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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鍵因素。
1）GTR的驅動電路
在實際應用中，GTR的基板驅動電路種類很多，但都應該滿足以下幾點要求：
①GTR開通時要采用強驅動，即應有一定的過飽和和前沿較陡的驅動電路，以縮短開通時間，減小開通功耗。過飽和系數一般為1.5—2。
②GTR導通后應相應減小驅動電流，使GTR處于準飽和狀態，以降低驅動功耗，減小存儲空間。
③GTR關斷時要提供較大的反向基板電流，以迅速抽取基區的剩余載流子，縮短關斷時間。反向驅動系數一般為1—2。
④GTR關斷期間要維持一定的反向偏置電壓。在GTR開通前，反偏置電壓應為零。
⑤驅動電路應采用措施，使主電路和控制電路隔離；同時，應設置自動保護，防止GTR因過流而進入線性工作區，以免功耗過大發熱而損壞。
2）IGBT模塊
①集電極—發射極額定電壓UCES：柵極—發射極短路時，IGBT集成電極與發射極所能承受的耐壓值，這個電壓值是生產廠商根據器件雪崩擊穿電壓而規定的，UCES應小于或等于雪崩擊穿電壓。
②柵極—發射極額定電壓 UCES：IGBT是電壓控制器件，UCES是柵極控制信號的電壓額定值。目前IGBT的UCES值一般為+20V，使用中柵極控制電壓應小于此值。
③額定集電極電流IC：該參數是IGBT飽和導通時，允許管子流過的持續最大電流。
④集電極—發射極飽和電壓降UCE（Sat）：UCE（Sat）是指IGBT正常飽和時，集電極—發射極之間的電壓降。通常UCE（Sat）值2.5—3.5V，該值越小，管子的功率損耗越小。
⑤開關頻率：開關頻率可以通過給出的導通時間Ton，下降時間tf和關斷時間toff估算出來，一般IGBT的開關頻率小開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是將主開關器件、續流二極管、驅動電路、過流保護電路、過熱保護電路和短路保護電路以及驅動電源不足保護電路、接口電路等集成在同一封裝內，形成了高度集成的智能功率集成電路。它的主要特點體現在控制功能、保護功能和接口功能方面。
① 驅動電路
在智能功率模塊IPM內部設置了高性能的驅動電路，具有出現故障后自動軟關斷IGBT的功能，同時，由于結構緊湊，驅動電路與IGBT之間距離極短，抗干擾能力強，輸出阻抗又很低，不需要加反偏壓，簡化了驅動電路電源，僅需要提供一組下橋臂的公共電源和三組上橋臂的獨立浮“地”電源。
② 欠壓保護
每個驅動電路都具有欠壓（UV）保護功能，無論什么原因，只要驅動電路電源UCC低于欠電壓閾值UUV，時間超過10ms，智能功率模塊IPM就會關斷，同時輸出一個故障報警信號。
③ 過熱保護
智能功率模塊IPM內部絕緣基板上設有溫度傳感器，如果溫度超過過熱斷開閾值時，智能功率模塊IPM內部的保護電路就會阻止門極驅動信號，不接受控制輸入信號，直至過熱現象消失，保護器件不受損壞，同時輸出過熱故障信號。
④ 過流、短路保護
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，但與流過開關元件上的電流成正比例關系，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作電流，時間超過10μs時，IPM將軟關斷，并且輸出過電流報警信號。
⑤ 制動電路
主元件的智能功率模塊IPM中設有IGBT組成的制動電路。當智能功率模塊IPM接收到制動信號后，制動電路中的IGBT導通，接在制動端BN的制動電阻吸收電能，制動電路工作。
⑥ 智能功率模塊IPM采用陶瓷絕緣結構，直接安裝在散熱板上；直流輸入（P、N），制動單元輸出（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
