什么是智能功率模塊（IPM）？

簡而言之：“功率模塊”是指存在功率開關(guān)元件（通常是 IGBT），該模塊是“智能”的，因?yàn)樗~外的控制和保護(hù)電路。目標(biāo)是優(yōu)化性能并使整體解決方案更易于設(shè)計(jì)和實(shí)施。

這個(gè)術(shù)語容易誤導(dǎo)行業(yè)新人。當(dāng)看到“智能電源模塊”這個(gè)詞時(shí)，直觀的理解是“電源模塊”（例如DC/DC轉(zhuǎn)換器）加上“處理器”。不了解的人一開始就會認(rèn)為，智能電源模塊是一個(gè)集成電源設(shè)備，包含微處理器提供的數(shù)字“智能”。它是有道理的，但重要的是要認(rèn)識到，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)用法，IPM 是一種先進(jìn)的、高度集成的固態(tài)電源開關(guān)。

智能功率模塊（IPM）特點(diǎn)

1.優(yōu)化的高功率開關(guān)不僅僅是打開和關(guān)閉 FET 或 IGBT。以下列表傳達(dá)了可能合并到電源開關(guān)應(yīng)用中的功能，并且還要按需實(shí)現(xiàn)在智能電源模塊中的功能。

2.柵極驅(qū)動電路必須施加適當(dāng)?shù)碾妷翰⑻峁┐罅?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/電流/" target="_blank">電流以實(shí)現(xiàn)快速開關(guān)。

3.柵極驅(qū)動邏輯還可設(shè)計(jì)為防止高側(cè)和低側(cè) IGBT 同時(shí)導(dǎo)通。此功能有幾個(gè)不同的名稱：擊穿保護(hù)、交叉?zhèn)鲗?dǎo)預(yù)防或互鎖電路。

4.保護(hù)電路應(yīng)能夠檢測并解決過流、過熱、短路和欠壓情況。如果系統(tǒng)需要保存故障事件或工作溫度的記錄，還需要某種通信功能。

5.EMI 規(guī)范可能需要專門的開關(guān)行為。

6.空間或成本限制可能迫使設(shè)計(jì)人員減少開關(guān)和通態(tài)傳導(dǎo)期間發(fā)生的功率損耗，以便可以使用更小的散熱器或外殼。

7.某些應(yīng)用需要功率因數(shù)校正 (PFC)

基本上，IPM 制造商嘗試集成任何可以集成的特性或功能，以提高性能、提高可制造性、降低成本、減小尺寸、提高可靠性、簡化實(shí)施或加快半導(dǎo)體的上市時(shí)間基于電源開關(guān)電路。

8.電壓規(guī)格

智能功率模塊主要針對高壓市場。“高”是一個(gè)相對術(shù)語；針對低壓工程師的話來說，50 V 可能屬于“高”電壓，但在 IPM 的背景下實(shí)際上非常低。

例如，英飛凌 CIPOS Nano 系列的最低最大額定電壓為 40 V。最高額定電壓為 600 V，而 Nano 系列是英飛凌產(chǎn)品系列中最小、功耗最低的選項(xiàng)。Maxi 系列可承受高達(dá) 1200 V 的電壓，每個(gè) IGBT 可消耗 50 W 的功率。

另一個(gè)例子是，Powerex 使用術(shù)語“低功率”來描述額定電流為 50 A 和 600 V 的 IPM。較高功率的模塊可處理 75 A。

應(yīng)用領(lǐng)域

智能電源模塊與電機(jī)控制關(guān)系最為密切，但它們也用于不間斷電源、逆變器和可再生能源系統(tǒng)。下面的列表列出了制造商提到的一些應(yīng)用。

家用電器：風(fēng)扇、空氣凈化器、洗衣機(jī)、空調(diào)、冰箱、吸塵器

工業(yè)：泵、壓縮機(jī)、暖通空調(diào)、電梯

汽車：交流壓縮機(jī)、油泵、電動汽車車載充電

智能功率模塊極大地促進(jìn)了開發(fā)用于大功率固態(tài)開關(guān)的可靠、高效、緊湊的電路的任務(wù)。這些多功能組件可以在許多應(yīng)用中找到一席之地，隨著系統(tǒng)要求和性能期望對設(shè)計(jì)人員來說變得更具挑戰(zhàn)性，它們肯定會變得越來越受歡迎和重要。