IPM（智能功率模塊）內(nèi)部集成了豐富的監(jiān)測和保護功能，方便客戶使用。其中最重要的就是短路保護功能。IPM使用帶短路能力的IGBT做功率開關(guān)，而且自帶過流保護電路，通過ITRIP腳監(jiān)測過電流和短路電流，激活故障輸出信號并關(guān)斷所有6個IGBT，在簡化客戶設(shè)計的同時保證了系統(tǒng)可靠性。接下來我們簡單介紹一下如何進行正確的IPM短路保護設(shè)計。
首先，每個IPM規(guī)格書都會給出其IGBT的短路額定值。以CIPOS MINI系列的IKCM30F60GA為例，其短路時維持間為5us，測試條件為VDC＝400V，Tj=150°C，VDD=15V。注意當測試條件改變時，短路維持時間會相應(yīng)改變。具體數(shù)值可查詢相關(guān)資料。
當我們設(shè)計過流和短路保護電路時，應(yīng)當考慮保護電路響應(yīng)時間Tsc要小于IPM短路額定值。Tsc通常包含外部的RC濾波器時間常數(shù)和IPM內(nèi)部的驅(qū)動器延遲時間。（英飛凌igbt廠家）
在家用電器等應(yīng)用中常使用單電阻采樣電路，并通常使用RC低通濾波器消除采樣電阻上的高頻噪聲。下圖是采用單電阻采樣的典型電路。
由于線路和電阻上的漏感，采樣信號會畸變。假如我們常用下圖的采樣電阻，在T = 25°C, VDC = 125 V, diC/dt = 590 A/μs時測得波形如下：
測試結(jié)果: Uind = 7 V，所以得到漏感Lsh = 7V / 590A/μs = 11.9 nH。用頻域的傳遞函數(shù)來表述采樣信號，因為R1?RS+s?Lσ，可以得到 
。顯然，當 
時，濾波效果最理想。因此我們可以得到 
。帶入前面得到的數(shù)據(jù)：Ls =11.9 nH，RS = 30 mΩ，取R1 = 100 Ω，得到C1 = 3.966 nF，所以取 C1 = 3.3 nF。經(jīng)過實測我們發(fā)現(xiàn)使用100 Ω和3.3 nF會引起輕微的過補償：
經(jīng)過微調(diào)，使用470 Ω 和680 pF得到更好的結(jié)果:
由此，我們得到外部的RC濾波器時間常數(shù)為0.32μs，當然在實際應(yīng)用中考慮到器件參數(shù)一致性，需要預(yù)留一定余量，推薦客戶使用1μs左右的時間常數(shù)，通常不超過2μs。
同樣以CIPOS MINI系列的IKCM30F60GA為例，其內(nèi)部驅(qū)動器相應(yīng)短路信號延遲時間為1.47μs，測試條件為Tj=25°C，VDD=15V。
考慮到驅(qū)動器動態(tài)特性有溫漂，我們在全工作溫度范圍內(nèi)做了測試，結(jié)果如下：
可見IPM內(nèi)部驅(qū)動器短路保護延遲時間保證小于2μs。所以這個短路保護電路的響應(yīng)時間Tsc是3μs，IPM是安全的。
其余常見的采樣電路有帶二極管解耦的3電阻采樣：
這里的采樣電阻 
，濾波電路時間常數(shù)由兩級時間常數(shù)相加得到(100Ωx1n)+(1.8kΩx 1n) = 1.9μs。
如果采用帶比較器的過流保護電路，則需要小心選擇RC常數(shù)。總濾波電路時間常數(shù)除了兩級RC，還要考慮比較器響應(yīng)時間。
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