PDF《1200V DIP-IPM》

(1/33) 1200V DIP-IPM 应用手册 应用手册 应用手册 应用手册 ( ( ( (英文版对照 英文版对照 英文版对照 英文版对照 DPH-3544e-A) ) ) ) 三菱电机 三菱电机 三菱电机 三菱电机 1200V DIP-IPM 应用手册 (2/33) 目目目目录录录录1.

1. 1. 1. 1200V DIP-IPM 产品介绍 产品介绍 产品介绍 产品介绍.4 1.1 产品一览

4 1.2 目标应用

4 1.3 功能和特征.4 1.3.1 功能概要

4 1.3.2 主要特征

5 2. 2. 2. 2. 电气特性 电气特性 电气特性 电气特性

6 2.1 最大额定值.6 2.2 电气特性

7 2.2.1 热阻.7 2.2.2 静特性和开关特性.7 2.2.3 控制(保护)特许.8 2.2.4 机械特性

9 2.3 推荐工作条件.9 3. 3. 3. 3. 封装概要 封装概要 封装概要 封装概要

10 3.1 封装外形图.10 3.2 绝缘间距

11 3.3 激光标签

11 3.4 输入/输出端子定义.12 3.4.1 端子名称

12 3.4.2 输入/输出端子的定义.13 3.4.3 保护功能

14 3.4.4 工作时序

14 3.5 安装指南(平整度/安装扭矩/螺栓类型/导热胶脂)15 4. 4. 4. 4. 应用指南 应用指南 应用指南 应用指南

16 4.1 系统连接框图.16 4.2 输入电路

17 4.2.1 控制输入信号端子内部结构

17 4.2.2 输入信号额定电压.17 4.3 单电源驱动方案

18 4.3.1 充电初始化.18 4.3.2 变频运行时自举电容的充放电

18 4.3.3 控制电路的电流特性.22 4.4 典型接口电路举例.24 4.4.1 直接输入的接口电路.24 4.4.2 带高速光耦的接口电路

25 4.4.3 保护电路连线指南.26 4.4.4 缓冲电路

26 4.4.5 信号输入连接.27 4.4.6 母线电流检测电阻的连线注意事项

27 4.5 短路保护功能.28 4.5.1 短路保护时序.28 4.5.2 DIP-IPM 的安全工作区(SOA)29 1200V DIP-IPM 应用手册 (3/33) 4.6 故障输出电路.29 4.7 控制电源指南.30 4.7.1 欠压保护时序.30 4.7.2 其他指南

31 5. 5. 5. 5. 其它事项 其它事项 其它事项 其它事项

32 5.1 运输注意事项.32 1200V DIP-IPM 应用手册 (4/33) Protection Circuit Input Signal Conditioning Fault Logic &

UV lock out +VCC LVIC UN VN WN FO CFO VN1 UP VP1 Gate Drive &

UV lock out Level Shift Input Signal Condition +VCC HVIC VUFB VUFS VP VP1 Gate Drive &

UV lock out Level Shift Input Signal Condition +VCC HVIC VVFB VVFS WP VP1 Gate Drive &

UV lock out Level Shift Input Signal Condition +VCC HVIC VWFB VWFS P U V W Nw VNC CIN Nv Nu Gate Drive VPC 1. 1. 1. 1. 1200V DIP-IPM 产品 产品 产品 产品介绍 介绍 介绍 介绍 1.1 产品一览 表表表表1.1 1200V DIP-IPM 产品一览 产品一览 产品一览 产品一览 型号IGBT 额定值(IC /VCES) 电机功率 绝缘耐压 PS22052 5A / 1200V 0.75 kW / 440VAC PS22053 10A / 1200V 1.5 kW / 440VAC PS22054 15A / 1200V 2.2 kW / 440VAC PS22056 25A / 1200V 3.7 kW / 440VAC Viso = 2500Vrms (正弦,1 分钟) 注注注注: 表中电机功率指的是用于通用变频器的电机功率.实际能够达到的输出功率可能因应用条件不同而相异. 1.2 目标应用 小功率工业电动机驱动, 柜式空调机等. 1.3 功能和特征 1.3.1 功能概要 图1.1 (a), (b)和(c)分别是 1200V DIP-IPM 的封装结构图,内部结构剖面图和内部电路框图. 1200V DIP-IPM 是采用压注模封装技术的双列直插式智能功率模块,模块内部集合了功率硅片,栅极驱动以及 AC400V 小功率电机变频驱动应用的保护电路. 内置铝散热片封装使得模块的散热特性大大提高. 图1.1 (a) 1200V DIP-IPM 封装照片 图1.1 (b) 内部结构剖面图 图1.1 (c) 内部电路框图 图图图图1.1 1200V DIP-IPM 的内外结构图 的内外结构图 的内外结构图 的内外结构图 铝散热片 铝线 IGBT / Di IC 铜框架 第二步注模 第一步注模 1200V DIP-IPM 应用手册 (5/33) 1.3.2 主要特征 ① 三相 DC/AC 逆变桥采用 1200V 低损耗第

4 代平板型 IGBT 硅片 ② 自举电路实现单电源供电 (外接自举电容和二极管) ③ 内置控制和保护功能 P 侧: 控制电压欠压(UV)保护 (无故障信号输出) N 侧: 内置欠压和外接分流电阻实现短路(SC)保护 (有故障信号输出) ④ 内部集成的 1200V 的高压芯片(HVIC)使得模块不通过光耦或隔离变压器而直接与控制器相连成为可能 ⑤ 高电平导通的逻辑,对模块在上电、断电时的控制电源与控制信号的施加没有时序要求 1200V DIP-IPM 应用手册 (6/33) 2. 2. 2. 2. 电气特性 电气特性 电气特性 电气特性 2.1 最大额定值 表2.

1 列出 1200V DIP-IPM 的最大额定值参数. 表表表表2.

1 最大额定值 最大额定值 最大额定值 最大额定值 ( ( ( (以以以以PS22056 为例 为例 为例 为例) ) ) ) ±IC: 集电极允许 持续流过的直流 电流(Tf=25°C) Tj: 在Tc=100°C 和Tj≤ 125°C 条件下,可达到高 于1千万次的功率循环 (power cycles) . 尽管 Tj=150°C 不一定会导致 硅片立即损坏,但是会降 低其功率循环. Vcc(prot):在短路或过流 时能够安全关断 IGBT 允 许最大电压.如果电压超 过该额定值,可能会导致 硅片损坏. Vcc:在无开关动作状态 下P和N之间允许施加的 最大电压. 如果 P 和N之间的电压超过了该值,则 需要一个制动单元. Vcc(surge):包括开关浪 涌在内的 P 和N之间最大 允许电压. 如果 P 和N之间的电压超过了该值,则 需要采用吸收电路或者降 低配线电感. VCES: 内置 IGBT 硅片的 耐压 1200V DIP-IPM 应用手册 (7/33) 2.2 电气特性 2.2.1 热阻 表2.

2 是1200V DIP-IPM 的热阻额定值列表. 表表表表2.2 热阻 热阻 热阻 热阻( ( ( (以以以以PS22056 为例 为例 为例 为例) ) ) ) 表2.

2 中给出的热阻是指稳态下硅片和外壳间的热阻. 热阻在

10 秒钟内趋于饱和. 热阻随时间变化的关系如 图2.1 所示. 图图图图2.1 1200V DIP-IPM 的暂态热阻 的暂态热阻 的暂态热阻 的暂态热阻 2.2.2 静特性和开关特性 表表表表2.3 静特性和开关特性 静特性和开关特性 静特性和开关特性 静特性和开关特性( ( ( (以以以以PS22056 为例 为例 为例 为例) ) ) ) 0.01 0.1

1 0.001 0.01 0.1

1 10 时间 (秒) 暂态热阻 Zth(j-c) (相 对值 ) 稳态热阻,对应于图 2.1 中标幺值 1.例: PS22056 在0.1 秒时 的暂态热阻为: 1.28*0.5=0.64℃/W 1200V DIP-IPM 应用手册 (8/33) (a) 开关时间定义 (b) 评价电路 (感性负载) 图图图图2.2 半桥评价电路 半桥评价电路 半桥评价电路 半桥评价电路 2.2.3 控制(保护)特许 表表表表2.4 控制 控制 控制 控制( ( ( (保护 保护 保护 保护) ) ) )特性 特性 特性 特性( ( ( (以以以以PS22056 为例 为例 为例 为例) ) ) ) VB VS OUT VP1 IN IN VCIN(P) VCIN(N) VN1 COM VNC CIN VNO OUT VD N 侧IGBT P 侧IGBT VCC L P 侧输入信号 N 侧输入信号 A B L trr Irr tc(on) 10% 10% 10% 10% 90% 90% td(on) tc(off) td(off) tf tr ( ton=td(on)+tr ) ( toff=td(off)+tr ) Ic VCE VCIN 2.0 1200V DIP-IPM 应用手册 (9/33) 2.2.4 机械特性 表表表表2.5 机械特性的规格 机械特性的规格 机械特性的规格 机械特性的规格( ( ( (以以以以PS22056 为例 为例 为例 为例) ) ) ) Mechanical Characteristics and Ratings: Parameter Condition Min. Typ. Max. Unit Mounting torque Mounting screw: M4 Recommended: 1.18N・m 0.98 ? 1.47 N・m Weight ?

77 ? g Heat-sink flatness (Note 6) ?50 ?

100 ?m (Note 6) 3.25mm + +- - - - - - - - Heat-sink side Heat-sink side Measurement position 2.3 推荐工作条件 表2.6 是使用 1200V DIP-IPM PS22056 模块的推荐使用工作条件.为确保 DIP-IPM 安全正确的工作,请遵 循这些条件.不同额定值的 DIP-IPM 模块的工作条件是不同的.模块的详细参数,请参考相应的产品规格书. 表表表表2.6 推荐工作条件 推荐工作条件 推荐工作条件 推荐工作条件( ( ( (以以以以PS22056 为例 为例 为例 为例) ) ) ) Recommended Operation Conditions : Item Symbol Condition Recommended Unit Min. Typ. Max. Supply voltage VCC Applied between P-NU,NV,NW

350 600

800 V Control supply voltage VD Applied between VP1-VPC,VN1-VNC 13.5 15.0 16.5 V Control supply voltage VDB Applied between VUFB-VUFS,VVFB-VVFS,VWFB-VWFS 13.5 15.0 16.5 V Control supply variation ?VD,?VDB -1 - +1 V/?s Arm-shoot-through blocking time tdead For each input signal, TC≤100°C 3.3 - - ?s PWM input frequency fPWM TC≤100°C, Tj≤125°C - -

15 kHz Output r.m.s current IO VCC=600V, VD=15V, fC=15kHz, P.F=0.8, Sinusoidal PWM, TC≤100°C, Tj≤125°C (Note 7) 9.2 Arms PWIN(on) (Note 8) 1.5 - - IC≤25A 2.1 - - Minimum input pulse width PWIN(off) 350≤VCC≤800V, 13.5≤VD≤16.5V, 13.5≤VDB≤16.5V, -20≤TC≤100°C, N line wiring inductance less than 10nH (Note 9)

25 Vth(on) )驱动 IGBT 开通. 短路保护 SC ? 外接分流电阻检测母线直流电流.当电流超过了规定的短路保护动作触发值,则认为 发生了短路故障,N 侧IGBT ........