如何使用PWM控制器和IPM模块进行变频电源的设计

　　采用智能型、高精度PWM控制器SA866和智能功率模块PS21255，设计了小功率变频电源。该系统硬件电路简单，器件减少，结构紧凑，具有较高的性价比和灵活的适应性，安全可靠。

　　前言

　　随着电力电子技术、微电子技术和控制理论的发展，逆变器的稳定性和可靠性大幅度提高，各种逆变器在各行业中应用十分广泛，变频调速技术发展日新月异。目前最常用的是采用正弦脉宽调制技术SPWM的变频电源，利用这种变频电源驱动的电力拖动系统，具有效率高、转矩波动小、噪声低、响应快、调速特性好、运行可靠、控制特性优良等优点。SPWM技术及其控制性能越来越完善，专用PWM集成电路相继问世，在变频电源和调速控制中应用越来越广，使系统电路简单，控制调节方便，具有很高的智能性。

　　常用的电力电子全控型功率半导体器件有晶闸管、功率场效应管、双极型晶体管等。功率场效应管具有开关速度高、电压控制实现简单等优点，但是器件导通时压降较大，且电压、电流容量相对较小;双极型晶体管的优缺点则正好与功率场效应管的优缺点相反。绝缘栅一双极型晶体管（简称IGBT）是功率场效应管与双极型晶体管所形成的复合器件，综合了两者的优点，广泛应用于各种大中型电力电子装置中。各种分立型功率器件需要设计专门的驱动电路才能实现使器件工作在开关状态并获得较低的动静态损耗的效果。而随着功率器件工作频率不断提高，分立元件固有的引线电感、寄生电容等对器件造成了更大的电应力，主要表现为过电压、过电流尖峰。因此在电源设计中采用智能功率模块（IPM），将功率器件、驱动电路和各种保护电路集成到同一模块内，较好地解决了寄生电感和电容的影响。IPM模块对电源电路和驱动电路的引线设计进行了优化处理，所以浪涌电压、门极振荡、噪声干扰等问题得到有效控制，能够实现更快的开关速度，降低系统的复杂性并提高系统的可靠性。

　　变频电源的系统结构

　　变频电源的主电路采用交一直一交电压型变频电路，主要由整流、滤波、逆变组成。整流部分采用单相桥式整流模块，实现AC/DC的转换;滤波环节采用滤波电容来稳定直流电压;逆变部分采用智能功率模块DIP-IPM，实现DC/AC的转换。变频电源的控制回路用来调节电源系统输出信号的频率和幅值，实现变压变频。为保证系统安全可靠，设置了过压欠压检测保护电路、光耦隔离驱动电路、辅助电源转换电路等。

　　根据控制电路的参数设置，SPWM 电路产生SPWM控制信号，经过光耦隔离驱动电路，控制智能功率模块IPM开关器件。当系统出现短路、过流、过压、欠压、过热等故障时，封锁SPWM 输出信号，关断IPM 的输出。