1.1 Процессы включения и выключения ИСМ

Повторное включение модуля, произошедшее после его отключения по причине превышения температуры, произойдет после охлаждения модуля до порога включения. Однако кристалл модуля может перегреться до того, как разогреется основание модуля и термодатчик, и защита не обеспечит отключение. Это может произойти, например, из-за сбоя работы контроллера и повышенной частоты коммутации или из-за помех в системе управления. В IPM используют IGBT со встроенным датчиком тока. Датчик тока различает два пороговых значения: ток перегрузки, начиная с которого напряжение на затворе снижается, что приводит к уменьшению тока коллектора и формированию индикации неисправности; ток к. з., по которому происходит отключение модуля. Если состояние перегрузки сохраняется 5…10 мкс, напряжение на затворе снижается до нуля. Снижение напряжения на затворе выполняется по определенному закону. Такое «мягкое» выключение уменьшает значение di/dt и переходное напряжение при выключении.

В современных IPM используется непрерывный мониторинг тока каждого силового ключа и общего тока потребления. Режим к. з. наступает при замыкании нагрузки или сбое работы контроллера, когда сигналы включения поступают сразу на IGBT в обоих плечах мостовой схемы, вызывая сквозной ток. Если непосредственно измеряемый ток коллектора достигает порогового значения ISC, процесс выключения модуля начинается мгновенно, но снижение напряжения на затворе происходит по определенному закону для снижения переходных напряжений. Для уменьшения времени между моментом обнаружения к. з. и моментом выключения используется схема контроля тока в реальном времени (RTC). Это устройство работает параллельно драйверу и уменьшает время обработки сигнала до 100 нс, что уменьшает ток к. з. и уровень перенапряжений почти в два раза. IPM может содержать встроенное ограничение (супрессор) от импульсных перенапряжений. IPM для своей работы требует гальванически изолированные источники питания и гальванически изолированный интерфейс для связи с контроллером. Чтобы устранить проблемы, связанные с шумами и помехами, создаваемыми мощными силовыми модулями, целесообразно применять для каждого силового ключа отдельный источник питания. При использовании изолированного источника питания следует обратить внимание на значение паразитной емкости между изолированными частями источника. Оно не должно быть более 100 пФ, в противном случае возникают шумы и сбои в работе драйвера. Параллельно выводам питания схемы управления присоединяется электролитический или танталовый конденсатор для фильтрации синфазных помех и обеспечения высоких пиковых токов заряда затвора. Гальваническая развязка обеспечивается оптопарами (с высоким коэффициентом подавления синфазного сигнала CMR не более 10 кВ/мкс, с временем переключения не более 0,8 мкс), импульсными трансформаторами, волоконно-оптическими связями.