将igbt模块中双极型三极管bjt的集电极和绝缘栅型场效应管mos的漏电极断开,并替代包含镜像电流测试的电路中的取样igbt,从而得到包含无栅极驱动的电流检测的igbt芯片的等效测试电路,即图5中的igbt芯片结构,从而得到第二发射极单元201和第三发射极单元202,此时,bjt的集电极单独引出,即第二发射极单元201,作为测试电流的等效电路,电流检测区域20只取bjt的空穴电流作为检测电流,且,空穴电流与工作区域10的工作电流成比例关系,从而通过检测电流检测区域20中的电流即可得到igbt芯片的工作区域10的电流,避免了现有方法中栅极对地电位变化造成的偏差,提高了检测电流的精度。此外,在一表面上,电流检测区域20设置在工作区域10的边缘区域,且,电流检测区域20的面积小于工作区域10的面积。此外,igbt芯片为沟槽结构的igbt芯片,在电流检测区域20和工作区域10的对应位置内分别设置多个沟槽,可选的,电流检测区域20和工作区域10可以同时设置有多个沟槽,或者,工作区域10设置有多个沟槽,本发明实施例对此不作限制说明。以及,当设置有沟槽时,在每个沟槽内还填充有多晶硅。此外,在一表面和第二表面之间,还设置有n型耐压漂移层和导电层。IPM(Intelligent Power Module),即智能功率模块,不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起。北京常见Mitsubishi三菱IPM模块销售厂家
公共栅极单元100与一发射极单元101和第二发射极单元201之间通过刻蚀方式进行隔开;第二表面上设有工作区域10和电流检测区域20的公共集电极单元200;接地区域30则设置于一发射极单元101内的任意位置处;电流检测区域20和接地区域30分别用于与检测电阻40连接,以使检测电阻40上产生电压,并根据电压检测工作区域10的工作电流。具体地,工作区域10和电流检测区域20具有公共栅极单元100和公共集电极单元200,此外,电流检测区域20还具有第二发射极单元201和第三发射极单元202,检测电阻40则分别与第二发射极单元201和接地区域30连接。此时,在电流检测过程中,工作区域10由公共栅极单元100提供驱动,以使公共集电极单元200上的电流ic通过第二发射极单元201达到检测电阻40,从而可以在检测电阻40上产生测试电压vs,进而可以根据该测试电压vs检测工作区域10的工作电流。因此,在上述电流检测过程中,电流检测区域20的第二发射极单元201相当于没有公共栅极单元100提供驱动,即对于igbt芯片的电子和空穴两种载流子形成的电流,电流检测区域20的第二发射极单元201只获取空穴形成的电流作为检测电流,从而避免了检测电流受公共栅极单元100的电压的影响。江西贸易Mitsubishi三菱IPM模块现货IGBT栅极耐压一般在±20V左右,因此驱动电路输出端要给栅极加电压保护,栅极并联稳压二极管或者电阻。
1引言在大功率电力电子器件应用中,IGBT已取代GTR或MOsF龃成为主流。心盯的优点在予输入阻抗高、开关损耗小、饱和压降低、通断速度快、热稳定性能好、耐高压且承受大电流、驱动电路简单。目前,由妇BT单元构成的功率模块在智能化方面得到了迅速发展,智能功率模块(IPM)包括基本组合单元和驱动电路,还具有保护和报警功能。IPM以其完善的功能和高可靠性创造了很好的应用条件,利用IPM的控制功能,与微处理器相结合,可方便地构成智能功率控制系统。IGBT一IPM模块适用变频器、直流调速系统、DC—DC变换器以及有源电力滤波器等,其中富士R系列IGBT一IPM是应用较广的产品之一。2IGBll_IPM的结构IPMⅡ模块有6单元或7单元结构,用陶瓷基板作绝缘构造,基板可直接安装在散热器上,控制输入端为m标准单排封装,可用一个通用连接器直接与印刷电路板相连。主电源输入(P,N)、制动输出(B)及输出端(u,v,w)分别就近配置,主配线方便;主端子用M5螺钉,可实现电流传输。IPM的结构框图如图l所示,其基本结构为IGBT单元组成的三相桥臂;内含续流二极管、制动用IG明和制动用续流二极管;内置驱动电路、保护电路和报警输出电路。IPM共有6个主回路端(P,N,B,u,v,w)、16个控制端。
也提高了故障下的自保护能力。与普通的IGBT模块相比,IPM在系统性能及可靠性方面都有进一步的提高。保护电路可以实现控制电压欠压保护、过热保护、过流保护和短路保护。如果IPM模块中有一种保护电路动作,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)。各种保护功能具体如下:(1)控制电压欠压保护(UV):IPM使用单一的+15V供电,若供电电压低于12.5V,且时间超过toff=10ms,发生欠压保护,门极驱动电路,输出故障信号。(2)过温保护(OT):在靠近IGBT芯片的绝缘基板上安装了一个温度传感器,当IPM温度传感器测出其基板的温度超过温度值时,发生过温保护,门极驱动电路,输出故障信号。(3)过流保护(OC):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,门极驱动电路,输出故障信号。为避免发生过大的di/dt,大多数IPM采用两级关断模式。其中,VG为内部门极驱动电压,ISC为短路电流值,IOC为过流电流值,IC为集电极电流,IFO为故障输出电流。(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,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di/dt。器件自身产生的故障信号是非保持性的,如果tFO结束后故障源仍旧没有排除,IPM就会重复自动保护的过程。
采用本实用新型ipm模块短路检测电路和现有退饱和检测电路对ipm模块进行短路检测,结果如图3所示,图3中,纵轴vce为ipm模块集电极与发射极之间的电压,横轴为时间,该图中上面的虚线表示ipm模块发生短路故障后,其集电极与发射极之间电压随时间的变化趋势;中间实线表示ipm模块正常工作时,即没有发生短路时,其其集电极与发射极之间电压随时间的变化趋势;底部虚线表示现有退饱和检测电路设置的阈值电压vref随时间的变化趋势;在ipm模块发生短路时,本实用新型ipm模块短路检测电路测试出短路故障所需时间为t1,现有退饱和检测电路测试出短路故障所需时间为t2,从图3中可看出,t2≈2t1,表明本实用新型ipm模块短路检测电路所需检测时间较短,在ipm模块发生短路时能及时关断ipm模块,避免了ipm模块内部芯片发生损坏,提高了ipm模块的可靠性和使用寿命。IPM由高速、低功率的IGBT芯片和门级驱动及保护电路构成。江西贸易Mitsubishi三菱IPM模块现货
(2)过温保护(OT):在靠近IGBT芯片的绝缘基板上安装了一个温度传感器。北京常见Mitsubishi三菱IPM模块销售厂家
技术实现要素:本实用新型为了解决IGBT功率模块的直流母线电容组件安装、散热的问题,而提供一种高功率等级和高功率密度的IGBT功率模块。本实用新型为解决现有技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:本实用新型的IGBT功率模块,包括箱体以及设置在箱体内的IGBT功率组件和直流母线电容组件,箱体内还包括叠层母排、一绝缘层、液冷换热器、钣金隔板、交流输出铜排和放电电阻;所述的直流母线电容组件固定在叠层母排上,直流母线电容组件通过叠层母排设置在一绝缘层的两侧,IGBT功率组件设置在液冷换热器的两侧,液冷换热器设置在一绝缘层下方,IGBT功率组件与直流母线电容组件相对应,叠层母排分别与直流母线电容组件和IGBT功率组件的输入端并联连接,直流母线电容组件与IGBT功率组件设置在钣金隔板上,钣金隔板下方设置有箱体底座,箱体底座上的交流输出铜排与IGBT功率组件的输出端并联连接,放电电阻设置在钣金隔板的外表面上。所述的直流母线电容组件包括多个直流母线电容和钣金固定板,多个直流母线电容一侧设置在钣金固定板上,另一侧面与叠层母排并联连接。所述的叠层母排包括正叠层铜排和负叠层铜排,正叠层铜所述的钣金隔板底面形成有两个连接口。北京常见Mitsubishi三菱IPM模块销售厂家