智能功率模块IPM的主要特点及内部结构原理

智能功率模块IPM是一种在逆变器和变频器领域广泛应用的混合集成电路，其核心特点是将功率开关元件如绝缘栅双极晶体管（IGBT）、驱动电路、保护电路以及检测电路集成在一个封装内。随着逆变器高频化的发展需求，IPM凭借其小体积、多功能、低功耗、易用性等特点，在工业及民用领域得到了广泛应用，尤其在中小容量变频器中。 IPM内部结构原理复杂，融合了多项技术，包括但不限于： 1. IGBT和续流二极管组成逆变桥结构，可构成单相或三相逆变器。 2. 驱动电路：高性能的驱动电路可以提供稳定的控制信号给IGBT，确保其正常工作，并能在故障情况下自动软关断IGBT，防止损坏。 3. 保护电路：包括欠电压保护、过电流保护、过热保护和短路保护。这些保护措施能够防止因电压、电流或温度异常而造成设备损坏。 4. 检测电路：如内置的温度传感器可以检测到过热情况，并执行保护动作。电流传感器则监测IGBT的电流，以便及时响应过电流现象。 5. 制动电路：该电路可以在接收制动信号后工作，吸收电能，使IPM能够快速停止。 IPM的这些特点，使其在诸如家用空调变频器、冰箱变频器、洗衣机变频器等民用产品中得到应用。在工业变频器领域，IPM同样扮演着重要的角色。 IPM内部的驱动电路与IGBT之间的距离短，从而具备很强的抗干扰能力和较低的输出阻抗，简化了外部电路的设计。通常只需要提供一个下桥臂的公共电源和三个上桥臂的独立“浮地”电源。此外，每个驱动电路都带有欠电压保护功能，确保电源电压在规定的欠电压阀值以下持续超过一定时间后，IPM能自动关断，并输出故障报警信号。 温度传感器用于监测模块的温度，当过热时保护电路阻止门极驱动信号，直至过热现象消失。IGBT电流传感器采用射极分流式，只需要很小的采样电流就能监测IGBT的电流，这样可以替代传统的大功率电阻、电流互感器等检测装置，且更精确。 IPM的故障保护电路能够在检测到过电流、欠电压、过热或短路等任一故障时，立即软关断IGBT，并输出故障报警信号。制动电路使用IGBT实现制动功能，制动电路开关器件在接收到制动信号后，制动电阻吸收电能，完成制动动作。 在结构上，IPM采用陶瓷绝缘结构，其直流输入、制动单元输出和变频器输出端子可以直接用螺钉连接，输入和输出控制端子也设计成可用通用插座连接，极大地方便了安装和维护。 IPM以其集成度高、保护功能全面、使用简便等优势，在变频器、逆变器及其他功率转换设备中具备显著的应用价值。