智能功率模塊將功率開關(guān)和驅(qū)動(dòng)電路集成在一起，而且還設(shè)有過電壓、過電流、過熱等故障檢測電路，并將檢測信號送給CPU。它具有體積小、功能多、功耗小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于通用變頻器之中。下面成都ABB變頻器維修師傅為大家分享。
IPM是將主開關(guān)器件、續(xù)流二極管、驅(qū)動(dòng)電路、過電流保護(hù)電路、過熱保護(hù)電路和短路保護(hù)電路以及驅(qū)動(dòng)電源不足保護(hù)電路、接口電路等集成在同一封裝內(nèi)，形成的高度集成的智能功率集成電路。
IPM的主要特點(diǎn)
1.驅(qū)動(dòng)電路
在IPM內(nèi)部設(shè)置了高性能的驅(qū)動(dòng)電路，具有出現(xiàn)故障后自動(dòng)軟關(guān)斷IGBT的功能，同時(shí)，由于結(jié)構(gòu)緊湊，驅(qū)動(dòng)電路與IGBT之間距離極短，抗干擾能力強(qiáng)，輸出阻抗又很低，不需要加反偏電壓，簡化了驅(qū)動(dòng)電路電源，僅需提供1組下橋臂的公共電源和3組上橋臂的獨(dú)立“浮地”電源。
2.欠電壓保護(hù)
每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路都具有欠電壓(UV)保護(hù)功能。無論什么原因，只要驅(qū)動(dòng)電路電源電壓Ucc低于欠電壓閥值Uuv時(shí)間超過10ms，IPM就會關(guān)斷，同時(shí)輸出一個(gè)故障報(bào)警信號。
3.過熱保護(hù)
IPM內(nèi)部絕緣基板上設(shè)有溫度傳感器，當(dāng)溫度超過過熱斷開閥值時(shí)，IPM內(nèi)部的保護(hù)電路就會阻止門極驅(qū)動(dòng)信號，不接受控制輸入信號，直至過熱現(xiàn)象消失，保護(hù)器件不受損壞，同時(shí)輸出過熱故障信號。當(dāng)溫度下降到過熱復(fù)位閥值時(shí)，電路自動(dòng)恢復(fù)正常工作。
4.過電流、短路保護(hù)
IPM中的IGBT電流傳感器是射極分流式，采樣電阻上流過的電流很小，但與流過開關(guān)器件上的電流成正比例關(guān)系，從而取代了大功率電阻、電流互感器、霍爾電流傳感器等電流監(jiān)測組件。如果IPM中任意一IGBT的C極電流大于過電流動(dòng)作電流10μs時(shí)，IPM將軟關(guān)斷，并且輸出過電流報(bào)警信號。
5.制動(dòng)電路
IPM中設(shè)有IGBT組成的制動(dòng)電路。當(dāng)IPM接收到制動(dòng)信號后，制動(dòng)電路中的IGBT導(dǎo)通，接在制動(dòng)端BN的制動(dòng)電阻吸收電能，制動(dòng)電路工作。
6.使用方便
IPM采用陶瓷絕緣結(jié)構(gòu)，直接安裝在絕緣板上。直流輸入(P、N)、制動(dòng)單元輸出(B)和變頻器輸出端子直接用螺釘連接;輸入、輸出控制端子并排成一列，可用通用插座連接。所以主接線端子和控制端接線端子都可以直接拆卸，不需要烙鐵焊接，非常方便。
IPM內(nèi)部的基本結(jié)構(gòu)和原理
1.IPM內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)原理
UV為欠壓保護(hù)單元、OC為過電流保護(hù)單元、SC為短路保護(hù)單元、OT為過熱保護(hù)單元，這些保護(hù)單元的輸出信號作為或門輸入信號。4種保護(hù)單元中只要有一種保護(hù)單元發(fā)生故障，IPM就會輸出故障信號。Drive為驅(qū)動(dòng)放大單元，可以看出驅(qū)動(dòng)放大單元一方面將接收到的控制信號進(jìn)行放大輸出，驅(qū)動(dòng)IGBT控制極;同時(shí)，可以接收任一故障保護(hù)電路的信號，一旦接收到故障保護(hù)電路的信號，便輸出軟關(guān)斷驅(qū)動(dòng)信號去軟關(guān)斷IGBT，使IGBT受到保護(hù)。
2.IPM內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理
可見IGBT1~IGBT6組成逆變橋，VDF1~VDF6分別為6個(gè)IGBT的續(xù)流二極管。其中IGBT1~IGBT3為上橋臂開關(guān)器件，由3個(gè)單獨(dú)“”浮地直流電源給3組控制電路供電;IGBT4~IGBT6為下橋臂開關(guān)器件，3組控制電路由一組直流電源供電;IGBT7為制動(dòng)電路開關(guān)器件，VDW是它的續(xù)流二極管，內(nèi)部具有門極驅(qū)動(dòng)控制、故障檢測和多種保護(hù)電路。內(nèi)部故障保護(hù)電路若檢測到過電流、欠電壓、過熱和短路故障中的任一故障，IPM就會自行軟關(guān)斷，同時(shí)送出故障報(bào)警信號。
IPM各端子符號和含義
UinU：上橋臂U相控制信號輸入端;
UccU：上橋臂U相驅(qū)動(dòng)電源輸入端，UccU為“+”端，GND U為“-”端;
UinV：上橋臂V相控制信號輸入端;
UccV：上橋臂V相驅(qū)動(dòng)電源輸入端，UccV為“+”端，GND V為“-”端;
UinW：上橋臂W相控制信號輸入端;
UccW：上橋臂W相驅(qū)動(dòng)電源輸入端，UccW為“+”端，GND W為“-”端;
Ucc：下橋臂共用驅(qū)動(dòng)電源(Ucc)輸入端，Ucc為“+”端，GND 為“-”端;
UinDB：制動(dòng)控制信號輸入端;
UinX：下橋臂X相控制信號輸入端;
UinY：下橋臂Y相控制信號輸入端;
UinZ：下橋臂Z相控制信號輸入端;
ALM：保護(hù)電路動(dòng)作時(shí)的輸出端;
P、N：變頻裝置整流、平波后主電源(Ud)輸入端，P為“+”端，N為“-”端;
B：制動(dòng)輸出端子，減速時(shí)可以釋放再生電能的端子;
U、V、W：變頻器三相輸出端。
