可编程隔离式智能功率模块节省电机驱动设计时间

用以驱动开关磁阻（Switched Reluctance）、无刷式直流和交流电感电机的功率模块设计并不简单，特别是在千瓦（kW）级的功率水平。此类模块必须具备一定的智能和灵活性，才能加以配置以驱动这些流行的电机类型。通过利用此类硬件模块，系统设计人员可以集中精力开发用于管理电机特性的控制方法和软件，从而可加快产品的上市时间。整流器公司(IR)的iNTERO PI-IPM（可编程隔离式智能功率模块）系列提供了这样的能力，可以简单直接地驱动高达15 kW的电机。该系列模块产品利用很少的硬件设计投资，推动了业界驱动变速电机这一新趋势，同时也使得现有驱动电路的性能升级更为容易。 
iNTERO模块本身已配备了一个高性能伺服电机驱动的电流环路所需要的所有功能。该模块包括了控制一个基于IGBT的逆变器的所有外围电路，包括电压、温度和电流输出检测（图1示出了iNTERO系列）。 
该模块由两个子系统组成：功率输出模块（EMP）和嵌入式控制/逻辑控制板（EDB）。EMP和EDB之间的连接是通过EDB上的一个连接器和EMP上配套的连接引脚。这样就可以简单地嵌入一个不同的EDB板进行升级。图2a示出了EMP模块的框图。图2b示出了EDB控制板的框图。 
2.b EDB控制板框图 
EMP 模块： EMP50P12B/EMP25P12B 
EMP模块包括以标准逆变器方式配置的六个IGBT 和HEXFRED二极管。其中IGBT采用的是IR公司的新一代V型NPT（无穿通）1200V-50A型号（额定电流在100℃下测定）。HEXFRED二极管是针对这些IGBT的配对使用而专门设计的。新一代IGBT在*关断时不需要负栅极电压，而拖尾效应也比其它IGBT大大减轻。图3示出了“拖尾效应”。这简化了栅极驱动的设计。EMP模块还包括了一个具有负温度系数的温度传感器 
以提供过热保护。图4示出了EMP模块。 
4. EMP模块 
电流传感接口、过流保护和信号调节对于正常的系统运行都非常关键。电流检测性能直接影响伺服应用中的电机驱动性能。电流检测错误、测量链延迟或者系统总精度太低，如参考基准不准确或者A/D转换的倍数不够，都会不可避免地导致电机在低速运行或者在轴制动的情况下出现不正常的抖动和不自然的电机噪声。 
iNTERO PI-IPM (PIIPM 50P12B004/PIIPM25P12B008)采用的检测电阻测量技术比其它方法占用的面积少、成本也低一些。同时在功率模块中还嵌入了分流元件，并且提供了所有开尔文（Kelvin）连接点。 
EMP板中的电流检测电阻分布在三个输出相中，可对电机电流进行检测并可用于短路保护。每个检测电阻的头直接键合在一个外部引脚上，从而降低寄生效应并获得高精度反馈电压。由于导热系数非常低，因此在整个工作温度范围不需要补偿。同时在负直流总线线路上还有另一个同样阻值的电阻提供设备保护。电流检测信号送到EDB板，由DSP进行信号调节和处理。 
该模块的封装与流行的EconoPack外形机械上兼容。而且，放于其上的外部PC板的柱形塑料螺母的高度与EconoPack2一样。因此，该模块可装配到标准EconoPack-2封装同样的机械位置，从而更容易地替换现有模块