3.4.1
DIPIPM™ 的PCB設計要點
對于DIPIPM™來說,由于其內置了HVIC、LVIC用于IGBT的驅動和保護等諸多功能,因而其電路設計相較采用分立器件的功率變換裝置會更簡單、設計周期更短,但其PCB設計也能體現出硬件工程師對功率器件原理的理解及PCB布線的經驗。
DIPIPM™作為典型的功率器件,始終處于高溫、高壓、大電流、高速開關的狀態,其工作的穩定性和PCB布線密切相關,PCB布線的好壞不僅影響DIPIPM™的可靠性,同時也決定了整個PCB的安全、EMC(電磁兼容)等關鍵指標。為了幫助工程師設計出高可靠性的PCB線路板,三菱電機在相關產品應用手冊中對DIPIPM™周邊的布線應用要點有較為詳細的介紹,并且為了更直觀地展示應用DIPIPM™的PCB設計要點,三菱電機為各個封裝的DIPIPM™設計了專門的演示板供工程師參考,如下圖1所示。

圖1|應用DIPIPM™的PCB演示板
DIPIPM™的接口電路設計是相關PCB布線的基礎,PCB設計之前需要對接口電路的功能進行詳細的了解,不同的接口電路對布線的要求有所不同,如信號驅動部分屬于弱電信號,PCB走線對電流承載能力要求低;而自舉電路部分屬于高電壓的強電,這部分PCB走線需要與弱電信號保持足夠的電氣距離。以第6代超小型DIPIPM™為例的典型接口電路及相關PCB布線設計注意事項見下圖2所示。

圖2|第6代超小型DIPIPM™典型接口電路
PCB設計注意事項
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旁路電阻(電流檢測電阻)盡量靠近NU/NV/NW端子放置,盡量減小NU/NV/NW端子配線的長度。
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功率地和控制地在N1位置單點相連(盡量使功率地和控制地不要重疊走線)。
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短路保護端子的配線盡量短,RC濾波電路放在CIN端子附近。
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輸入控制信號不在功率地、高壓電路走線附近配線(即使在電路的不同層),輸入控制信號的配線盡量短,若其配線較長,建議在輸入端子附近加RC濾波電路,注意插入RC濾波電路時,輸入端子的信號電壓值有可能減小,要確認輸入信號電壓滿足觸發閾值的要求。
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高壓側控制電源地的配線應與U、V、W輸出的配線分開走線(針對超小型)。
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為防止控制電源電壓浪涌噪聲引起的過壓損壞,在控制電源端子與其地端子附近加齊納二級管和陶瓷電容。
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盡量縮短控制地配線的長度。
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P-N1端子附近加0.1~0.22μF的浪涌吸收電容,電解電容的端子與P、N1端子之間的配線長度盡可能加粗、縮短。
PCB布線設計要點
在了解了DIPIPM™的PCB設計相關注意事項后,就可以進行PCB布線了。不同封裝的DIPIPM™模塊,其接口電路基本相同,因而其PCB設計注意事項也基本相同;管腳定義及排列稍有不同,實際布線時需要根據模塊具體的封裝及管腳排列進行相應的布線;由于不同的DIPIPM™其電壓、電流規格不盡相同,具體的PCB布線方式也需要根據規格不同進行相應調整,比如電流越大的DIPIPM™,其主電流走線也需要相應加寬。下圖3是以超小型為例的DIPIPM™的PCB布線舉例及其應用要點,其它規格的DIPIPM™的PCB布線設計要點可以以此為基礎進行相應調整。

圖3|超小型DIPIPM™ PCB布線設計要點
PCB設計不良導致的故障舉例











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