IPM短路保護電路設計
IPM（智慧功率模組）內部集成了豐富的監測和保護功能，方便客戶使用。其中最重要的就是短路保護功能。IPM使用帶短路能力的IGBT做功率開關，而且自帶過流保護電路，通過ITRIP腳監測過電流和短路電流，啟動故障輸出信號並關斷所有6個IGBT，在簡化客戶設計的同時保證了系統可靠性。接下來我們簡單介紹一下如何進行正確的IPM短路保護設計。
首先，每個IPM規格書都會給出其IGBT的短路額定值。以CIPOS MINI系列的IKCM30F60GA為例，其短路時維持時間為5us，測試條件為VDC＝400V，Tj=150°C，VDD=15V。注意當測試條件改變時，短路維持時間會相應改變。具體數值可查詢相關資料。
當我們設計過流和短路保護電路時，應當考慮保護電路響應時間Tsc要小於IPM短路額定值。Tsc通常包含外部的RC濾波器時間常數和IPM內部的驅動器延遲時間。
在家用電器等應用中常使用單電阻採樣電路，並通常使用RC低通濾波器消除採樣電阻上的高頻雜訊。下圖是採用單電阻採樣的典型電路。
由於線路和電阻上的漏感，採樣信號會畸變。假如我們使用下圖的採樣電阻：
在T = 25°C, VDC = 125 V, di/dt = 590 A/µs時測得波形如下：
測試結果: Uind = 7 V，所以得到漏感Lsh = 7V*A / 590µs = 11.9 nH。用頻域的傳遞函數來表述採樣信號，因為
可以得到
顯然，當如下等式成立時，濾波效果最理想。
因此我們可以得到
帶入前面得到的資料：Ls = 11.9nH，RS = 30 mΩ，取R1 = 100 Ω，得到C1 = 3.966 nF，所以取 C1 = 3.3 nF。經過實測我們發現使用100 Ω和3.3 nF會引起輕微的過補償：
經過微調，使用470 Ω 和680 pF得到更好的結果:
由此，我們得到外部的RC濾波器時間常數為0.32µs，當然在實際應用中考慮到器件參數一致性，需要預留一定餘量，推薦客戶使用1µs左右的時間常數，通常不超過2µs。
同樣以CIPOS MINI系列的IKCM30F60GA為例，其內部驅動器相應短路信號延遲時間為1.47µs，測試條件為Tj=25°C，VDD=15V。
考慮到驅動器動態特性有溫漂，我們在全工作溫度範圍內做了測試，結果如下：
可見IPM內部驅動器短路保護延遲時間保證小於2µs。所以這個短路保護電路的響應時間Tsc是3µs，IPM是安全的。
其餘常見的採樣電路有帶二極體解耦的3電阻採樣：
這裡的採樣電阻為
濾波電路時間常數由兩級時間常數相加得到(100Ω x 1nF)+(1.8kΩ x 1nF) = 1.9µs。
如果採用帶比較器的過流保護電路（如下圖所示），則需要小心選擇RC常數。總濾波電路時間常數除了兩級RC，還要考慮比較器回應時間。
綜上所述，在進行IPM短路保護電路設計時，需要精心設計濾波電路的參數。同時，濾波電路延遲及比較器的回應時間都需要考慮在整個短路保護延遲時間之內。整個短路保護延遲Tsc一定要小於IPM的短路耐受時間，才能保證整個系統的安全運行。
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