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Technology conter模塊基本電路
2015-05-13 05:46:37
作為變頻器最核心的元件之一，模塊是決定變頻器壽命的關(guān)鍵因素。
1）GTR的驅(qū)動(dòng)電路
在實(shí)際應(yīng)用中，GTR的基板驅(qū)動(dòng)電路種類很多，但都應(yīng)該滿足以下幾點(diǎn)要求：
①GTR開通時(shí)要采用強(qiáng)驅(qū)動(dòng)，即應(yīng)有一定的過飽和和前沿較陡的驅(qū)動(dòng)電路，以縮短開通時(shí)間，減小開通功耗。過飽和系數(shù)一般為1.5—2。
②GTR導(dǎo)通后應(yīng)相應(yīng)減小驅(qū)動(dòng)電流，使GTR處于準(zhǔn)飽和狀態(tài)，以降低驅(qū)動(dòng)功耗，減小存儲(chǔ)空間。
③GTR關(guān)斷時(shí)要提供較大的反向基板電流，以迅速抽取基區(qū)的剩余載流子，縮短關(guān)斷時(shí)間。反向驅(qū)動(dòng)系數(shù)一般為1—2。
④GTR關(guān)斷期間要維持一定的反向偏置電壓。在GTR開通前，反偏置電壓應(yīng)為零。
⑤驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)采用措施，使主電路和控制電路隔離；同時(shí)，應(yīng)設(shè)置自動(dòng)保護(hù)，防止GTR因過流而進(jìn)入線性工作區(qū)，以免功耗過大發(fā)熱而損壞。
2）IGBT模塊
①集電極—發(fā)射極額定電壓UCES：柵極—發(fā)射極短路時(shí)，IGBT集成電極與發(fā)射極所能承受的耐壓值，這個(gè)電壓值是生產(chǎn)廠商根據(jù)器件雪崩擊穿電壓而規(guī)定的，UCES應(yīng)小于或等于雪崩擊穿電壓。
②柵極—發(fā)射極額定電壓 UCES：IGBT是電壓控制器件，UCES是柵極控制信號(hào)的電壓額定值。目前IGBT的UCES值一般為+20V，使用中柵極控制電壓應(yīng)小于此值。
③額定集電極電流IC：該參數(shù)是IGBT飽和導(dǎo)通時(shí)，允許管子流過的持續(xù)最大電流。
④集電極—發(fā)射極飽和電壓降UCE（Sat）：UCE（Sat）是指IGBT正常飽和時(shí)，集電極—發(fā)射極之間的電壓降。通常UCE（Sat）值2.5—3.5V，該值越小，管子的功率損耗越小。
⑤開關(guān)頻率：開關(guān)頻率可以通過給出的導(dǎo)通時(shí)間Ton，下降時(shí)間tf和關(guān)斷時(shí)間toff估算出來，一般IGBT的開關(guān)頻率小開100KHz，通常工作在30—40KHz，這比GTR要高得多。
3）IPM模塊
智能功率模塊IPM是將主開關(guān)器件、續(xù)流二極管、驅(qū)動(dòng)電路、過流保護(hù)電路、過熱保護(hù)電路和短路保護(hù)電路以及驅(qū)動(dòng)電源不足保護(hù)電路、接口電路等集成在同一封裝內(nèi)，形成了高度集成的智能功率集成電路。它的主要特點(diǎn)體現(xiàn)在控制功能、保護(hù)功能和接口功能方面。
① 驅(qū)動(dòng)電路
在智能功率模塊IPM內(nèi)部設(shè)置了高性能的驅(qū)動(dòng)電路，具有出現(xiàn)故障后自動(dòng)軟關(guān)斷IGBT的功能，同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)緊湊，驅(qū)動(dòng)電路與IGBT之間距離極短，抗干擾能力強(qiáng)，輸出阻抗又很低，不需要加反偏壓，簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)電路電源，僅需要提供一組下橋臂的公共電源和三組上橋臂的獨(dú)立浮“地”電源。
② 欠壓保護(hù)
每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路都具有欠壓（UV）保護(hù)功能，無論什么原因，只要驅(qū)動(dòng)電路電源UCC低于欠電壓閾值UUV，時(shí)間超過10ms，智能功率模塊IPM就會(huì)關(guān)斷，同時(shí)輸出一個(gè)故障報(bào)警信號(hào)。
③ 過熱保護(hù)
智能功率模塊IPM內(nèi)部絕緣基板上設(shè)有溫度傳感器，如果溫度超過過熱斷開閾值時(shí)，智能功率模塊IPM內(nèi)部的保護(hù)電路就會(huì)阻止門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，不接受控制輸入信號(hào)，直至過熱現(xiàn)象消失，保護(hù)器件不受損壞，同時(shí)輸出過熱故障信號(hào)。
④ 過流、短路保護(hù)
智能功率模塊IPM中的IGBT的電流傳感器是射極分流式，采樣電阻上流過的電流很小，但與流過開關(guān)元件上的電流成正比例關(guān)系，從而取代了大功率電阻、電流互感器、霍爾電流傳感器等電流檢測(cè)組件。如果智能功率模塊IPM中任意一IGBT集電極電流大于過流動(dòng)作電流，時(shí)間超過10μs時(shí)，IPM將軟關(guān)斷，并且輸出過電流報(bào)警信號(hào)。
⑤ 制動(dòng)電路
主元件的智能功率模塊IPM中設(shè)有IGBT組成的制動(dòng)電路。當(dāng)智能功率模塊IPM接收到制動(dòng)信號(hào)后，制動(dòng)電路中的IGBT導(dǎo)通，接在制動(dòng)端BN的制動(dòng)電阻吸收電能，制動(dòng)電路工作。
⑥ 智能功率模塊IPM采用陶瓷絕緣結(jié)構(gòu)，直接安裝在散熱板上；直流輸入（P、N），制動(dòng)單元輸出（B）和變頻輸出端子直接用螺釘連接。輸入輸出控制端子并排一列，可用通用插座連接。主接線端子和控制端子都可拆卸，不需烙鐵焊接，非常方便
