式处理器输 出Ｐ ＷＭ控制 关断 电压 。 信号 ， 使得 Ｉ Ｐ Ｍ中的开关管全部处于关断状态 ， 从而达到保护器件 （ ２ ） 六个或七个Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ单元 的Ｉ Ｐ Ｍ四组 隔离 的供 电电源 ， 两单元 的 目的 或一 单元 的则在三相大功率 中需要六组隔离 电源 ， 以避免 噪声。 （ ３ ） Ｉ Ｐ Ｍ的控制 电源端子应接一个至少ｌ ０ “Ｆ 的退耦 电容 ， 该 电 ４结 语 容帮 助过滤共模噪声 。 文 中介绍的驱动 电路可 以很好地满足Ｉ Ｐ Ｍ的工作要求， Ｉ Ｐ Ｍ正 （ ４ ） 控制端上拉 电阻应尽可能小以避免高阻抗Ｉ Ｐ Ｍ拾取噪声 ， 但 常工作对 电源要求相 当高 。 Ｉ Ｐ Ｍ故障输出信号并辅助外 围保护 电路 又要足够可靠 地控 制Ｉ Ｐ Ｍ。 低速光耦可用于故障输出端和制动输入 反应迅速 ， 工作可靠 ， 软件保护又不需要额 外增 加硬件 ， 简便易行 。 端。 实际应用 中某 些开关可能不需要 用， 但输入信号加上拉 电阻以 所 以在实践 中采取软硬结合的保护方法 能更好地提高系统的可靠
２驱 动 电路 的设 计
Ｉ Ｐ Ｍ外部驱动 电路是Ｉ Ｐ Ｍ内部 电路和控制 电路之 间的接 口，外 围驱动 电路的设计对 以Ｉ Ｐ Ｍ构成的整个系统 的可靠性和安 全性十
概述智能功率模块IGBT—IPM及其应用
1引⾔ 在⼤功率电⼒电⼦器件应⽤中，IGBT 已取代GTR 或MOsF 龃成为主流。
⼼盯的优点在予输⼊阻抗⾼、开关损耗⼩、饱和压降低、通断速度快、热稳定性能好、耐⾼压且承受⼤电流、驱动电路简单。
⽬前，由妇BT 单元构成的功率模块在智能化⽅⾯得到了迅速发展，智能功率模块(IPM)不仅包括基本组合单元和驱动电路，还具有保护和报警功能。
IPM 以其完善的功能和⾼可靠性创造了很好的应⽤条件，利⽤IPM 的控制功能，与微处理器相结合，可⽅便地构成智能功率控制系统。
IGBT ⼀IPM 模块适⽤变频器、直流调速系统、DC—DC 变换器以及有源电⼒滤波器等，其中富⼠R 系列IGBT ⼀IPM 是应⽤较⼴泛的产品之⼀。
2 IGBll_IPM 的结构 IPM Ⅱ模块有6单元或7单元结构，⽤陶瓷基板作绝缘构造，基板可直接安装在散热器上，控制输⼊端为2.54m 标准单排封装，可⽤⼀个通⽤连接器直接与印刷电路板相连。
主电源输⼊(P ，N)、制动输出(B)及输出端(u ，v ，w)分别就近配置，主配线⽅便;主端⼦⽤M5螺钉，可实现电流传输。
IPM 的结构框图如图l 所⽰，其基本结构为IGBT 单元组成的三相桥臂;内含续流⼆极管、制动⽤IG 明和制动⽤续流⼆极管;内置驱动电路、保护电路和报警输出电路。
IPM 共有6个主回路端(P ，N ，B ，u ，v ，w)、16个控制端，其中vccu 、vccv 、vccw 分别为u 、v 、w 相上桥臂控制电源输⼊的+端，GNDU 、GNDV 、GNDW 分别为对应的⼀端;Vinu 、vinV 、vinW 分别为上桥臂u 、v 、w 相控制信号输⼊端，vcc 、GND 为下桥臂公⽤控制电源输⼊;vinX 、vinY 、vinZ 分别为下桥臂x 、Y 、z 相控制信号输⼊端;vinDB 为制动单元控制信号输⼊端;ALM 为保护电路动作时的报警信号输出端。
图1 IPM 结构框图 R 系列IGBT—IPM 产品包括：中容量600v 系列50A ～150A 、1200v 系列25A ～75A;⼤容量600v 系列200A ～300A 、1200v 系列100A ⼀150A 。
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电子知识2015年10月23日深圳华强北华强集团2号楼7楼电池管理系统能实时监控电池状态，延长电池续航时间、避免电池过充过放的情况出现，在电子产品中起着至关重要的作用。
特别是可穿戴设备的兴起对电池管理系统提出新的挑战，此次“消费电子电池管理系统技术论坛”，我们将邀请业界领先的半导体厂商、方案设计商与终端产品制造商，共探消费电子电池管理系统市场发展趋势及创新技术，助力设计/研发工程师显著改进电池管理系统，进而从技术的层面为业界解决电子产品的电池续航问题。
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