


相比较分立IGBT,采用IGBT模块的电力变换装置在集成度、结构的紧凑性、安装的维修便利方面有了很大提高,同时由于内部封装的多个IGBT共用同一散热器,因此在散热器设计方面,与分立IGBT相比难度较低,由图11可以看出,整个IGBT模块可以和整流桥共用一个散热器,散热系统简单、紧凑。但在驱动电路设计方面与分立IGBT相比没有明显改善,图12是光耦驱动的IGBT模块的驱动示意图,IGBT模块驱动需要设计较为复杂的驱动及保护电路、需要较长的设计及验证时间。在发生过流、短路、欠压、过温等故障时,若不能及时保护,IGBT模块会发生损坏,严重影响电力变换装置的可靠性,这也限制了IGBT模块在某些需要高可靠性领域的应用。



IPM模块内置驱动保护电路, 驱动电路的内置,使用户在应用时,不必再设计需要正负电源的IGBT驱动电路,也不需要设计短路电流检测电路、过温保护电路,这将大大简化PCB设计时间,同时对整个电力变换装置的评估时间也大大缩短,有助于用户迅速推出新产品。除了短路保护、过温保护功能外,IPM还具有控制电源欠压保护、故障信号输出功能,完善的保护功能,使采用了IPM的电力变换装置的可靠性得到大幅提高。特别是对性能、可靠性要求高的领域,如电梯变频器、UPS电源、伺服控制器等都在广泛应用IPM。在散热设计上,IPM的内部IGBT单元可以共用同一散热器,并且内置IGBT芯片温度传感器,可以对6个IGBT芯片的温度进行实时监控,在发生过温时及时关闭IGBT并给出故障信号,从而使IPM在热设计方面比IGBT模块更可靠。IPM可靠性提高付出的代价是设计制造相对复杂,成本较高,图15是一种6单元IPM内部结构图。

在第一讲中,我们了解了功率器件的分类及其发展的历史,在本讲中重点介绍了IGBT及IPM的概念、应用要点、分立IGBT→IGBT模块→IPM的进化过程。以上这些功率半导体器件基础知识的介绍,是为了更好地理解后面讲座中重点介绍的产品DIPIPMTM及其应用,DIPIPMTM是双列直插智能功率模块的英文缩写,可以说DIPIPMTM是一种小型化的IPM。它采用了压注模封装,内置了HVIC,外围电路变得更加简单而节约成本,与IPM相比拥有许多自己的特点,下图16给出了DIPIPMTM与IPM应用电路对比,对于DIPIPMTM其内置了HVIC,应用电路中不再需要光耦进行隔离,采用自举电路,只需要单路15V控制电源即可。图17给出了DIPIPMTM与IPM内部电路结构及优缺点对比,相比IPM,DIPIPMTM更易于设计使用,成本更低,特别适合大批量制造及应用。

DIPIPMTM的发展可以追溯到上世纪90年代,并且随着小功率变频应用的发展而不断发展壮大,特别是在变频家电领域,更是占据了极高的市场份额。接下来的讲座中,将重点围绕DIPIPMTM的发展历史→结构特点→选型原则→电路设计→评价方法→健康管理→生产管理→应用技巧等方方面面展开详细讨论,敬请期待…

主要参考文献:
[1]袁立强,赵争鸣,宋高升,王正元;《电力半导体器件原理与应用》
















