智能功率模塊（IPM）是電力電子設備中的核心器件,為了保證系統(tǒng)安全可靠地運行,IPM電流檢測尤為重要。為了提高大功率IPM在短路故障情況下快速檢測電流的能力,設計了一種新型內部集成分流電阻的IPM拓撲結構,并制作了1 700 V/150 A的IPM。通過校準電路對分流電阻阻值進行校正和測試。結合IPM設計了相應的電流檢測電路,并在雙脈沖測試平臺對電流檢測電路進行了驗證。比較了傳統(tǒng)電流檢測方法和內部集成分流電阻電流檢測方法,以分析實時檢測集電極電流。最后驗證了所設計電路可以實時檢測集電極電流,并通過IPM發(fā)生過流時,電流檢測電路可以實時檢測電流,并給驅動發(fā)送故障信號。該方法對大功率IPM電流檢測技術具有重要的參考價值。 

【文章來源】：半導體技術. 2020,45(07)北大核心

【文章頁數】：7 頁

【部分圖文】：

圖12 分流電阻隔離波形

內部集成分流電阻1 700 V/150 A IPM將驅動保護電路、功率單元和散熱器集成在一起,IPM結構框圖如圖1(a)所示,實物圖如圖1(b)所示。功率單元由1 700 V/75 A IGBT芯片并聯(lián)實現(xiàn)集電極電流150 A。功率單元中上管、下管、負載輸出端分別集成了分流電阻R1、R3和R2用來測量電流。R1、R2和R3分別是由3個功率為3 W、阻值為1 mΩ的電阻并聯(lián)組成,最大可承受9 W功率。圖2為IPM開通和關斷過程示意圖,圖中:t為時間;VGE為IPM驅動電壓;Vshunt為分流電阻兩端電壓,由于分流電阻和IGBT串聯(lián),分流電阻電流也是IC。由于分流電阻為確定阻值電阻,分流電阻兩端的電壓可以表示流過分流電阻的IC大小,而且理論上Vshunt和IC線性相關度一致。因此無論發(fā)生過載過電流,還是短路電流,分流電阻都能反映IC的變化情況。

圖2為IPM開通和關斷過程示意圖,圖中:t為時間;VGE為IPM驅動電壓;Vshunt為分流電阻兩端電壓,由于分流電阻和IGBT串聯(lián),分流電阻電流也是IC。由于分流電阻為確定阻值電阻,分流電阻兩端的電壓可以表示流過分流電阻的IC大小,而且理論上Vshunt和IC線性相關度一致。因此無論發(fā)生過載過電流,還是短路電流,分流電阻都能反映IC的變化情況。分流電阻參數如表1所示,因為分流電阻是焊接的,所以會產生寄生電阻。因此,設計了如圖3所示的測試電路對并聯(lián)電阻進行校準和測試。測試原理為分流電阻Rshunt由分流電阻兩端測量電壓Vshunt除以分流電阻電流IC得到,即

【參考文獻】：
碩士論文
[1]基于分流器的大功率IGBT檢測及轉換電路設計[D]. 袁尚琪.西安理工大學 2018



本文編號：3014808