智能功率模块PS21865在逆变器中的应用

Vol.10 No.10Oct. 2009第 10卷 第 10期2008年 10月www.ecda.cn 2008.100 引言智能功率模块作为变频器的核心器件 ， 一般可由 IGBT芯片 、 FWD (续流二极管 ) 和控制 HVIC(耐高压 IC) 电路组成 。 PS21865是三菱电机推出的一种 DIP-IPM 智能功率模块 。 该 DIP-IPM 内置三相交流输出的 IGBT逆变器 ， 采用单 ＋ 15 V驱动电源 ， 具有 2种保护功能 。 PS21865采用双列直插封装 。 它不使用任何光耦即可直接与单片机或其他 PWM输出端口进行耦合 ， 从而省略了至少 6套隔离电路 。 其 1/4开关频率可达 15 kHz。 PS21865是 DIP-IPM 的一种 ， 它集成度高 ， 体积小 ， 内部不仅封装了门极驱动控制电路 ， 而且还有故障检测和各种保护电路 (如过热保护 、 过流保护 、 短路保护及控制电源欠压保护 )。 用这样的模块作为电源功率器件 ， 可简化硬件电路设计 ， 缩小电源体积 ， 简化接线 ， 也可大大缩短开发周期 ， 更重要的是能提高系统的安全性和可靠性 。1 DIP-IPM 模块的结构特点与引脚功能智 能 功 率 模 块 PS21865的 内 部 结 构 如 图 1 所示 。 PS21865三相 AC变频输出电路采用三菱的第5代平面型 IGBT 和 CSTBT (Carrier Stored Trench-gate Bipolar Transistor， 具有载流子蓄积层的沟槽型门极构造双极晶体管 ) 功率芯片 ， 因而可实现更低损耗 。 PS21865采用自举电路结构 ， 可实现单 电 源 驱 动 (需 要 自 举 电 容 ， 二 极 管 等 外 部 器件 )， 器件内置有 IGBT 驱动电路以及过载保护 、电源控制 、 欠压保护等功能 。 模块 P侧的 UV （ 控制电源欠压保护 ) 不输出故障信号 Fo； 而 N侧的UV/SC (过载保护 ) 则可输出故障信号 Fo (过载保护功能需要外部配置母线电流检测用旁路电阻 )。同时 ， PS21865内置专用 HVIC (High Voltage IC：600 V)， 无需绝缘电路 (如光耦 ) 即可从单片机直接接收控制信号 。 其输入接口电路采用高电平驱动逻辑 ， 因而可消除旧产品低电平驱动方式对电源投入和切断时的时序要求 ， 增强模块自保护能力 。 而 且 还 可 直 接 由 DSP或 3 V 级 单 片 机 驱 动 。PS21865的具体控制引脚的功能如表 1所列 。2 PS21865的电气特性PS21865智 能 功 率 模 块 的 最 大 电 流 为 20 A，最高阻断电压为 600 V， 最大载波工作频率上限为 20 kHz。 表 2所列是 PS21865模块各项参数的参考值 。3 模块工作原理3.1 模块保护电路工作原理PS21865智能功率模块具有 IGBT的过流保护 、收稿日期 ： 2008-06-21智能功率模块 PS21865在逆变器中的应用景军锋 1， 康雪娟 2(1． 西安工程大学电信学院 ， 陕西 西安 ７１００４８ ；2. 西安航空技术高等专科学校电气系 ， 陕西 西安 ７１００７７ )摘 要 ： 介绍了智能功率模块 DIP-IPM 的工作原理 、 引脚功能和电气特性 ， 指出了 DIP-IPM模块在应用中应注意的问题 ， 同时给出了在逆变器设计时 ， DIP-IPM 模块 PS21865和 CPU的连接电路 。关键词 ： IGBT； DIP-IPM ； PS21865； 智能功率模块 ； 逆变器新特器件应用１Electronic Component& Device Applications表 2 模块参数的参考值项目 记号 额定值电源部分电源电压 P-N VCC 450V电源电压 （ 含浪涌 ） P-N VCC （ surge） 500V绝缘耐压 Viso 2500Vrms控制和保护部分控制电源电压 VD 20V信号输入电压 VIN 20V故障输出电压 FO- V NC VFO 20V故障输出电流 IFO 1mA逆变部分集电极 － 发射极间电压 VCES 600V集电极电流 IC 20A集电极电流 （ 峰值 ） ICP 40A集电极损耗 PC 52.6W图 1 PS21865内部结构图Vol.10 No.10Oct. 2009第 10卷 第 10期2008年 10月www.ecda.cn 2008.10Electronic Component& Device Applications