1　引言

　　电力系统中大功率电力电子装置的开关元件主要是晶闸管和GTO。但是，随着近年来双极功率晶体管及功率MOSFET的问世以及生产技术的成熟，这些开关元件凭借自身优越的性能逐渐替代了晶闸管和GTO，并朝着节能、轻便、小型化的方向迅速发展。IGBT-IPMIntelligent Power Module)智能模块正是其中的代表之一，它将IGBT单元、驱动电路、保护电路等结合在一个模块之中，利用这些优越的特性可极大地提高实际应用系统的稳定性同时可简化设计的难度缩小装置的体积。

　　图1

　　2　IGBT智能模块的主要特点

　　与过去IGBT模块和驱动电路的组合电路相比，IGBT-IPM内含驱动电路且保护功能齐全，因而可极大地提高应用系统整机的可靠性。本文将要介绍的是富士电机最新推出的R系列IPM智能功率模块7MBP100RA-120的主要特点和使用情况。它除了具有体积小、可靠性高、价格低廉等优点以外，还具有以下主要功能：

　　●内含驱动电路。该模块同时具有软开关特性，可控制IGBT开关时的dV/dt和浪涌电压;用单电源驱动时，无需反向偏压电源;并可防止误导通。关断时，IGBT栅极低阻抗接地可防止噪音等引起VGE上升而误导通;模块中的每个IGBT的驱动电路都设计了最佳的驱动条件。

　　●内含各种保护电路。每个IGBT都具有过流保护(OC)、负载短路保护(SC)、控制电源欠压保护(UV)和过热保护(OH)等功能。

　　图2

　　●内含报警输出功能。当出现上述保护动作时，可向控制IPM的微机系统输出报警信号。

　　●包含有制动电路。内含制动单元的IPM模块，用此单元可以抑制PN端子间的电压升高。

　　图1为该IGBT-IPM智能模块的内部结构图，图中的前置驱动部分包括驱动放大、短路保护、过流保护、欠压闭锁、管心过热保护等功能电路。图中，各个引脚和端子的标号列于表1。

　　表1 IGBT-IPM智能模块的脚及端子标号

　　端子标号内 容

　　P N经过整流变换平滑滤波后的主电源Vd的输入端子。P：+端，N：-端

　　B制动输出端子：再生制动电阻电流的输出端子。不用时，建议接到P或N上

　　U，V，W模块的3相输出端子

　　(1)GND U (3)Vcc UU相上臂控制电源Vcc输入。Vcc U:+端;GNDU：-端

　　(4)GND V (6)Vcc VV相上臂控制电源Vcc输入。Vcc V:+端;GNDV：-端

　　(7)GND W (9)Vcc WW相上臂控制电源Vcc输入。Vcc W：+端;GNDW：-端

　　(10)GND，(11)Vcc下臂公用控制电源Vcc输入。Vcc：+端;GND：-端

　　(2)U，(5)V，(8)W下臂U，V，W相控制信号输入

　　(13)X，(14)Y，(15)Z下臂X，Y，Z相控制信号输入

　　(12)DB，(16)ALMDB为下臂相控制信号输入，ALM为保护电路动作时的报警信号输出

　　3　IGBT智能模块电路设计

　　IGBT智能模块的电路设计主要分为主电源部分、光耦外围控制部分、缓冲电路部分及散热部分。下面分别对这四部分的设计方法和需要注意的问题进行说明。