摘要：IPM（Intelligent Power Module），內(nèi)置了驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路，使系統(tǒng)硬件電路更簡(jiǎn)單可靠，不僅縮短系統(tǒng)開發(fā)周期，而且提高了故障下的自保護(hù)能力，IPM將是未來電機(jī)控制的主流方案。

隨著汽車的逐年增長(zhǎng)，汽車電動(dòng)部分的控制也隨之而升，諸如汽車高壓輔助電機(jī)、壓縮機(jī)、油泵、水泵、渦輪增壓器、各種風(fēng)扇等。雖然傳統(tǒng)的分立式也能滿足需求，但是集成度不高，參數(shù)選型繁瑣，預(yù)驅(qū)和驅(qū)動(dòng)相結(jié)合，總體設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，ZLG 基于ON的智能功率模塊推出了適用于汽車三相650V 30A/40A/50A IPM電機(jī)控制解決方案，如圖1所示。與普通的IGBT相比，IPM在系統(tǒng)性能及可靠性方面得到進(jìn)一步的提升。

圖 1  電機(jī)控制解決方案

一、方案芯片介紹

下圖是ON適用于汽車650V智能功率模塊，它分為30A、40A、50A電流等級(jí)，本文主要針對(duì)50A的版本作介紹。IPM是一款先進(jìn)的汽車SPM模塊，為混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車提供全功能，高性能的逆變器輸出。模塊集成了內(nèi)置IGBT優(yōu)化的柵極驅(qū)動(dòng)，可最大限度地降低EMI和損耗，同時(shí)還提供多種模塊內(nèi)保護(hù)功能，包括欠壓鎖定，過流關(guān)斷，驅(qū)動(dòng)IC熱監(jiān)控和故障報(bào)告。內(nèi)置的高速HVIC僅需要一個(gè)電源電壓，并將輸入的邏輯電平柵極輸入轉(zhuǎn)換為正確驅(qū)動(dòng)模塊內(nèi)部IGBT所需的高電壓、高電流的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖 2  IPM內(nèi)部框圖 

二、IPM具有以下特征：

l 采用汽車SPM 27引腳DIP封裝；

l 車規(guī)級(jí)芯片（AEC-Q100/101和LV 324）；

l 650 V / 50 A三相IGBT逆變器，帶有集成柵極驅(qū)動(dòng)器和保護(hù)；

l 具有穩(wěn)定的EMI性能；

l 使用AIN DBC基板的出色熱阻，散熱效率更高；

l 內(nèi)置LVIC溫度傳感器，節(jié)約BOM成本；

l 散熱板隔離額定值：2500 Vrms / 1 min；

l 無鉛且符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)；

三、電機(jī)控制解決方案設(shè)計(jì)

方案采用ON反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，高壓、低壓隔離，預(yù)驅(qū)和IGBT集成于IPM內(nèi)，結(jié)合MCU實(shí)現(xiàn)過溫、過壓/欠壓、過流等保護(hù)功能，方案框圖如圖3所示。除此之外，有專門的可視化在線調(diào)試監(jiān)控軟件，能快速調(diào)整和優(yōu)化電機(jī)參數(shù)，汽車數(shù)字與電機(jī)控制庫(kù)，為您提供產(chǎn)品級(jí)、高性能的解決方案。

圖 3  方案框圖

四、解決方案具有以下特征：

l 反激式開關(guān)電源，實(shí)現(xiàn)高壓、低壓隔離；

l 高壓過壓/欠壓檢測(cè)；

l 高壓過流、短路保護(hù)功能；

l IPM內(nèi)部線性溫度傳感器；

l IPM錯(cuò)誤輸出；

l 電壓、電流采樣，實(shí)現(xiàn)軟硬件共同保護(hù)器件安全；

l 隔離CAN通信功能，完整CAN協(xié)議接口，支持CAN調(diào)速；

l 改進(jìn)的FOC算法，減少啟動(dòng)時(shí)間和提高最高轉(zhuǎn)速；

l 電機(jī)停止的斜坡降速策略。