【導讀】智能功率模塊(Intelligent Power Module, IPM)是一種先進(jìn)的功率開(kāi)關(guān)器件，適應了當今功率器件的發(fā)展方向—模塊化、復合化和集成化(PIC)，在電力電子領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應用。
本文將為您介紹IPM的特性，以及安森美半導體(ON Semiconductor)所推出的IPM產(chǎn)品。
高度集成的IPM是逆變器的好搭檔
智能功率模塊(IPM)一般使用高速、低功率的IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)作為功率開(kāi)關(guān)組件，內部集成電流傳感器、保護電路，及門(mén)級驅動(dòng)電路的集成結構。
IPM以其高可靠性，使用方便贏(yíng)得越來(lái)越大的市場(chǎng)，尤其適合于驅動(dòng)電機的變頻器和各種逆變電源，是變頻調速、冶金機械、電力牽引、伺服驅動(dòng)、變頻家電的一種非常理想的電力電子器件。
IPM把功率開(kāi)關(guān)器件和驅動(dòng)電路集成在一起，而且內部還集成邏輯、控制和過(guò)電壓、過(guò)電流和過(guò)熱等故障檢測電路，并可將檢測信號送到CPU，
它由高速低功耗的管芯和優(yōu)化的門(mén)極驅動(dòng)電路以及快速保護電路構成，使用起來(lái)方便，不僅減小了系統的體積以及開(kāi)發(fā)時(shí)間，也大大增強了系統的可靠性，即使發(fā)生負載事故或使用不當，也可以保證IPM自身不受損壞。
IPM其中的IGBT是GTR（大功率晶體管）和MOSFET（場(chǎng)效應晶體管）的復合，由MOSFET驅動(dòng)GTR，因而IGBT具有兩者的優(yōu)點(diǎn)。
GTR具備高電流密度、低飽和電壓和耐高壓的優(yōu)點(diǎn)，以及MOSFET高輸入阻抗、高開(kāi)關(guān)頻率和低驅動(dòng)功率的優(yōu)點(diǎn)。
IPM與以往IGBT模塊及驅動(dòng)電路的組件相比，
IPM內含驅動(dòng)電路，設定了最佳的IGBT驅動(dòng)條件，驅動(dòng)電路與IGBT間的距離很短，輸出阻抗很低，因此，不需要加反向偏壓。
IPM內含過(guò)電流(OC)保護、欠電壓(UV)保護等功能，確保系統能夠穩定運作。
安森美半導體在功率半導體領(lǐng)域居業(yè)界領(lǐng)導地位，推出了多款I(lǐng)PM產(chǎn)品，以下將為您介紹用于工業(yè)設備的部分重點(diǎn)產(chǎn)品。
屬于SPM31系列的NFAM1012L5B(1200 V、10 A)與NFAM2012L5B(1200 V、20 A)是支持完全集成的逆變器電源模塊，由獨立的高端柵極驅動(dòng)器、低壓集成電路(LVIC)，以及六個(gè)IGBT和溫度傳感器(LVIC的TSU)組成，適用于驅動(dòng)永磁同步(PMSM)電動(dòng)機、無(wú)刷直流(BLDC)電動(dòng)機和交流異步電動(dòng)機。
IGBT在三相橋中進(jìn)行配置，并為下管腳提供單獨的發(fā)射極連接，以在選擇控制算法時(shí)提供最大的靈活性。功率級具有欠壓鎖定保護(UVP)，內部升壓二極管用于高端柵極升壓驅動(dòng)。
NFAM1012L5B/NFAM2012L5B具備主動(dòng)邏輯接口，內置UVP，集成自舉二極管和電阻，并擁有單獨的低側IGBT發(fā)射極連接，用于每個(gè)相的單獨電流感測，具有溫度傳感器(LVIC的TSU輸出)，符合UL認證，并是無(wú)鉛器件。
此外，SPM31系列還有許多支持不同功率、特性近似的器件，
包括NFAM2065L4B(650 V、20 A)、NFAM3065L4B(650 V、30 A)與NFAM5065L4B(650 V、50 A)，
可供客戶(hù)依據不同規格需求來(lái)選擇。
屬于SPM49系列的NFAL5065L4B(650 V、50 A)與NFAL7565L4B(650 V、75 A)智能電源模塊，可為交流感應、BLDC和PMSM電機提供功能齊全的高性能逆變器輸出級。
這些模塊集成了內置IGBT的優(yōu)化柵極驅動(dòng)器，以最大程度地降低EMI和損耗，同時(shí)還提供多種模塊上保護功能，包括欠壓鎖定、過(guò)流關(guān)斷、溫度檢測和故障報告。
內置的高速高壓集成電路(HVIC)僅需一個(gè)電源電壓，即可將輸入的邏輯電平柵極輸入轉換為高壓、大電流驅動(dòng)信號，以正確驅動(dòng)模塊的內部IGBT。
每個(gè)相都有獨立的IGBT負極端子，以支持最廣泛的控制算法。
SPM31 / SPM49系列包含用于柵極驅動(dòng)和保護的控制集成電路，具備低損耗、短路電流耐受能力IGBT，使用具備極低熱阻的Al2O3 DBC（覆銅陶瓷）基板，內置自舉二極管／電阻，以及與低側IGBT分開(kāi)的開(kāi)路發(fā)射極引腳，用于三相電流感測，通過(guò)集成式感應IGBT進(jìn)行可調的過(guò)流保護，絕緣額定值為2500 Vrms/1分鐘，符合UL認證與RoHS要求。
屬于DIP-S6系列的NFAQ0860L36T(600 V、8 A)與NFAQ1060L36T(600 V、10 A)是完全集成的逆變器功率級，由高壓驅動(dòng)器，六個(gè)IGBT和一個(gè)熱敏電阻組成，適用于驅動(dòng)PMSM電動(dòng)機、BLDC電動(dòng)機和交流異步電動(dòng)機。
IGBT配置在一個(gè)三相橋中，每個(gè)橋臂的下橋臂有單獨的發(fā)射極連接，以在選擇控制算法時(shí)提供最大的靈活性。
功率級具有全方位的保護功能，包括交叉傳導保護、外部停機和欠壓鎖定功能。
內部比較器和連接到過(guò)電流保護電路的基準電壓源，允許設計人員設置過(guò)電流保護水平。
NFAQ0860L36T/NFAQ1060L36T帶集成驅動(dòng)器，采用DBC基板，
NFAQ0860L36T在8 A時(shí)的典型值為VCE(sat)= 2.4V、VF = 2.1V、ESW = 280 µJ，
NFAQ1060L36T在10 A時(shí)的典型值為VCE(sat)= 1.9V、VF = 2.4V、ESW = 400 µJ，
均采用緊湊的29.6毫米x 18.2毫米雙列直插式封裝，具備可調過(guò)流保護等級，集成自舉二極管和電阻器，以及用于基板溫度測量的熱敏電阻，內置欠壓保護、交叉傳導保護、關(guān)機銷(xiāo)，通過(guò)ITRIP輸入可關(guān)閉所有IGBT，模塊底部至引腳端僅有3.4mm的短引線(xiàn)長(cháng)度，并符合UL1557認證。
NFAQ0860L36T/NFAQ1060L36T采用的DBC基板具有良好的散熱性（低熱阻），使用最新技術(shù)來(lái)優(yōu)化損耗，并有良好的EMI，通過(guò)緊湊的封裝減小PCB尺寸，可調過(guò)電流保護水平，集成了多功能，具有緊湊設計、優(yōu)化成本的特性，通過(guò)嵌入式NTC熱敏電阻器，可以更精確地測量模塊溫度，模塊與PCB的組裝更加緊密，以減少振動(dòng)應力。
安森美半導體提供多種規格的IPM產(chǎn)品以滿(mǎn)足各種應用的不同需求，IPM產(chǎn)品的應用領(lǐng)域包括工業(yè)風(fēng)機、洗衣機、空調機、水泵等，
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