适用于低功率驱动器的 21mm x 36mm“PFC + 逆变器”智能功率模块-锐单电子商城

　　先容了一种针对低功率驱动器优化的 PFC+逆变器 IPM（智能功率模块）。三相逆变器和单个升压 PFC 级集成在一个小型 DIL（双列直插式）通报模塑型封装中，并带有 SOI（绝缘体上硅）栅极驱动器。应用此 IPM，能够大大减小体系的尺寸和本钱　　概述新型 IPM 的外部电路由逆变器级和 PFC 级构成。三相逆变器级拥有六个额外电压为 600V 的 TRENCHSTOPTM IGBT 和六个发射极操纵二极管，以及一个供应集成自举电路的 SOI 栅极驱动器 IC 和用于温度监控的热敏电阻。PFC 级由一个额外电压为 650V 的TRENCHSTOPTM IGBT和一个拥有倏地和软开关特点的倏地开关发射极操纵二极管构成（图 1）。

　　外部电路

　　图 1：外部电路　　下降本钱　　最小化总成本是体系工程师在开辟新型机电驱动器时最首要的思量要素。不但 IPM 自身、散热器和 PCB 等资料本钱，并且开辟上市时候也是总成本的首要要素。　　小型化通报模塑封装（封装尺寸和布局）

　　图 2 表现了高集成度 IPM 的封装表面。该 IPM 接纳紧凑尺寸的英飞凌科技 CIPOSTM（操纵集成电源体系）迷你封装，尺寸为 21 毫米 x 36 毫米 x 3.1 毫米。新 IPM 已取得 UL 认证（UL 1557 文件 E314539），并吻合 RoHS 规范。

　　表面　　图 2：内部视图

　　接纳拥有精良导热性的DCB（间接铜键合）基板作为高热功能基板。图 3 表现了新 IPM 的横截面图。所有首要热源（如 IGBT 和二极管）都安装在 DCB 上，以充沛应用此封装的传热才能。是以，纵然封装尺寸异常紧凑，新 IPM 也能够成为高达 3kW 机电驱动器的绝佳解决计划 [1]。

　　横截面视图　　图 3：横截面视图　　散热器和 PCB 尺寸　　所有功率半导体元件（即桥式整流器、用于 PFC 的分立 IGBT、分立升压二极管和用于机电驱动的 IPM）平日都安装在一个散热器上，以便散热。图 4 表现了经由过程将分立功率半导体和驱动器集成到一个封装中，能够缩小 PCB 和散热器的尺寸，并简化组装进程 [2]。

　　分离式 PFC 和逆变器 IPM 解决计划全新 IPM 解决计划

　　4a：分立式 PFC 和逆变器 IPM 解决计划

　　4b：全新 IPM 解决计划　　进展速率加速　　在体系开辟过程当中，电路设想、图稿和 PCB 组装需求破费少量时候（参考板，图 5 和 6）。为了缩小此进程所破费的时候，并倏地肯定新 IPM 是不是能够运转机电，咱们开发了一个参考板。运转机电所需的最小核心设置装备摆设安装在板上，其余核心设置装备摆设（如 PWM 旌旗灯号、+5/+15V 直流电源、PFC 电感器、DC 链路电解电容器）可通过与参考板的电线连贯从板外应用。　　额外电压为 650V 的 PFC 级　　英飞凌科技依据其 PFC IGBT 特点开发了两种产物。它们是用于 20kHz 开关频次的 High Speed 3 (HS3) 和用于 40kHz 开关频次的 TRENCHSTOPTM 5 (TS5)，如表 1 所列。英飞凌的倏地发射极操纵二极管经由优化，可与 TRENCHSTOPTM IGBT 一路用作 PFC 拓扑中的升压二极管。它连系了低 VF 以下降传导消耗和低 Irr 以下降 IGBT 的 Eon [3]。所有功率器件的额外电压均为 650V，而且它针对不稳定的交换电网供应了更高的可靠性和耐用性 [4]。

　　　图 5b：参考板布局后面

　　参考板使用示例

　　图6：参考板使用示例

　　逆变级特色　　逆变器级拥有多种性能，可确保逆变器的平安运转。这些性能可通过牢固的 SOI 栅极驱动器和热敏电阻来完成。　　VBS=15V 时同意旌旗灯号传输的负 VS 电位最高可达 -11V 　　集成疏导性能　　所有通道均欠压锁定　　过流关断　　温度监控器　　新型 IPM 监控 ITRIP 引脚电压，当电压跨越 VIT、TH+（正向阈值电压）时，将激活毛病旌旗灯号封闭所有 6 个 IGBT。最大过流跳闸程度平日配置额外集电极电流如下 [5]。

　　热敏电阻阻值与温度

　　图 8：热敏电阻阻值与温度瓜葛

　　如图 9 所示，VFO 引脚间接连接到微控制器的 ADC毛病检测端子由于热敏电阻拥有设置毛病输入端子并联比方，当上拉电阻 R1 为 3.6kΩ 时，VFO 电压在约 100°C 时为 2.95Vtyp。Vcrt=5V 时，Vcrt=3.3V 时为 1.95V，如图 10 所示。　　图 11 是测试电路丈量波形表现了测试体系输出功率为 2kW评价功能运转状况运转前提为 PFC 控制器 = ICE2PCS05G输出功率 PIN = 2kW交换输出电压 VIN = 220V/60Hz、直流母线电压 VDC = 400V、逆变器开关频次 = 5kHz、PFC 开关频次 = 20kHz、RL 负载（R = 13.75Ω、L = 2.96mH、功率因数 = 0.99）、MI = 0.69、栅极电阻 Rg = 5.1Ω、环境温度 Ta = 25设置装备摆设为 IFCM15S60GD输出功率因数约为 0.995，THD 约为 9.78%。