智能功率模块
智能功率模块(IPM)是Intelligent Power Module的缩写，是一种先进的功率开关器件，具有GTR(大功率晶体管)高电流密度、低饱和电压和耐高压的优点,以及MOSFET(场效应晶体管)高输入阻抗
-
选择特殊符号
选择搜索类型
请输入搜索
智能功率模块(IPM)是Intelligent Power Module的缩写，是一种先进的功率开关器件，具有GTR(大功率晶体管)高电流密度、低饱和电压和耐高压的优点,以及MOSFET(场效应晶体管)高输入阻抗
IPM的基本工作特性
IPM由高速、低功率的IGBT芯片和优选的门级驱动及保护电路构成，如图1所示。其中，IGBT是GTR和MOSFET的复合，由MOSFET驱动GTR，因而IGBT具有两者的优点。
IPM根据内部功率电路配置的不同可分为四类:H型(内部封装一个IGBT)、D型(内部封装两个IGBT)、C型(内部封装六个IGBT)和R型(内部封装七个IGBT)。小功率的IPM使用多层环氧绝缘系统，中大功率的IPM使用陶瓷绝缘。
IPM内置的驱动和保护电路使系统硬件电路简单、可靠，缩短了系统开发时间，也提高了故障下的自保护能力。与普通的IGBT模块相比，IPM在系统性能及可靠性方面都有进一步的提高。
保护电路可以实现控制电压欠压保护、过热保护、过流保护和短路保护。如果IPM模块中有一种保护电路动作，IGBT栅极驱动单元就会关断门极电流并输出一个故障信号(FO)。各种保护功能具体如下:
(1)控制电压欠压保护(UV):IPM使用单一的+15V供电，若供电电压低于12.5V，且时间超过toff=10ms，发生欠压保护，封锁门极驱动电路，输出故障信号。
(2)过温保护(OT):在靠近IGBT芯片的绝缘基板上安装了一个温度传感器，当IPM温度传感器测出其基板的温度超过温度值时，发生过温保护，封锁门极驱动电路，输出故障信号。
(3)过流保护(OC):若流过IGBT的电流值超过过流动作电流，且时间超过toff，则发生过流保护，封锁门极驱动电路，输出故障信号。为避免发生过大的di/dt，大多数IPM采用两级关断模式。其中，VG为内部门极驱动电压，ISC为短路电流值，IOC为过流电流值，IC为集电极电流，IFO为故障输出电流。
(4)短路保护(SC):若负载发生短路或控制系统故障导致短路，流过IGBT的电流值超过短路动作电流，则立刻发生短路保护，封锁门极驱动电路，输出故障信号。跟过流保护一样，为避免发生过大的di/dt，大多数IPM采用两级关断模式。为缩短过流保护的电流检测和故障动作间的响应时间，IPM内部使用实时电流控制电路(RTC)，使响应时间小于100ns，从而有效抑制了电流和功率峰值，提高了保护效果。
当IPM发生UV、OC、OT、SC中任一故障时，其故障输出信号持续时间tFO为1.8ms(SC持续时间会长一些)，此时间内IPM会封锁门极驱动，关断IPM;故障输出信号持续时间结束后，IPM内部自动复位，门极驱动通道开放。
可以看出，器件自身产生的故障信号是非保持性的，如果tFO结束后故障源仍旧没有排除，IPM就会重复自动保护的过程，反复动作。过流、短路、过热保护动作都是非常恶劣的运行状况，应避免其反复动作，因此仅靠IPM内部保护电路还不能完全实现器件的自我保护。要使系统真正安全、可靠运行，需要辅助的外围保护电路。
IPM驱动电路的设计
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。
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。
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。
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。
智能功率模块(IPM)是Intelligent Power Module的缩写，是一种先进的功率开关器件，具有GTR(大功率晶体管)高电流密度、低饱和电压和耐高压的优点,以及MOSFET(场效应晶体管)高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。而且IPM内部集成了逻辑、控制、检测和保护电路，使用起来方便,不仅减小了系统的体积以及开发时间，也大大增强了系统的可靠性，适应了当今功率器件的发展方向--模块化、复合化和功率集成电路(PIC)，在电力电子领域得到了越来越广泛的应用。
功率模块要看在什么地方啦。如果在空调上那就是变频用的。如果在音频部分，那就是做放大的。要是在电源，就是做稳压的。
变频器功率模块的检测：功率模块在路检测（脱离电网）时，用指针万用表R×l挡分别正反测量整流桥的六个二极管和输出桥的六个IGBT管的集电极与发射极可判断其是否击穿，表l和表2是正常测量结果，否则内部有击...
区别就是压缩机以及电控系统不一样。直流变频空调的压缩机采用的是直流电机，电控系统比较复杂，属于同步控制；交流变频空调的压缩机采用的是交流电机，电控系统相对简单一些，属于异步控制。直流变频空调比交流变频...
电机是多数电器设备的核心组件，也是最消耗电能的装置，如果能够有效率地控制电机的运作，将对能源的利用有极大的帮助，符合世界节能减排的趋势。通过智能功率模块的协助，将能够有效提升电机的运作效率，让我们来进一步了解智能功率模块的特性。
提高电机控制应用的效率和可靠性由于对高能效、环境责任和满足政府法规的需求不断增加，对高效电子系统的需求也越来越严苛。由于电机消耗的电能占比最大（占全球总能耗的40% ~ 50%），同时具备高效和可靠性能的电机控制解决方案将非常重要。
当前电机控制架构的主要设计考虑和难点很多，其中包括必须考虑电机的运作效率、可靠性，并降低噪声与热性能，还要考虑如何缩减电路板空间及易于设计整个系统。
飞兆半导体于2016年并入安森美半导体，使得安森美半导体的智能功率模块产品线更为完整。在功率半导体技术方面有多年专业经验的飞兆半导体，推出了Motion SPM®智能功率模块，综合了其在功率半导体技术方面的多年专长、先进的封装技术和应用知识，开发出适用于电机控制和工业变频器应用的解决方案。通过将电机驱动和保护电路集成到单个封装中，SPM模块简化并加快了系统设计，有助于优化效率。SPM模块提供全功能、高性能三相逆变输出级和优化的栅极驱动技术，最大程度地减少了电磁干扰（EMI）和损耗，并提供模块内保护功能。
Motion SPM®智能功率模块内置的高压集成电路（HVIC）可将得到的逻辑电平栅极输入，转换为驱动模块的内部MOSFET或绝缘栅双极晶体管（IGBT）所需的高电压、高电流驱动信号。三个独立的源极／发射极开路引脚可用于各相位，以支持最广泛的控制算法。
Motion SPM®产品组合电压范围包括40 V至1200 V，功率支持20 W至7.5 kW，提供设计可缩放性，能够进一步缩短上市时间，各种各样的封装选项可以帮助设计人员缩小外形尺寸。集成式SPM模块覆盖各种电机驱动应用，从小型风扇电机、泵、电动工具和家用电器到高功率空调设备和工业驱动。SPM模块还支持设计工具、参考设计和评估板，能够简化和缩短设计周期。
Motion SPM®产品组合中的SPM 3功率模块系列，支持600 V和1200 V，适用于功率高达3 kW的广泛功率应用，独立的发射极开路引脚适用于各相位，可支持最广泛的控制算法。SPM 3模块支持具有非常低热阻的封装，包括Al2O3 DBC、陶瓷基板和FULLPAK可供客户选用。
SPM 3功率模块已经通过UL第E209204（UL1557）认证，具有低功耗的NPT Trench IGBT(耐压1200V的器件 )和FS3 IGBT（部分耐压600V的新产品）， 通过内置自举二极管和热检测装置（TSU）实现更强、更完整的保护功能，拥有更高的抗噪声和浪涌能力，可提供更佳的可靠性，采用DBC基板1.1℃/W（最大值）来实现更佳的热性能，最大额定电流值扩大至50 A。
SPM 3功率模块系列中的FNB33060T是一款先进的SPM® 3模块，支持600 V - 30 A三相IGBT逆变器，带积分栅极驱动器和保护功能，采用低功耗、额定短路IGBT，使用Al2O3陶瓷基质实现极低热阻，内置自举二极管和专用Vs引脚简化PCB布局，具备低侧IGBT的独立发射极开路引脚可用于三相电流检测，采用单相接地电源，支持LVIC内置温度感测功能，可用于监控温度，并已针对5 kHz开关频率进行优化，绝缘等级可达2500 Vrms/分。
还有其他几款型号功能近似，主要是电压与安培数不同，像是FNB34060T可支持600 V - 40 A，FNB35060T则是支持600 V - 50 A，FSBB10CH120DF可支持1200 V - 10 A，FSBB15CH120DF则是1200 V - 15 A，FSBB20CH120DF则可支持1200 V - 20 A，多样化的选择，可以满足用户不同的需求。
SPM 3功率模块系列的所有器件都是引脚兼容的，包含有从3A~50A/600V和10~20A/1200V的广泛产品涵盖范围，拥有卓越的散热性能和低损耗，相当适合大功率空调（3HP〜7HP）、紧凑型工业级变频器、工业泵、工业风扇电机、伺服驱动器、交流感应、无刷直流（BLDC）和永磁同步（PMSM）电机类型等典型的应用。
安森美半导体持续地扩展Motion SPM®的产品组合，并不断改进制造工艺、创新的拓扑，以及系统专业知识，以协助电路设计工程师开发出适用于任何电机控制应用的解决方案，并提供最广泛的封装种类，具备热性能优化封装，高功率密度和可稳健地装配等优势，拥有更佳的耐用性、优化的导通和开关损耗，有助于增加可靠性和减少设计时间，是高电压电机控制应用的理想选择。
如果想要了解更多相关信息，请多多关注eeworld，eeworld电子工程世界将给大家提供更全、更详细、更新的资讯信息电子行业，EEWORLD原文链接：http://www.eeworld.com.cn/gykz/article_2017112111063.html
在节能减排的大趋势下，传统家用电器逐步向直流化、变频化和智能化方向发展。各种智能功率控制技术被应用于家用电器中，以满足舒适和环保的需求。智能功率模块是变频技术的核心硬件，在交直流电机调速中得到了广泛的应用。智能功率模块技术的发展，对中国家电行业整体转型升级、保持竞争优势具有至关重要的作用。在家电智能功率模块市场迅猛发展的同时，相应的标准化研究和标准制定工作却存在严重脱节。截至2019年，智能功率模块没有一套完善的标准体系来指导和规范产品的设计、生产、测试、安装、维修、使用等环节。
市场上智能功率模块的质量参差不齐，在产品性能指标、安全指标、生产要求、安装方法等方面都存在较大差别，使得这些智能功率模块不能相互通用，增大了整机的生产、维修成本。这无论是对智能功率模块技术本身的发展，还是对整个家电行业的进步，都是非常不利的。因此，有必要统筹考虑、系统研究家用电器专用的智能功率模块的标准化，建立一套全面的技术规范，以推动家电产业的发展。
标准计划
2018年7月18日，国家标准计划《家用电器专用智能功率模块技术规范》（20181023-T-607）下达，项目周期24个月，由中国轻工业联合会提出，由TC46（全国家用电器标准化技术委员会）归口上报，TC46SC8（全国家用电器标准化技术委员会家用电器用主要零部件分会）执行，主管部门为中国轻工业联合会。
发布实施
2020年11月19日，国家标准《家用电器专用智能功率模块技术规范》（GB/T 39392-2020）由中华人民共和国国家市场监督管理总局、中华人民共和国国家标准化管理委员会发布。
2021年6月1日，国家标准《家用电器专用智能功率模块技术规范》（GB/T 39392-2020）实施。
国家标准《家用电器专用智能功率模块技术规范》（GB/T 39392-2020）依据中国国家标准《标准化工作导则—第1部分：标准的结构和编写规则》（GB/T 1.1-2009）规则起草。
主要起草单位：中国家用电器研究院、安徽中认倍佳科技有限公司、安徽众家云物联网科技有限公司、广东美的制冷设备有限公司、中家院（北京）检测认证有限公司、嘉兴斯达半导体股份有限公司、珠海格力电器股份有限公司、无锡芯朋微电子股份有限公司、厦门芯光润泽科技有限公司、无锡华润微电子有限公司、青岛海尔智能电子有限公司、工业和信息化部电子第五研究所、浙江盾安禾田金属有限公司、国家电子元器件质量监督检验中心(安徽)、国家智能家居质量监督检验中心、清华大学、西安庆安制冷设备股份有限公司、青岛海尔智能技术研发有限公司、杭州星帅尔电器股份有限公司、四川长虹空调有限公司。
主要起草人：徐鸿、孙民、赵鹏、冯宇翔、戴志展、于玲、易扬波、李红伟、许敏、冯长卿、谢敬仁、钱叶华、李勇德、杨楠、陈媛、汪向荣、李婷婷、严利人、刘杰、陈丽芬、汪超、沙露、侯明、聂圣源、吴红彪、刘志弘、李越峰。
《家用电器专用智能功率模块技术规范》（GB/T 39392-2020）规定了家用和类似用途电器专用智能功率模块的物理接口、功能、性能以及电磁兼容性、安仝、可靠性等的技术要求与测试方法，并对智能功率模块的检验规则、标志、包装、运输和贮存等做出相关规定。该标准适用于家用和类似用途电器的智能功率模块。
集成式智能功率模块解决电机控制难题