一種智能IPM電壓保護方法及系統與流程

本發明屬于功率半導體應用，具體說是智能ipm電壓保護方法及系統。

背景技術：

1、ipm即i?nte?l?l?igent?power?modu?le(智能功率模塊)的縮寫，它是通過優化設計將igbt連同其驅動電路和多種保護電路封裝在同一模塊內，使電力變換裝置的設計者從繁瑣的igbt驅動和保護電路設計中解脫出來，大大降低了功率半導體器件的應用難度，縮短了設計周期，同時提高了系統的可靠性。ipm模塊內置驅動保護電路,驅動電路的內置，使用戶在應用時，不必再設計需要正負電源的igbt驅動電路，也不需要設計短路電流檢測電路、過溫保護電路，這將大大簡化pcb設計時間，同時對整個電力變換裝置的評估時間也大大縮短，有助于用戶迅速推出新產品。除了短路保護、過溫保護功能外，ipm還具有控制電源欠壓保護、故障信號輸出功能，完善的保護功能，使采用了ipm的電力變換裝置的可靠性得到大幅提高。

2、1200v/50a、75a、100a的ipm可用于15kw以內的工業變頻器、伺服控制器，其優勢在于設計應用簡單、集成度高、低成本。工業變頻器和伺服控制器都帶有高壓采樣和過壓保護功能，用ipm進行的設計的方案需在控制板上增加高壓采樣和欠/過壓保護電路，過長的回路的面積會增加電路的寄生參數，導致信號抗干擾能力差，影響系統安全，也增大了成本。

技術實現思路

1、本發明要解決的技術問題是提供一種智能ipm電壓保護方法及系統，采用該方法及系統的安全性高，成本較低。

2、為解決上述問題，提供以下技術方案：

3、本發明的智能ipm電壓保護方法的特點是所述智能ipm內集成有輸入高壓采樣模塊和硬件過欠壓保護模塊，輸入高壓采樣模塊與硬件過欠壓保護模塊相連，利用輸入高壓采樣模塊對智能ipm的輸入高壓進行采樣形成采樣信號發送給硬件過欠壓保護模塊，當輸入高壓大于等于預設過壓值v1或小于等于預設欠壓值v2時，硬件過欠壓保護模塊直接控制所述智能ipm的驅動單元關斷智能ipm的igbt。

4、所述硬件過欠壓保護模塊關斷igbt的持續時間為300ns以內。

5、所述輸入高壓采樣模塊還將采樣信號發送給外部的控制單元dsp，輸入高壓大于等于預設過壓值v1或輸入高壓小于等于預設欠壓值v2時，控制單元dsp停止向驅動單元發送控制信號。

6、在igbt因過壓關斷后，當輸入高壓≤v1-30v時，硬件過壓保護電路停止工作，控制單元dsp對驅動電路進行復位，控制單元dsp正常向驅動單元發送控制系統，igbt導通。

7、在igbt因欠壓關斷后，當輸入高壓≥v2+30v時，硬件過壓保護電路停止工作，控制單元dsp對驅動電路進行復位，控制單元dsp正常向驅動單元發送控制系統，igbt導通。

8、一種智能ipm過壓保護系統的特點是所述智能ipm內集成有輸入高壓采樣模塊和硬件過欠壓保護模塊，所述系統采用上述的智能ipm電壓保護方法進行過壓保護。

9、其中，所述硬件過欠壓保護模塊含有比較器b1、比較器b3和運算放大器b2；所述運算放大器b2的同相輸入端與電阻r5的一端相連，電阻r5的另一端接所述采樣信號，運算放大器b2的輸出端分別與運算放大器b2的反相輸入端、電阻r3的一端和比較器b3的反相輸入端相連；所述電阻r3的另一端分別與所述比較器b1的同相輸入端和電阻r4的一端相連，電阻r4的另一端與比較器b1的輸出端相連，比較器b1的反向輸入端分別與電阻r1和電阻r2的一端相連，電阻r1的另一端接電源vcc1，電阻r2的另一端接地，比較器b1的輸出端輸出信號out1到所述硬件過欠壓保護模塊；所述比較器b3的同相輸入端與電阻r7的一端和電阻r8的一端相連，所述電阻r7的另一端分別與電阻r6和電阻r9的一端相連，電阻r6的另一端接電源vcc1，電阻r9的另一端接地；所述電阻r8的另一端與所述比較器b3的輸出端相連，比較器b3的輸出端與電阻r10的一端相連，電阻r10的另一端接電源vcc2，比較器b3的輸出端輸出信號out2到所述硬件過欠壓保護模塊；當輸入高壓大于等于預設過壓值v1時，輸出信號out2為低電平，智能ipm的驅動單元關斷智能ipm的igbt；當輸入高壓小于等于預設欠壓值v2時，輸出信號out1為低電平，硬件過欠壓保護模塊直接控制所述智能ipm的驅動單元關斷智能ipm的igbt。

10、采取以上方案，具有以下優點：

11、由于本發明的智能ipm電壓保護方法的智能ipm內集成有輸入高壓采樣模塊和硬件過欠壓保護模塊，利用輸入高壓采樣模塊對智能ipm的輸入高壓進行采樣形成采樣信號發送給硬件過欠壓保護模塊，當輸入高壓大于等于預設過壓值v1或小于等于預設欠壓值v2時，硬件過欠壓保護模塊直接控制所述智能ipm的驅動單元關斷智能ipm的igbt。這種智能ipm電壓保護方法的輸入高壓采樣模塊和硬件過欠壓保護模塊集成在智能ipm內，在需要過欠壓保護時，直接由硬件過欠壓保護模塊控制igbt關斷，從而無需將信號傳動給控制板、由控制板返回關斷信號的情況，寄生參數小，導致信號抗干擾能力強，提高系統安全性，也降低了成本。

技術特征：

1.一種智能ipm電壓保護方法，其特征在于，所述智能ipm內集成有輸入高壓采樣模塊和硬件過欠壓保護模塊，輸入高壓采樣模塊與硬件過欠壓保護模塊相連，利用輸入高壓采樣模塊對智能ipm的輸入高壓進行采樣形成采樣信號發送給硬件過欠壓保護模塊，當輸入高壓大于等于預設過壓值v1或小于等于預設欠壓值v2時，硬件過欠壓保護模塊直接控制所述智能ipm的驅動單元關斷智能ipm的igbt。

2.如權利要求1所述的智能ipm電壓保護方法，其特征在于，所述硬件過欠壓保護模塊關斷igbt的持續時間為300ns以內。

3.如權利要求1所述的智能ipm電壓保護方法，其特征在于，所述輸入高壓采樣模塊還將采樣信號發送給外部的控制單元dsp，輸入高壓大于等于預設過壓值v1或輸入高壓小于等于預設欠壓值v2時，控制單元dsp停止向驅動單元發送控制信號。

4.如權利要求3所述的智能ipm電壓保護方法，其特征在于，在igbt因過壓關斷后，當輸入高壓≤v1-30v時，硬件過壓保護電路停止工作，控制單元dsp對驅動電路進行復位，控制單元dsp正常向驅動單元發送控制系統，igbt導通。

5.如權利要求3所述的智能ipm電壓保護方法，其特征在于，在igbt因欠壓關斷后，當輸入高壓≥v2+30v時，硬件過壓保護電路停止工作，控制單元dsp對驅動電路進行復位，控制單元dsp正常向驅動單元發送控制系統，igbt導通。

6.一種智能ipm過壓保護系統，其特征在于，所述智能ipm內集成有輸入高壓采樣模塊和硬件過欠壓保護模塊，所述系統采用如權利要求3所述的智能ipm電壓保護方法進行過壓保護。

7.如權利要求6所述的智能ipm過壓保護系統，其特征在于，所述硬件過欠壓保護模塊含有比較器b1、比較器b3和運算放大器b2；所述運算放大器b2的同相輸入端與電阻r5的一端相連，電阻r5的另一端接所述采樣信號，運算放大器b2的輸出端分別與運算放大器b2的反相輸入端、電阻r3的一端和比較器b3的反相輸入端相連；所述電阻r3的另一端分別與所述比較器b1的同相輸入端和電阻r4的一端相連，電阻r4的另一端與比較器b1的輸出端相連，比較器b1的反向輸入端分別與電阻r1和電阻r2的一端相連，電阻r1的另一端接電源vcc1，電阻r2的另一端接地，比較器b1的輸出端輸出信號out1到所述硬件過欠壓保護模塊；所述比較器b3的同相輸入端與電阻r7的一端和電阻r8的一端相連，所述電阻r7的另一端分別與電阻r6和電阻r9的一端相連，電阻r6的另一端接電源vcc1，電阻r9的另一端接地；所述電阻r8的另一端與所述比較器b3的輸出端相連，比較器b3的輸出端與電阻r10的一端相連，電阻r10的另一端接電源vcc2，比較器b3的輸出端輸出信號out2到所述硬件過欠壓保護模塊；當輸入高壓大于等于預設過壓值v1時，輸出信號out2為低電平，智能ipm的驅動單元關斷智能ipm的igbt；當輸入高壓小于等于預設欠壓值v2時，輸出信號out1為低電平，硬件過欠壓保護模塊直接控制所述智能ipm的驅動單元關斷智能ipm的igbt。

技術總結
本發明屬于功率半導體應用技術領域，具體說是智能I?PM電壓保護方法及系統。所述智能I?PM內集成有輸入高壓采樣模塊和硬件過欠壓保護模塊，輸入高壓采樣模塊與硬件過欠壓保護模塊相連，利用輸入高壓采樣模塊對智能I?PM的輸入高壓進行采樣形成采樣信號發送給硬件過欠壓保護模塊，當輸入高壓大于等于預設過壓值V1或小于等于預設欠壓值V2時，硬件過欠壓保護模塊直接控制所述智能I?PM的驅動單元關斷智能I?PM的IGBT。采用該方法及系統的安全性高，成本較低。

技術研發人員：劉洋,陳宏,黃健,刁紳,皮彬彬,郭亞楠,葉士杰
受保護的技術使用者：江蘇易矽科技有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/14