一文了解IGBT IPM

什么是IGBT IPM（Intelligent Power Module）？

IPM是"Intelligent Power Module"的缩写，IPM是集成了IGBT、MOSFET等元器件单体（分立产品）与驱动电路、保护电路等电路的模块的统称。因其驱动条件和保护功能根据所搭载的功率元器件进行了优化，且易于使用，故被称为"IPM"，一种智能（Intelligent）的功率模块（Power Module）。

功率元器件的主要形态包括元器件单体（分立产品）、功率模块和IPM。功率模块和IPM之间的区别在于，功率模块是将多个分立元器件组合在一个封装中的产品，驱动电路和保护电路需要另备。

而IPM，下面给出了由6个IGBT和三相栅极驱动器组成的逆变器结构的IGBT IPM的框图以及封装示例，这是最常见的IPM。在该示例中，还内置了用来驱动高边N沟道IGBT的自举二极管和再生用的快速恢复二极管。

IGBT IPM的优点

IGBT IPM不仅内置IGBT器件还内置了驱动电路和保护电路等，因此具有以下优点：

• 使用分立产品进行电路设计时，需要具备处理功率元器件的专业技术技巧，而IPM中已经内置了功率元器件并融入了其驱动技术技巧，简单易用。
  
• 由于IPM已针对功率元器件和驱动电路进行了优化，其工作与特性得到保证，因而可使应用产品的外围电路设计更加容易，并且节省时间。
  
• 内置多种所需的保护功能，可以安全地构建处理大功率的应用产品。
  
• 由于不仅考虑了电气特性，还考虑了热和EMC相关的特性，因此可以避免采用分立产品进行设计时的电路板设计和元器件安装相关的各种问题，可靠性更高。
  
• 在分立结构中，IGBT和IC由于是各自独立的封装，所以需要相应的电路板面积，而IPM基本上已经将裸芯片直接安装在模块电路板上了，体积更小，更节省空间，因此可以缩小电路板尺寸、提高效率并简化电路板布线。
  
• 由于是模块，因此部件数量仅为1个，有助于提高系统的可靠性。
  

可以说，相比使用分立产品的设计，使用IPM进行设计具有很多优点，如果一定要列举缺点的话，因其规格和特性是固定的，故不适合单独调整等定制化应用。但是，IPM的规格是在假设主要应用和近似应用的情况下设定的，其原本的使用方法就是根据用途选择合适的产品。

IGBT IPM的适用范围和应用

IGBT IPM中很受欢迎的产品是由三相栅极驱动器和6个IGBT组合而成的三相逆变器结构的产品。IPM已经开始应用于空调等家用电器中，已有几十瓦级到几千瓦级的各种IPM产品，适用于风扇电机和压缩机电机等各种应用。从家电到小型工业电机，IGBT IPM的应用领域非常广泛。

下图是从IGBT等功率器件的输出容量和工作频率角度来看的适用范围和适用应用的示意图，通常，IGBT IPM适用的应用领域主要是IGBT模块应用领域中输出容量较低的几kVA以下的范围。如图所示，IGBT IPM的适用领域与IGBT分立产品和Si MOSFET有重叠的区域。在决定选用哪种功率元器件时，需要考虑IGBT IPM的特点、以及分立解决方案的优势等，从中选择最有效的方案。

从输出容量和工作频率的角度看各种功率元器件适用范围和应用产品（示意图）

来源： 电源技术信息网站罗姆电源设计R课堂