IPM模块的驱动电路设计其实没有那么难

IPM模块作为一种全新的功率开关器件，目前已经在中小型开关电源的设计中得到了广泛的应用。而如何完成IPM智能功率模块的驱动电路设计，就成为了让很多新人工程师感到困难的主要障碍之一。本文将会就如何完成IPM模块的驱动电路设计展开详细分析和介绍，以方便新人工程师的参考和学习。

在实际的应用过程中，IPM模块最大的优势在于这一新型的功率开关器件集成了GTR和MOSFET的优点，高耐压、高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率等优点使其能够适应各类工作环境的应用要求，本文以PM75DSA120为例介绍IPM的驱动电路设计方法，这一IPM模块的其内部结构图如图1所示。

图1 PM75DSA120内部结构图

从图1所给出的IPM模块内部结构图可以看到，这种三菱公司出产的PM75DSA120是一种双单元结构模块，在其内部封装了两个IGBT，额定工作电压为1200V，额定工作电流为75A，开关频率为5～20kHz，控制电压为15±1.5V。然而，尽管IPM模块的外围驱动电路在进行设计时是比较方便的，但对驱动电路的要求很严格。首先，其驱动电压为15±1.5V，低于13.5V时模块本身发出欠电压保护信号。高于20V时可能损坏模块内部的驱动电路。其次，每一路驱动电源之间应相互隔离。以避免噪声干扰。第三，驱动电路输出端滤波电容不能太大，否则容易引起误触发。第四，信号隔离电路应采用快速型光电隔离器，且其传输延时要小于0.8μs。最后，IPM模块的驱动电路与IPM模块之间的连线尽可能短，最好驱动电路的线路板与IPM模块直接焊接在一起，避免干扰引起的误触发导通。

那么，怎样才能让自己所设计的驱动电路既符合上文中所提到的五点要求，又能够使电路设计趋于简洁和高效呢？本文在这里为大家提供了一种高可靠性的IPM驱动电路方案，其驱动电路的结构图如下图图2所示。

图2 IPM驱动电路图

从图2所给出的这一IPM驱动电路的系统结构图可以看到，在这一驱动系统中，来自控制电路的PWM信号经R2限流，再经高速光电隔离器HCPL4504隔离后接IPM内部驱动电路并控制开关管工作，FO故障输出信号经PC817隔离后送出故障信号。

在本方案中，图2所设计的这一IPM驱动电路所使用的驱动电源采用金升阳公司的05015S电源模块，+15V与地之间接47μF的滤波电容以滤去共模噪声，提高电源的抗干扰能力。驱动电路输出端的滤波电容采用0.1μF的独石电容。限流电阻R1可适当减小，以提高控制信号波形前沿的陡度，但不易太小，否则容易产生干扰。