智能功率模塊（IPM）是電力電子設(shè)備中的核心器件,為了保證系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行,IPM電流檢測(cè)尤為重要。為了提高大功率IPM在短路故障情況下快速檢測(cè)電流的能力,設(shè)計(jì)了一種新型內(nèi)部集成分流電阻的IPM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并制作了1 700 V/150 A的IPM。通過(guò)校準(zhǔn)電路對(duì)分流電阻阻值進(jìn)行校正和測(cè)試。結(jié)合IPM設(shè)計(jì)了相應(yīng)的電流檢測(cè)電路,并在雙脈沖測(cè)試平臺(tái)對(duì)電流檢測(cè)電路進(jìn)行了驗(yàn)證。比較了傳統(tǒng)電流檢測(cè)方法和內(nèi)部集成分流電阻電流檢測(cè)方法,以分析實(shí)時(shí)檢測(cè)集電極電流。最后驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)電路可以實(shí)時(shí)檢測(cè)集電極電流,并通過(guò)IPM發(fā)生過(guò)流時(shí),電流檢測(cè)電路可以實(shí)時(shí)檢測(cè)電流,并給驅(qū)動(dòng)發(fā)送故障信號(hào)。該方法對(duì)大功率IPM電流檢測(cè)技術(shù)具有重要的參考價(jià)值。 

【文章來(lái)源】：半導(dǎo)體技術(shù). 2020,45(07)北大核心

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【部分圖文】：

圖12 分流電阻隔離波形

內(nèi)部集成分流電阻1 700 V/150 A IPM將驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路、功率單元和散熱器集成在一起,IPM結(jié)構(gòu)框圖如圖1(a)所示,實(shí)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(shí)現(xiàn)集電極電流150 A。功率單元中上管、下管、負(fù)載輸出端分別集成了分流電阻R1、R3和R2用來(lái)測(cè)量電流。R1、R2和R3分別是由3個(gè)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(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程示意圖,圖中:t為時(shí)間;VGE為IPM驅(qū)動(dòng)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(guò)分流電阻的IC大小,而且理論上Vshunt和IC線性相關(guān)度一致。因此無(wú)論發(fā)生過(guò)載過(guò)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(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程示意圖,圖中:t為時(shí)間;VGE為IPM驅(qū)動(dòng)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(guò)分流電阻的IC大小,而且理論上Vshunt和IC線性相關(guān)度一致。因此無(wú)論發(fā)生過(guò)載過(guò)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(shù)如表1所示,因?yàn)榉至麟娮枋呛附拥?所以會(huì)產(chǎn)生寄生電阻。因此,設(shè)計(jì)了如圖3所示的測(cè)試電路對(duì)并聯(lián)電阻進(jìn)行校準(zhǔn)和測(cè)試。測(cè)試原理為分流電阻Rshunt由分流電阻兩端測(cè)量電壓Vshunt除以分流電阻電流IC得到,即

【參考文獻(xiàn)】：
碩士論文
[1]基于分流器的大功率IGBT檢測(cè)及轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)[D]. 袁尚琪.西安理工大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3014808