4章 パワー端子の詳細 PDF [121KB]

Preliminary
第4章
パワー端子の詳細
内容
ページ
1. バス電圧入力端子と下アームIGBTエミッタの接続 …………………………….. 4-2
2. 過電流保護用 外部シャント抵抗の設定方法 …………………………………… 4-3
Fuji Electric Co., Ltd.
MT6M10224 Rev.1.1
July.-2013
4-1
Preliminary
第4章 パワー端子の詳細
1. バス電圧入力端子と下アームIGBT エミッタの接続
この章では、シャント抵抗値の決め方などパワー端子の回路設計におけるガイドラインと注意点について説明し
ます。
(1) パワー端子の説明
表4-1 にパワー端子の詳細を示します。
表 4-1 電源端子の詳細説明
端子名
説明
P
主電源(+)入力端子です。
この端子は、IPM内部で上アームIGBTのコレクタに接続しています。
配線やプリント基板パターンのインダクタンスにより発生するサージ電圧を抑制するため、
この端子の近くにスナバコンデンサを接続します。
(一般的には、フィルムコンデンサが使われます)
U,V,W
インバータの出力端子です。
モーター負荷に接続します。
N(U),N(V),N(W)
主電源(-)入力端子です。
これらの端子は、各相の下アームIGBTのエミッタに接続しています。
各相の電流を観測するために、これらの端子とパワーGND間にシャント抵抗が接続され
ます。
(2) シャント抵抗とスナバコンデンサの推奨配線
過電流(OC)状態や相電流を検出する為に、外部シャント抵抗を使用します。シャント抵抗とIPM間の配線パ
ターンが長い場合、発生するサージによって内部制御ICと過電流検出用の部品にダメージを与える可能性
がありますので、配線のインダクタンスを低減するために、シャント抵抗とIPM間の配線は可能な限り短くして
下さい。
図.4-1に示すように、スナバコンデンサはサージ電圧を効果的に抑制する為に、正しく接続しなければなりま
せん。一般的に0.1~0.22uFを推奨いたします。スナバコンデンサを図.4-1の”A” 箇所に接続すると配線のイ
ンダクタンスが無視できないため、サージ電圧を効果的に抑制することができません。
スナバコンデンサを”B”箇所に接続すると、スナバ
コンデンサに流れる充放電電流はシャント抵抗に
も流れます。これは、電流検出信号に影響を与え
るため、過電流保護レベルが設計値よりも低くな
ります。”B”箇所のサージ電圧抑制効果は、”A”又
は”C”箇所より優れていますが、電流検出精度を
考慮すると”C”箇所の方が優れているため、一般
的に”C”箇所に接続します。
inductance of wire(or pattern of PCB)
DC Bus
Positive
P
B
C
A
+
Bluk Capacitor
N(U)
N(V)
COM
N(W)
DC Bus
Negative
Shunt resister
図.4-1 シャント抵抗とスナバコンデンサの推奨配線
Fuji Electric Co., Ltd.
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July.-2013
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第4章 パワー端子の詳細
2. 過電流保護用 外部シャント抵抗の設定方法
(1) シャント抵抗の選定について
シャント抵抗値は、次式のように求められます:
RSh 
VIS ( ref )
(4.1)
I OC
VIS(ref)は、IPMの過電流保護 入力検出電圧、Iocは過電流保護の電流検出レベルです。VIS(ref)は、
0.43V(min.)、0.48V(typ.)、0.53V(max) の範囲で規定されます。そして、Rshはシャント抵抗値となります。
最大過電流検出レベルは、シャント抵抗のばらつきを考慮し、本IPMデータシートの繰り返しピークコレクタ電
流より低く設定して下さい。
例えば、過電流検出レベルを30Aに設定する場合、推奨のシャント抵抗値は次式で求められます。
RSh (min) 
VIS ( ref )(max)
I OC

0.53
 17.7 [m]
30
(4.2)
Rsh(min)は、シャント抵抗の最小値であり、上記に基づき、シャント抵抗の最小値は導き出されます。
実機にて要求される過電流レベルを考慮して、適切なシャント抵抗値の選定及び確認することが必要です。
(2) 過電流保護の遅延時間の設定について
ノイズによる過電流保護回路の誤動作を防ぐ為に、外部にRCフィルタが必要となります。RC時定数は、ノイ
ズの印加時間とIGBTの短絡耐量により決定されます。おおよそ1.5usに設定することを推奨いたします。
シャント抵抗の電圧が過電流レベルを超える時に、IS端子への入力電圧が過電流レベルまで上昇する遅延
時間(tdelay)は、RCフィルタの時定数で決まり、次式のようになります。
t( delay )    ln(1 
VIS ( ref )(max)
RSh  I P
)
(4.3)
はRC時定数で、IPはシャント抵抗に流れるピーク電流です。
更に、過電流の遮断伝達遅延時間がある為、過電流状態が検出されてからIGBTが遮断するまでのトータル
遅延時間ttotalは、
ttotal  t delay  t d ( IS )
(4.4)
トータル遅延時間ttotalは、必ずIGBTの短絡耐量を考慮しなければなりません。
適切な遅延時間は、実機にて確認の上設定願います。
Fuji Electric Co., Ltd.
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