一直以來(lái)，智能硬件都是大家的關(guān)注焦點(diǎn)之一。因此針對(duì)大家的興趣點(diǎn)所在，小編將為大家?guī)?lái)智能功率模塊的相關(guān)介紹，詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)看下文。

一、智能功率模塊

智能功率模塊(Intelligent Power Module，IPM)是一種混合集成電路，經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)代的發(fā)展，第三代產(chǎn)品采用了IC驅(qū)動(dòng)與更多的保護(hù)技術(shù)，高速、低功耗、低飽和壓降IGBT芯片和快恢復(fù)續(xù)二極管芯片以及新的封裝技術(shù)。

當(dāng)前，我國(guó)智能功率模塊行業(yè)的應(yīng)用主要集中在家電等消費(fèi)市場(chǎng)，廣泛用于空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)、洗碗機(jī)等產(chǎn)品中。然而，智能功率模塊在軍工領(lǐng)域及高可靠工業(yè)用市場(chǎng)也極具應(yīng)用潛力，如應(yīng)用于武器裝備配電系統(tǒng)、雷達(dá)伺服系統(tǒng)、高精度慣導(dǎo)測(cè)試設(shè)備等，以及用于制造工業(yè)變頻器、工業(yè)驅(qū)動(dòng)器、高功率空調(diào)、工業(yè)泵、工業(yè)風(fēng)扇等。

近年來(lái)，智能功率模塊供應(yīng)鏈國(guó)際化程度不斷提升，全球IPM貿(mào)易值上升，智能功率模塊供應(yīng)鏈高度全球化，其中基礎(chǔ)零部件制造、封裝測(cè)試集中在中國(guó)大陸、中國(guó)臺(tái)灣、日韓及東南亞等地區(qū)，而芯片等核心技術(shù)集中于美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家。

IPM的優(yōu)點(diǎn)：小體積，小型化 ;縮短研發(fā)周期;驅(qū)動(dòng)電路和IGBT之間連線短，驅(qū)動(dòng)電路的阻抗低，不需要負(fù)電源;集成了IGBT的驅(qū)動(dòng)，欠壓保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)，過(guò)流短路保護(hù)，可靠性高。

IPM的缺點(diǎn)：過(guò)流或者過(guò)溫保護(hù)點(diǎn)已經(jīng)固定，如果因?yàn)槟承┨厥獾男枨缶蜔o(wú)法作更改，靈活性不夠;IPM只有一個(gè)報(bào)警信號(hào)輸出，不能分辨究竟是過(guò)熱還是過(guò)流還是欠壓等。還有如果就只有驅(qū)動(dòng)或者保護(hù)部分電路損壞,但是我們只能無(wú)奈的換掉整個(gè)模塊，而大功率IPM的采購(gòu)成本非常高。

二、智能功率模塊電路設(shè)計(jì)

驅(qū)動(dòng)電路是IPM主電路和控制電路之間的接口，良好的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)對(duì)裝置的運(yùn)行效率、可靠性和安全性都有重要意義。

(一)IGBT的分立驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)

IGBT的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)問(wèn)題亦即MOSFET的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)問(wèn)題，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):①I(mǎi)GBT柵極耐壓一般在±20V左右，因此驅(qū)動(dòng)電路輸出端要給柵極加電壓保護(hù)，通常的做法是在柵極并聯(lián)穩(wěn)壓二極管或者電阻。前者的缺陷是將增加等效輸入電容Cin，從而影響開(kāi)關(guān)速度，后者的缺陷是將減小輸入阻抗，增大驅(qū)動(dòng)電流，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)需要取舍。②盡管IGBT所需驅(qū)動(dòng)功率很小，但由于MOSFET存在輸入電容Cin，開(kāi)關(guān)過(guò)程中需要對(duì)電容充放電，因此驅(qū)動(dòng)電路的輸出電流應(yīng)足夠大，這一點(diǎn)設(shè)計(jì)者往往忽略。假定開(kāi)通驅(qū)動(dòng)時(shí)，在上升時(shí)間tr內(nèi)線性地對(duì)MOSFET輸入電容Cin充電，則驅(qū)動(dòng)電流為Igt=CinUgs/tr，其中可取tr=2。2RCin，R為輸入回路電阻。③為可靠關(guān)閉IGBT，防止擎住現(xiàn)象，要給柵極加一負(fù)偏壓，因此最好采用雙電源供電。

(二)IGBT集成式驅(qū)動(dòng)電路

IGBT的分立式驅(qū)動(dòng)電路中分立元件多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，保護(hù)功能比較完善的分立電路就更加復(fù)雜，可靠性和性能都比較差，因此實(shí)際應(yīng)用中大多數(shù)采用集成式驅(qū)動(dòng)電路。日本富士公司的EXB系列集成電路、法國(guó)湯姆森公司的UA4002集成電路等應(yīng)用都很廣泛。

(三)IPM驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

IPM對(duì)驅(qū)動(dòng)電路輸出電壓的要求很?chē)?yán)格，具體為:①驅(qū)動(dòng)電壓范圍為15V±10%?熏電壓低于13.5V將發(fā)生欠壓保護(hù)，電壓高于16.5V將可能損壞內(nèi)部部件。②驅(qū)動(dòng)電壓相互隔離，以避免地線噪聲干擾。③驅(qū)動(dòng)電源絕緣電壓至少是IPM極間反向耐壓值的兩倍(2Vces)。④驅(qū)動(dòng)電流可以參閱器件給出的20kHz驅(qū)動(dòng)電流要求，根據(jù)實(shí)際的開(kāi)關(guān)頻率加以修正。⑤驅(qū)動(dòng)電路輸出端濾波電容不能太大，這是因?yàn)楫?dāng)寄生電容超過(guò)100pF時(shí)，噪聲干擾將可能誤觸發(fā)內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路。

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