时间: 2025-08-13 11:34:40 | 作者: 一体化专机
当时，功率电路的模块化和体系集成技能已成为电力电子技能领域最重要的研讨方向之一[1]。智能功率模块IPM(Intelligent Power Module)便是体系集成模块思维的表现之一[2]。IPM模块是指专用于驱动和操控各种工业与民用、单相与三相电机的新式智能功率模块，又称为电机“逆变电源”。IPM将输出功率元件和驱动电路、多种维护电路集成在同一模块内，提高了体系整体性能及可靠性、降低了通态和开关损耗、缩小了体积并减少了体系本钱。与传统的分立元件比较，IPM模块具有结构严密相连、体积小、功用完好和易于大批量出产的特色。因为马达是现代各种主动操控体系的动力源，可以使用于变频空调、变频洗衣机、变频冰箱等家用电器和变频器、工业电机等的变频调速中。因而，IPM模块的商场十分广泛。
本文在此布景下规划了一种根据IR2136[3]的IPM电路，并用PSpice软件对所规划电路进行了仿线 IPM电路的组成及主电路规划
IPM电路组成如图1所示，首要由功率电路(整流电路和逆变电路)和驱动电路组成。
组成。IR2136集成了6个MOSFET或IGBT高电压栅极驱动器，并交融了多元化的维护功用，使体系本钱比采用光耦解决方案降低了30%，是专为2 kW或以下的(110 V~360 V)输入逆变器规划的，适用于沟通感应、无刷直流或开关磁阻电机驱动。图1中的D7、D8、D9和C1、C2、C3是自举
元件[3-5]，其所组成的自举电路用来可靠地驱动高压侧IGBT栅极器材。如图1所示，Vbs(IR2136 Vb和Vs管脚之间的电压差)给集成电路高端驱动电路供给电源。该电源电压必须在10～20 V之间，以确保驱动集成电路可以彻底地驱动IGBT栅极器材。IR2136驱动集成电路具有Vbs欠压维护，当Vbs电压下降到必定值(典型值是8.2 V)时，将封闭高端驱动输出，这确保了IGBT不会在高功耗下作业。Vbs电源是悬浮电源，附加在Vs电压上(Vs通常是一个高频的方波)。这种自举技能的优点是简略、低价。电路的作业原理如下：当Vs被拉到地时(经过下端器材或负载)，15 V的Vcc电源经过自举二极管(D)给自举电容(C)充电，也即给Vbs供给一个电源。(1)自举电容参数的确认自举电容应该供给的最小电荷如下：
IPM功率电路[8]由二极管整流电路和IGBT三相逆变电路组成。整流二极管电压额定值URRM、电流额定值IVDM及IGBT标称电压UCEP、额定电流IC别离核算如下：
式中，UAC为220 V输入沟通电压，KV为电压动摇系数，αV为安全系数，?驻UCE为线路杂散电感引起的尖峰电压，αP为过电压维护系数，αU为过电压安全系数，IO为逆变器输出电流，P为逆变器最大输出功率。
依照上述规划原理，规划了1 500 W的IPM电路。沟通输入电压为220 V，整流电路为单相桥式。电路的首要元器材参数如下：自举电容为1 μF/25 V钽电容，自举二极管为快康复MUR160，逆变桥IGBT开关管为IRG4IBC30KD，整流二极管为800 V/5 A的整流二极管。
软件对所规划电路进行了仿线 μs。图2是其仿真成果波形。经过对仿线触发脉冲进行参数调整，得到的仿线(a)、(b)、(c)所示。当输入触发脉冲幅值为3 V和5 V、输入脉冲为低电平时，输出端才有驱动信号输出，且输出的上开关管驱动波形幅值约为14.7 V。假如触发脉冲太低，因输出驱动波形性为高电压(约14.7 V)，对开关管起不到操控效果。
图2(d)是单脉冲调制时，逆变桥电路的一个桥臂上下开关管驱动波形及桥臂输出波形。从图中可以精确的看出，上下桥臂的驱动是交互进行的，单脉冲调制时，一个桥臂的输出电压幅值便是整流器的输出直流电压(对本规划来说，是单相全桥整流电路，直流电压值为310 V左右)，而栅极驱动电压是最高电压，要比桥臂输出电压高15 V左右。
图2(g)为使能端作业及过流时的输出驱动波形仿真成果。当过流时，即过流检测端ITRIP的电压高于0.5 V时，经过内部传输电路的延时，可靠地关断输出波形，维护IGBT免遭损坏，经过外部RC网络10 μs的传输推迟(本电路规划的延时为10 μs，使用中可根据实在的状况经过改动R10、C5的值来改动延时时刻)，过流毛病主动铲除。一起从图2(g)中可以精确的看出，使能端低电平时，输出驱动波形被封闭。
而当触发脉冲序列产生过错导致桥臂直通时，IR2136芯片内部防直通电路起效果，使上下开关管的栅极驱动信号全为低电平。图2(h)为直通时的输出驱动波形，由图可知，在30～40 μs和70～80 μs时刻段，同一桥臂的上下触发脉冲一起低电平有用，输出驱动信号全为低电平，避免了直通的产生。
本文将体系集成思维使用于IGBT逆变电路，规划了一种根据IR2136为驱动电路的IPM电路。该电路集成了输入欠压、防直通、过流等维护功用。别的，使用自举技能，完成了全桥驱动电路的单电源供电，不光结构相对比较简略，还表现了体系集成思维。一起用
软件对规划电路进行了仿真，其成果与理论符合，验证了本文规划的正确性。参考文献
