IPM自举电路设计过程中的关键问题研究

摘  要： 介绍了IPM自举电路的基本拓扑结构和原理，并在理论分析的基础上，研究和探讨了自举电阻、自举二极管和自举电容的选型方法，重点对自举电容初始充电展开研究，提出了一种简单实用的初始充电方法，在实际项目应用中取得良好的充电效果。实验结果表明，这种初始充电方法简单、实用、安全可靠，解决了初始充电可能导致IPM上下管直通的问题。
关键词： 自举电路；自举电容；自举电阻；自举二极管；初始充电
   
     通常IPM模块应有四路独立电源供电，下桥臂三个IGBT控制电路共用一个独立电源，上桥臂三个IGBT控制电路用三个独立电源。对于小功率IPM，可以由自举电路将其他三路电压进行自举而得到三个独立电源[1]。IPM模块通过将功率器件、驱动电路和保护电路高度集成在一块很小封装基板上，使得功率模块应用单一电源供电成为可能。
     为了简化设计，驱动电路已普遍采用单一控制电源方案。使用单一电源，必须满足两个要求：一是保证控制电源能够为上桥臂功率器件提供正确的门极偏置电压；二是保证直流母线上的高压不致串到控制电源电路而烧坏元器件。通常使用自举电路法来实现IPM模块的单一电源供电。
     实现自举有两个关键问题：一是自举电容的初始充电；二是自举电容充完电后，当下臂关断后上臂并未立即导通，而在从下臂关断到上臂导通期间，电容会放电，因此必须保证少量放电后电容电压仍有驱动能力。如果以上两个问题未能处理好，将导致即使PWM波形正常，IPM也不能工作，因为自举电压不足以驱动上臂导通。
     本文介绍了IPM自举电路的基本拓扑结构和原理，并重点研究了自举电容初始充电问题，通过在控制程序中执行简单的初始充电语句，很好地解决了上述关键问题，并在项目中取得良好的充电效果。