富士IPM在逆变器电路中应用实例
富士IPM模块有很多不同的系列，每一系列的主电源电压范围各有不同，在设计时一定要考虑其应用的电压范围。600V系列主电源电压和制动动作电压都应该在400V以下，1200V系列则要在800V以下。开关时的最大浪涌电压为：600V系列应在500V以下，1200V系列应该在1000V以下，根据上述各值的范围，使用时应使浪涌电压限定在规定的值内，且应在最靠近P、N端子处安装缓冲器（如果一个整流电路上接有多个IGBT模块，还需要在P、N主端子间加浪涌吸收器）。虽然在模块内部已对外部的电压噪声采取了相应的措施，但是由于噪声的种类和强度不同，加之也不可能完全避免误动作或损坏等情况，因此需要对交流进线加滤波器，并采用绝缘方式接地，同时应在每相的输入信号与地( GND)间并联l000pF的吸收电容。
1.光耦合器外围控制电路
外围控制电路主要针对的是单片机控制系统的弱电控制部分，由于IPM要直接和配电系统连接，因此，必须利用隔离器件将IPM和控制部分的弱电电路隔离开来，以保护单片机控制系统。同时，IPM的工作状况很大程度上取决于正确、有效、及时的控制信号。所以，设计一个优良的光耦合器控制电路也是IPM 正常工作的关键之一。根据 IGBT的驱动以及逆变电路的要求，IPM内部的IGBT控制电源必须是上桥臂3组，下桥臂1组，总计4组独立的15V直流电源。
图1所示为几种典型光耦合器驱动电路，其中晶体管与光耦合器并联型电路对光耦合器特别有利。对控制输入的光耦合器规格要求是： CMH= CML> 15kV/μs或l0kV/μs、TPHL=TPLH<0.8ms、CTR >15%。
推荐使用的光耦合器有：HCPL - 4505、HCPL - 4506、TLP759( IGM)，TLP755等，一般情况下，光耦合器要符合UL、UDE 等安全认证。同时最好使光耦合器和IGBT控制端子问的布线尽量短。由于光耦合器两端问常加有大的dv/dt。因此，光耦合器两端的布线不要太靠近以减小其间的耦合电容。在使用15V的直流电源组件时，电源输出侧的GND端子不要互联，并尽量减少各电源与地间的杂散电容，同时还应当确保足够大的绝缘距离（大于2mm)。光耦合器输入用的10μF及0.1μF滤波电容主要是保持控制 电压平稳和使线路阻抗稳定。控制信号输入端与VCC端应接20kΩ的上拉电阻，在不使用制动单元时，也应该在DB输入端与VCC端接20kΩ的上拉电阻，否则，dv/dt过大可能会引起误动作。
图2所示为1组上桥臂的控制信号的输入电路，其他3组上桥臂的控制信号输入电路与图2相同，但 3组15V直流电源应分别供电。而下桥臂的4组，则共用一个15V直流电源。
2.缓冲电路
缓冲电路（阻容吸收电路）主要用于抑制IPM内部的IGBT 单元的过电压和dv/dt或过电流和di/dt，同时减小IGBT的开关损耗。由于缓冲电路所需的电阻、电容的功率、体积都较大，所以在IPM内部并没有专门集成该部分电路，因此，在实际的系统中一定要设计缓冲电路，通过缓冲电路的电容可把过电压的电磁能量变成静电能量储存起来，缓冲电路的电阻可防止电容与电感产生谐振。如果没有缓冲电路，器件在开通时电流会迅速上升，di/dt也很大，关断时，dv/dt很大，并会出现很高的过电压，极易造成IPM内部IGBT 器件的损坏。图3给出了一个典型的缓冲电路，有关阻值与电容大小的设计可根据具体系统来设定不同的参数。
