智能功率模块结构

智能功率模块概述

智能功率模块结构形式

智能功率模块的内部机制

IPM内部设有栅极驱动控制电路、故障检测电路和各种保护电路，采用带有电流相比，由于增加了保护电路，因而智能功率模块在系统性能及可靠性方面都有很大的提高。

智能功率模块的保护功能包括控制电压欠压保护、过热保护、过流保护和短路保护。如果智能功率模块模块中的一种保护电路产生动作，其内部的IGBT栅极驱动单元就会关断门极电流并输出一个故障信号(Fo)。

(1)控制电压欠压保护(UV)：智能功率模块使用单一的15V供电，若供电电压低于12.5 V，且时间超过toff=10 ms，发生欠压保护，封锁门极驱动电路，输出故障信号Fo。如图3所示。

 

 

(2)过热保护(0T)：在靠近IGBT芯片的绝缘基板上安装了一个温度传感器，当智能功率模块温度传感器测出其基板的温度超过温度值时，发生过热保护，封锁门极驱动电路，输出故障信号Fo。

(3)过流保护(0C)：若流过IGBT的电流值超过过流动作电流，且时间超过toff，则发生过流保护，封锁门极驱动电路，输出故障信号Fo。为避免发生过大的电流变化率di/dt，大多数的智能功率模块采用两级关断模式。如图4所示。

(4)短路保护(SC)：若负载发生短路或控制系统故障导致短路，流过IGBT的电流值超过短路动作电流，则立刻发生短路保护，封锁门极驱动电路，输出故障信号。跟过流保护一样，为避免发生过大的电流变化率di/dt，大多数智能功率模块采用两级关断模式。为缩短过流保护的电流检测和故障动作问的响应时间，智能功率模块内部使用实时电流控制电路(RTC)，使响应时间小于100ns，从而有效抑制了电流和功率峰值，提高了保护效果。

当智能功率模块发生UV、OC、OT、SC中任一种故障时，智能功率模块将立即输出故障信号Fo，该故障信号持续时间tFo为1.8 ms(SC持续时间会长一些)，此时间内智能功率模块会封锁门极驱动，关断智能功率模块。当故障输出信号持续时间结束后，智能功率模块内部会自动复位，门极驱动通道重新开放。

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