智能功率模块IPM有何优缺点?智能功率模块电路设计介绍

一直以来，智能硬件都是大家的关注焦点之一。因此针对大家的兴趣点所在，小编将为大家带来智能功率模块的相关介绍，详细内容请看下文。

一、智能功率模块

智能功率模块(Intelligent Power Module，IPM)是一种混合集成电路，经历了三个时代的发展，第三代产品采用了IC驱动与更多的保护技术，高速、低功耗、低饱和压降IGBT芯片和快恢复续二极管芯片以及新的封装技术。

当前，我国智能功率模块行业的应用主要集中在家电等消费市场，广泛用于空调、冰箱、洗衣机、洗碗机等产品中。然而，智能功率模块在军工领域及高可靠工业用市场也极具应用潜力，如应用于武器装备配电系统、雷达伺服系统、高精度惯导测试设备等，以及用于制造工业变频器、工业驱动器、高功率空调、工业泵、工业风扇等。

近年来，智能功率模块供应链国际化程度不断提升，全球IPM贸易值上升，智能功率模块供应链高度全球化，其中基础零部件制造、封装测试集中在中国大陆、中国台湾、日韩及东南亚等地区，而芯片等核心技术集中于美国等发达国家。

IPM的优点：小体积，小型化 ;缩短研发周期;驱动电路和IGBT之间连线短，驱动电路的阻抗低，不需要负电源;集成了IGBT的驱动，欠压保护，过热保护，过流短路保护，可靠性高。

IPM的缺点：过流或者过温保护点已经固定，如果因为某些特殊的需求就无法作更改，灵活性不够;IPM只有一个报警信号输出，不能分辨究竟是过热还是过流还是欠压等。还有如果就只有驱动或者保护部分电路损坏,但是我们只能无奈的换掉整个模块，而大功率IPM的采购成本非常高。

二、智能功率模块电路设计

驱动电路是IPM主电路和控制电路之间的接口，良好的驱动电路设计对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要意义。

(一)IGBT的分立驱动电路的设计

IGBT的驱动设计问题亦即MOSFET的驱动设计问题，设计时应注意以下几点:①IGBT栅极耐压一般在±20V左右，因此驱动电路输出端要给栅极加电压保护，通常的做法是在栅极并联稳压二极管或者电阻。前者的缺陷是将增加等效输入电容Cin，从而影响开关速度，后者的缺陷是将减小输入阻抗，增大驱动电流，使用时应根据需要取舍。②尽管IGBT所需驱动功率很小，但由于MOSFET存在输入电容Cin，开关过程中需要对电容充放电，因此驱动电路的输出电流应足够大，这一点设计者往往忽略。假定开通驱动时，在上升时间tr内线性地对MOSFET输入电容Cin充电，则驱动电流为Igt=CinUgs/tr，其中可取tr=2。2RCin，R为输入回路电阻。③为可靠关闭IGBT，防止擎住现象，要给栅极加一负偏压，因此最好采用双电源供电。

(二)IGBT集成式驱动电路

IGBT的分立式驱动电路中分立元件多，结构复杂，保护功能比较完善的分立电路就更加复杂，可靠性和性能都比较差，因此实际应用中大多数采用集成式驱动电路。日本富士公司的EXB系列集成电路、法国汤姆森公司的UA4002集成电路等应用都很广泛。

(三)IPM驱动电路设计

IPM对驱动电路输出电压的要求很严格，具体为:①驱动电压范围为15V±10%?熏电压低于13.5V将发生欠压保护，电压高于16.5V将可能损坏内部部件。②驱动电压相互隔离，以避免地线噪声干扰。③驱动电源绝缘电压至少是IPM极间反向耐压值的两倍(2Vces)。④驱动电流可以参阅器件给出的20kHz驱动电流要求，根据实际的开关频率加以修正。⑤驱动电路输出端滤波电容不能太大，这是因为当寄生电容超过100pF时，噪声干扰将可能误触发内部驱动电路。

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