IGBT驱动电源模块
电源模块
前言

随着国内电力电子与电力传动技术的快速发展,IGBT模块广泛应用于重工业、造船业、高铁、航天等众多领域。而IGBT前端电源的需求亦是日益增长。本产品专门针对大功率IGBT模块提供正负向电源驱动。

需求了解

目前国内外同类电源产品缺陷在于,同功率的电源模块工作温度较低、发热量大、采用铝电解电容导致平均无故障时间和性能下降等问题。本产品根据极端使用环境所定制,工作温度在满载情况下高达105℃,内部拒绝采用铝电解电容作为输入和输出滤波储能电容。以保证电源模块持续和长期负载工作的高可靠性。

从0到1

本电源模块为双路输出隔离电源,为了使模块体积更小,效率更高,采用了单芯片双路双闭环控制的方式。单芯片对于两路电源调制的过程是独立的,只是片内共用调制基准和供电电路,而对于两路直流调制和反馈则采用双路独立调制的双闭环控制方式。这样方式的优势在于节省了印制板的空间、高集成化控制增强了系统的电磁兼容性和系统稳定性、减小了系统工作电流提高了整体效率。更重要的是模块不需要双路对称负载,两路独立输出,都具有良好的负载调整率。

独具匠心

本产品特点如下:

1)RCD回波整流补偿供电

在直流调制过程中,PWM斩波会使功率开关管漏极产生尖峰脉冲电压,于是往往设计中会介入尖峰吸收电路来消除脉冲尖峰,于是这部分能量对于整个系统将会是无效率的损耗。而本模块中,利用了RCD吸收电路的回波进行整流从而反补偿给控制芯片供电,这样大大提升了电源模块的效率(如下图所示)。实验数据表明,在模块满载工作之下,采用RCD回波整流补偿供电方式可以提高6%-7%的效率,效率可达92%。

2)拒绝采用铝电解电容

内部没有采用铝电解电容作为输入和输出滤波储能电容。采用大容量高耐压的陶瓷电容以保证电源模块产品持续和长期负载工作的高可靠性和性能稳定性。

3)超薄设计

本模块为额定功率25W的双路输出DCDC模块,为了让模块有着更优良的抗震性和散热性能,模块的设计厚度不到9mm。为了尽可能减小结构厚度,印制板上采用开槽嵌入小体积变压器的方式极大程度降低了设计的高度。

下图为 RCD回波整流补偿供电设计示意图

产品落地

公司生产的IGBT电源驱动模块已应用于船舶水下产品,并已完成了各项试验。产品长时间在90℃以上的恶劣工作环境中负载工作,且使用过程中无发生一例产品故障。

产品参数

工作电压:18~36V;

输出电压:14.8~15.2V,-10.2~-9.8V;

电压调整率:<0.3%;

负载调整率:<0.5%;

输出纹波:<20mV;

转换效率:>79%;

重量:<80g;