什么是智能功率模塊（IPM）？

簡而言之：“功率模塊”是指存在功率開關元件（通常是 IGBT），該模塊是“智能”的，因為它包含額外的控制和保護電路。目標是優化性能并使整體解決方案更易于設計和實施。

這個術語容易誤導行業新人。當看到“智能電源模塊”這個詞時，直觀的理解是“電源模塊”（例如DC/DC轉換器）加上“處理器”。不了解的人一開始就會認為，智能電源模塊是一個集成電源設備，包含微處理器提供的數字“智能”。它是有道理的，但重要的是要認識到，根據行業標準用法，IPM 是一種先進的、高度集成的固態電源開關。

智能功率模塊（IPM）特點

1.優化的高功率開關不僅僅是打開和關閉 FET 或 IGBT。以下列表傳達了可能合并到電源開關應用中的功能，并且還要按需實現在智能電源模塊中的功能。

2.柵極驅動電路必須施加適當的電壓并提供大量電流以實現快速開關。

3.柵極驅動邏輯還可設計為防止高側和低側 IGBT 同時導通。此功能有幾個不同的名稱：擊穿保護、交叉傳導預防或互鎖電路。

4.保護電路應能夠檢測并解決過流、過熱、短路和欠壓情況。如果系統需要保存故障事件或工作溫度的記錄，還需要某種通信功能。

5.EMI 規范可能需要專門的開關行為。

6.空間或成本限制可能迫使設計人員減少開關和通態傳導期間發生的功率損耗，以便可以使用更小的散熱器或外殼。

7.某些應用需要功率因數校正 (PFC)

基本上，IPM 制造商嘗試集成任何可以集成的特性或功能，以提高性能、提高可制造性、降低成本、減小尺寸、提高可靠性、簡化實施或加快半導體的上市時間基于電源開關電路。

8.電壓規格

智能功率模塊主要針對高壓市場。“高”是一個相對術語；針對低壓工程師的話來說，50 V 可能屬于“高”電壓，但在 IPM 的背景下實際上非常低。

例如，英飛凌 CIPOS Nano 系列的最低最大額定電壓為 40 V。最高額定電壓為 600 V，而 Nano 系列是英飛凌產品系列中最小、功耗最低的選項。Maxi 系列可承受高達 1200 V 的電壓，每個 IGBT 可消耗 50 W 的功率。

另一個例子是，Powerex 使用術語“低功率”來描述額定電流為 50 A 和 600 V 的 IPM。較高功率的模塊可處理 75 A。

應用領域

智能電源模塊與電機控制關系最為密切，但它們也用于不間斷電源、逆變器和可再生能源系統。下面的列表列出了制造商提到的一些應用。

家用電器：風扇、空氣凈化器、洗衣機、空調、冰箱、吸塵器

工業：泵、壓縮機、暖通空調、電梯

汽車：交流壓縮機、油泵、電動汽車車載充電

智能功率模塊極大地促進了開發用于大功率固態開關的可靠、高效、緊湊的電路的任務。這些多功能組件可以在許多應用中找到一席之地，隨著系統要求和性能期望對設計人員來說變得更具挑戰性，它們肯定會變得越來越受歡迎和重要。