相比較分立IGBT，采用IGBT模塊的電力變換裝置在集成度､結(jié)構(gòu)的緊湊性､安裝的維修便利方面有了很大提高，同時由于內(nèi)部封裝的多個IGBT共用同一散熱器，因此在散熱器設(shè)計方面，與分立IGBT相比難度較低，由圖11可以看出，整個IGBT模塊可以和整流橋共用一個散熱器，散熱系統(tǒng)簡單､緊湊。但在驅(qū)動電路設(shè)計方面與分立IGBT相比沒有明顯改善，圖12是光耦驅(qū)動的IGBT模塊的驅(qū)動示意圖，IGBT模塊驅(qū)動需要設(shè)計較為復(fù)雜的驅(qū)動及保護電路､需要較長的設(shè)計及驗證時間。在發(fā)生過流､短路､欠壓､過溫等故障時，若不能及時保護，IGBT模塊會發(fā)生損壞，嚴重影響電力變換裝置的可靠性，這也限制了IGBT模塊在某些需要高可靠性領(lǐng)域的應(yīng)用。
IPM模塊內(nèi)置驅(qū)動保護電路, 驅(qū)動電路的內(nèi)置，使用戶在應(yīng)用時，不必再設(shè)計需要正負電源的IGBT驅(qū)動電路，也不需要設(shè)計短路電流檢測電路､過溫保護電路，這將大大簡化PCB設(shè)計時間，同時對整個電力變換裝置的評估時間也大大縮短，有助于用戶迅速推出新產(chǎn)品。除了短路保護､過溫保護功能外，IPM還具有控制電源欠壓保護､故障信號輸出功能，完善的保護功能，使采用了IPM的電力變換裝置的可靠性得到大幅提高。特別是對性能､可靠性要求高的領(lǐng)域，如電梯變頻器､UPS電源､伺服控制器等都在廣泛應(yīng)用IPM。在散熱設(shè)計上，IPM的內(nèi)部IGBT單元可以共用同一散熱器，并且內(nèi)置IGBT芯片溫度傳感器，可以對6個IGBT芯片的溫度進行實時監(jiān)控，在發(fā)生過溫時及時關(guān)閉IGBT并給出故障信號，從而使IPM在熱設(shè)計方面比IGBT模塊更可靠。IPM可靠性提高付出的代價是設(shè)計制造相對復(fù)雜，成本較高，圖15是一種6單元IPM內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
在第一講中，我們了解了功率器件的分類及其發(fā)展的歷史，在本講中重點介紹了IGBT及IPM的概念､應(yīng)用要點､分立IGBT→IGBT模塊→IPM的進化過程。以上這些功率半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)知識的介紹，是為了更好地理解后面講座中重點介紹的產(chǎn)品DIPIPMTM及其應(yīng)用，DIPIPMTM是雙列直插智能功率模塊的英文縮寫，可以說DIPIPMTM是一種小型化的IPM。它采用了壓注模封裝，內(nèi)置了HVIC，外圍電路變得更加簡單而節(jié)約成本，與IPM相比擁有許多自己的特點，下圖16給出了DIPIPMTM與IPM應(yīng)用電路對比，對于DIPIPMTM其內(nèi)置了HVIC,應(yīng)用電路中不再需要光耦進行隔離，采用自舉電路，只需要單路15V控制電源即可。圖17給出了DIPIPMTM與IPM內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)及優(yōu)缺點對比，相比IPM，DIPIPMTM更易于設(shè)計使用，成本更低，特別適合大批量制造及應(yīng)用。
DIPIPMTM的發(fā)展可以追溯到上世紀90年代，并且隨著小功率變頻應(yīng)用的發(fā)展而不斷發(fā)展壯大，特別是在變頻家電領(lǐng)域，更是占據(jù)了極高的市場份額。接下來的講座中，將重點圍繞DIPIPMTM的發(fā)展歷史→結(jié)構(gòu)特點→選型原則→電路設(shè)計→評價方法→健康管理→生產(chǎn)管理→應(yīng)用技巧等方方面面展開詳細討論，敬請期待…
主要參考文獻：
[1]袁立強，趙爭鳴，宋高升，王正元；《電力半導(dǎo)體器件原理與應(yīng)用》
