智能功率模块IPM及应用电路详解

目录

1.IPM简介

1.1 IPM常见厂家

​​​​​​​1.2 IPM与IGBT差异

​​​​​​​1.3 IPM典型电机驱动应用电路

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​​​​​​​1.IPM简介

智能功率模块（IPM），是智能化的IGBT功率模块，是一种先进的混合集成功率器件。IGBT主流产品包括IGBT分立器件、ITBT模块、IPM三大类。IGBT分立器件结构最为简单，可靠性较低；IGBT模块封装多个IGBT芯片与FWD芯片，适应高压、大电流电路，可靠性高；IPM功能集成度高，使用简单，可靠性高。在IGBT市场中，IPM份额占比在30%左右。

下图是ST的STGIPN3H60T-H，3A600V的IPM管。

​​​​​​​1.1 IPM常见厂家

IPM模块技术目前还是国外领先，从某商城的元器件列表就可以清晰的看出这一趋势。国外以安森美、英飞凌、ST、AOS和罗姆为主，国内以士兰微、晶丰明源、芯能、华微、华润为主。

目前国内家电市场以国产IPM为主，主要应用是交流转直流变频方案。国外IPM因成本问题，以逐渐被国内IPM替代。但国产仍还一定技术差异。

 

国内以士兰微为领头企业。

​​​​​​​1.2 IPM与IGBT差异

IGBT模块和IPM模块都是功率电子器件，但它们有以下几点不同：

1. 集成度不同：IGBT模块只包含一个IGBT晶体管和一个驱动电路，而IPM模块则集成了多个器件和电路模块，具有更高的集成度。
2. 功能不同：IGBT模块只能实现单一的功率开关功能，而IPM模块集成了多个功能模块，如电源电路、电流和电压传感器、过温保护和短路保护等，能够提供全面的保护和控制功能。
3. 应用范围不同：IGBT模块通常用于单一功率开关控制的场合，如交流电机驱动器、变频器、逆变器等；而IPM模块通常用于多路功率开关控制的场合，如电机驱动器、UPS、电力变换器等。
4. 可靠性不同：IPM模块具有更高的可靠性，因为它集成了多个保护和控制模块，能够全面保护系统免受电压过高、电流过大、过温等异常情况的影响。
5. 成本不同：IPM模块由于集成度更高，功能更全面，因此相对成本也更高，而IGBT模块相对较为简单，成本相对较低。

总的来说，IPM模块是一种更为高级的功率电子器件，相对于IGBT模块具有更高的集成度、更多的功能和更高的可靠性，适用于更为复杂和高级的电力控制系统。而IGBT模块则更为简单和经济，适用于单一功率开关控制的场合。

​​​​​​​1.3 IPM典型电机驱动应用电路

以下是IPM典型的电机驱动应用电路。

 

IPM相较分立的IGBT外围电路更简单，元器件更少。

硬件电路设计要点：

1. IPM的最大设计功率很大程度上取决于其结构散热设计，散热效果越好，功率可设计越多，IPM温升越低；
2. 电流检测放大电路，采用差分线布线规则：等长，等宽，等间距，尽量不要有过孔。环路面积尽量小，周边无其它噪声信号线；
3. 控制芯片与IPM布局距离尽量短；
4. 自举电容设计需谨慎选择，优先参考产品说明书；
5. 导通死区时间在满足EMI设计的基础上，尽量长一些，避免出现微导通的情况。