IPM模块作为一种高度集成的电源模块解决方案,其本身就具有多重保护措施,可以为工程师提供简便、高效的设计辅助。但是在实际的开关电源产品设计过程中,为了更好的保障IPM的正常工作,工程师还是需要在其外围设置相应的保护电路,这样有利于其可靠性的提高。本文将会以三菱公司PM75DSA120为例,来为大家详细介绍一下IPM的过压保护电路的设计方式。
本文中所使用到的这一IPM为三菱公司出产的PM75DSA120,其内部结构图如下图图1所示。
在IPM的实际测试和应用过程中,在高频开关过程和功率回路寄生电感等叠加产生的di/dt、dv/dt和瞬时功耗,将会给IPM模块以较大的冲击,长此以往很容易会对器件造成损坏。因此,为了避免过压损害,工程师可以合理的在其模块周围设置吸收电路,即改变器件的开关轨迹,控制各种瞬态过电压,降低器件开关损耗,保护器件安全运行。目前比较常用的到的吸收电路如下图图2所示。
在图2所示的吸收电路设计过程中,常用到的几项参数可以通过该公式进行选取,即C≥Ls(Ic/△U)²。在该公式中,参数Ls为直流环路的分布电感。其值一般为几十到几百nH。参数Ic为IPM的电流值。ΔU为Ls的储能转移到C而引起的过电压。一般限制在100V以下。
在图2所示的这一IPM吸收电路中,工程师还应当使所选择的参数符合该公式的要求,即R≤1/3Cfsw。其中,参数fsw为IPM的开关频率。为了防止C放电产生振荡,应使放电按过阻尼进行,因此,吸收电路的参数可按下式校验,即:R≤½Ls/Cs。需要说明的是,在该电路设计过程中,二极管D通常选用快恢复二极管。
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