IPM驱动和保护电路的研究

型电路如图５所示。
　　
　　图5IPM驱动电路和外围隔离电路
　　
　　图中各器件的类型和参数已经标出，其中，Ｍ５７１４０－０１和Ｍ５７１２０Ｌ是三菱公司为其ＩＰＭ系列产品专门配置的电压变换模块。在Ｍ５７１２０Ｌ的输入端加一路１１３Ｖ～４００Ｖ的直流电压可以在输出端得到一路２０Ｖ的直流电压，在Ｍ５７１４０－０１的输入端加一路１８Ｖ～２２Ｖ的直流电压，输出端可以得到４路相互隔离的１５Ｖ电压，方便地为ＩＰＭ供电；ＨＣＰＬ４５０４和ＰＣ８１７是高速光耦，起到电气隔离ＩＰＭ与外部电路的作用，ＩＰＭ的控制信号Ｃｉｎ和故障输出信号ＦＯ通过光耦传输。
　　
　　在应用要求不高的场合也可以用常用的整流电路得到的２０Ｖ直流电压取代Ｍ５７１２０作为Ｍ５７１４０－０１的输入端，也可以采用整流电路直接得到的１５Ｖ直流电压为ＰＭ１００ＤＳＡ１２０供电，但效果不如图５所示的方案，实践应用中证明了这一点。
　　
　　３ＩＰＭ保护电路的设计
　　
　　完善的系统保护不能只依靠ＩＰＭ的内部保护机制，需要辅助外围的保护电路，这可以通过硬件的方式实现，也可以通过软件的方式实现。
　　
　　３.１ＩＰＭ保护电路的硬件实现
　　
　　实现方式很多，列举两个例子说明。
　　
　　方案一ＰＷＭ接口电路前置７４ＨＣ２４５、７４ＨＣ２４４等带控制端的三态收发器，如图６所示。ＩＰＭ的控制信号经过７４ＨＣ２４５的输入、７４ＨＣ２４５的输出后送至ＩＰＭ接口电路；各个ＩＰＭ的故障输出信号经光耦隔离输出后得到高电平ＦＯ，送入或门，或门输出经过Ｒ－Ｃ低通滤波器后，送入７４ＨＣ２４５的使能端ＯＥ。ＩＰＭ正常工作时，或门输出为低电平，７４ＨＣ２４５选通；ＩＰＭ故障报警时，或门输出为高电平，７４ＨＣ２４５所有输出置为高阻，封锁各个ＩＰＭ的控制信号，关断ＩＰＭ，实现了保护功能。
　　
　　方案二ＰＷＭ接口电路前置一级带控制端的光耦，如６Ｎ１３７。方案二的原理与方案一类似，只是由于高电平使能控光耦合６Ｎ１３７，或门换成了或非门，其输出经过Ｒ－Ｃ低通滤波器后，送入了可控光耦合６Ｎ１３７的光耦使能端ＶＥ，但同样在ＩＰＭ故
　　
　　
　　
　　障报警时封锁ＩＰＭ的控制信号通道，实现了保护功能。
　　
　　需要注意的是，为缩短故障响应时间，Ｒ－Ｃ低通滤波器时间常数应该小。两级光耦延长了响应时间，应选用高速光耦。
　　
　　以上两种方案都是利用ＩＰＭ故障输出信号封锁ＩＰＭ的控制信号通道，因而弥补了ＩＰＭ自身保护的不足，有效地保护了器件。
　　
　　３.２ＩＰＭ保护电路的软件实现
　　
　　软件的基本思路是：ＩＰＭ故障报警时，故障输出信号送到控制器处理，处理器确认后，利用软件关断ＩＰＭ的控制信号，从而达到保护目的。
　　
　　综上所述，软件保护不需增加硬件，简便易行，但可能受到软件设计和计算机故障的影响；硬件保护则反应迅速，工作可靠。实践应用中软件与硬件结合的保护方式能更好地提高系统的可靠性。
　　
　　４ＩＰＭ的驱动和保护电路的设计实例
　　
　　笔者在ＤＳＰ控制开关磁阻电机的项目中，选用ＩＰＭ作为功率变换器的主开关器件，控制器采用了德州公司的ＴＭＳ３２０Ｆ２４０数字信号处理器，功率驱动电路的输入（即ＩＰＭ的控制信号）由ＴＭＳ３２０Ｆ２４０内含的全比较单元相对应的ＰＷＭ１～ＰＷＭ４产生。
　　
　　

《IPM驱动和保护电路的研究(第3页)》