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整流、逆变和制动一体模块DIP-IPM+简介

整流、逆变和制动一体模块DIP-IPM+简介

上海合美电子科技有限公司

 

以压注模技术封装DIPIPM+主要由三个功能模块来构建成紧凑独立三相400V/480V供电的逆变器。整流、逆变和制动部分同时集成了低压IC(LVIC)和高压IC(HVIC)以及周围的自举电路来实现驱动和保护IGBT。因此,封装中包含了6组IGBT和Diode(续流二极管)构成的逆变输出和由6个二极管组成的整流桥,以及大部分电流等级的模块中会选用的消耗电机再生制动过程中回馈到直流母线上能量的制动斩波回路。HVIC的供电可以通过内置的1200V自举二极管来实现,从而可以使整个系统仅需要一路15V电源。

 

1、紧凑化的设计改善

 

为了提高模块的紧凑性,我们对于模块的内部结构进行了改善,并且采用了新的方法来连接控制IC和IGBT。在以往的DIPIPM中,IC和IGBT不是直接连结,是通过引线框架上的结构进行间接连结,IC和中转结构之间是用金线连结,而中转结构和IGBT之间是用铝线连结。

 

 

2、优化的引脚排布使PCB走线更简洁

 

上面所描述的内部结构和技术改进能够保证制造出具有长铝线和金线邦定的压注模封装的模块,并且能够使得DIPIPM+突出一个引脚。从而,可以使PCB的走线更加容易。同时,内置的BSD使得控制部分和功率部分明显分开,并使得整个逆变器的设计更加优化和紧凑。

即使是用双层PCB,优化设计的DIPIPM+的引脚会使功率端子和直流母线电容之间走线的感抗很小。另外,双列直插式结构使得控制端子和功率端子分离,即控制端子在一边,功率侧在另一边。

 

 

3、第7代硅片及开关损耗

对于智能功率模块(IPM)而言,由于内部的驱动级是给定,所以对应的开关特性和通态损耗的折衷关系也是固定的。因此,对于生产厂家来说,生产一款既可以满足多数应用,又能够使与开关速度息息相关的开关损耗和EMI影响达到合适折衷关系的模块是非常必要的。

对于实际应用来说,一个简单的降低IGBT开关损耗的方式就是提高开关速度,但这会导致EMI效果变差;然而,开关速度过慢又会使整体损耗过高。实际上,驱动参数的设定需要根据IGBT和二极管的特性来设定。采用的第7代CSTBTTM硅片改善了开关速度的可控性,di/dt和dv/dt特性,以及损耗。另外,二极管的反向恢复快但回复特性软。

 

4、新一代硅片的EMI效果

 

如上所述的开关行为应当会有相对较低的EMI噪声。我们在相同条件下对比了第4代DIPIPM和DIPIPM+的EMI曲线,测试频率从30MHz到100MHz。DIPIPM+的EMI噪声更小。

 

5、评价板

 

应用使得DIPIPM+工作所需的基本元件开发了此评价板,以用于直观认识采用DIPIPM+开发逆变器的简便性。其中还包括很多测试点以测量信号,且所有的信号都是以负母线为参考地且非隔离的。同时,评价板还集成了吸收电容,供电电源以及冲击电流限制器(可以通过继电器旁路)。所有的功率部分都可以免焊连接,而控制信号都通过满足工业标准JST XH 的16脚端子连接。

 

6、结论

 

采用压注模封装技术的新型整流·逆变·制动(CIB)一体化模块(DIPIPM+),内置了集成自举二极管的电平转换HVIC和具有完整的短路保护、过温保护和欠压保护的LVIC。DIPIPM+集成度高,封装紧凑及引脚分布合理且PCB布线方便。因此,它是一个简单易用的器件。内部硅片的搭配优化了损耗和EMI的折衷关系,这样可以在整体上节省那些花在EMC/EMI滤波器和散热器上的成本。

 

若有更多关于DIP-IPM需求和技术咨询,可与三菱官方代理-上海合美电子科技有限公司http://www.hmelectron.com.cn/联系,联系方式:021-61243616,公司常备三菱第六代DIP-IPM、IPM、高压IGBT等。

 
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