三菱電機DIPIPM™經過25年的發(fā)展，產品封裝形式由第2代的2個封裝發(fā)展到了目前的7大封裝，最大電流由最初的25A擴展到了100A，電壓規(guī)格可以滿足600V、1200V的應用需求。產品也由起步時的幾個型號發(fā)展成為上百個型號的龐大家族。如何區(qū)分這些產品？它們之間又有何相關性？下面就這些產品如何分類及產品之間的關聯(lián)性進行介紹。比較簡單的產品分類是按照工作電壓進行劃分，三菱電機DIPIPM™工作電壓主要分為600V和1200V，分別滿足單相220V~和3相380V~供電的電力變換系統(tǒng)。產品也可以按照采用的芯片技術進行分類，比如產品由于采用的芯片技術不同而劃分為第2代､第3代､第4代等，同一代的產品通常采用技術水平相當?shù)男酒夹g。三菱電機DIPIPM™最主要的分類方法是按照產品封裝進行分類，目前三菱電機DIPIPM™有7大封裝。它們分別是：SOPIPM™､SLIMDIP™､超小型封裝､小型封裝､大型封裝､DIPIPM+™､大型DIPIPM+™。這些封裝一起構成了三菱電機DIPIPM™家族。圖1給出了這些封裝的外觀圖及它們之間的關聯(lián)關系。
不同封裝的DIPIPM™通常其最大額定電流不同，封裝體積越大的產品額定電流也越大。同一代的產品，通常需要幾個封裝來盡可能覆蓋更多的電流等級，以滿足驅動不同功率負載的要求。例如對于第6代DIPIPM™，超小型封裝600V產品其電流覆蓋范圍為5~35A,小型封裝600V產品電流范圍可以覆蓋20~50A，而大型封裝600V產品電流范圍覆蓋50~75A，總體上來說600V產品采用三種封裝可以覆蓋電流范圍5~75A。當然采取一個大型封裝來覆蓋5~75A的電流范圍也是可以的，只是從經濟性考慮，采用大封裝的小電流產品的性價比沒有優(yōu)勢。對于三菱電機DIPIPM™傳統(tǒng)的封裝如：大型封裝､小型封裝､超小型封裝由于開發(fā)時間早，且經歷了多次的產品升級，形成了不同的產品代，目前超小型､小型封裝的產品已經發(fā)展到了第7代，而大型封裝的產品目前發(fā)展到了第6代。表1給出了超小型､小型､大型封裝的主要產品型號及規(guī)格。
對于新的封裝包括SLIMDIP™封裝､SOPIPM™､DIPIPM+™､大型DIPIPM+™，由于開發(fā)應用歷史較短，沒有形成產品代。表2給出了SLIMDIP™、SOPIPM™、DIPIPM+™、大型DIPIPM+™產品的主要型號。
表1､表2中列出的這些產品型號是三菱電機DIPIPM™的主要型號，每個主要型號實際上又會根據(jù)管腳排列不同､功能的增加等因素派生出許多衍生型號。如PS21964同時存在PS21964-T､PS21964-AT､PS21964-ST等型號。下圖2是三菱電機超小型､小型､大型封裝的DIPIPM™第5代及之前產品的命名方法。到了第6代產品，三菱電機對其命名方法進行了改進，如圖3所示。
表1､表2中列出的這些產品型號是三菱電機DIPIPM™的主要型號，每個主要型號實際上又會根據(jù)管腳排列不同､功能的增加等因素派生出許多衍生型號。如PS21964同時存在PS21964-T､PS21964-AT､PS21964-ST等型號。下圖2是三菱電機超小型､小型､大型封裝的DIPIPM™第5代及之前產品的命名方法。到了第6代產品，三菱電機對其命名方法進行了改進，如圖3所示。
三菱電機DIPIPM™從面世以來就一直堅持產品創(chuàng)新，其產品升級換代的主要動力來自于市場對低損耗､高性能､小型化､多功能､低成本､易使用等指標的不懈追求。三菱電機DIPIPM™的應用也由最初的家電領域擴展到了諸多的新型領域，產品所能覆蓋的功率等級也由起初的數(shù)百瓦發(fā)展到了十幾千瓦。目前三菱電機主要產品有7大封裝，盡管每一個封裝的產品電路原理､封裝結構､制造工藝等基本類似，但是由于面向的應用領域不盡相同，其產品又有各自的特點，只有更好地掌握每個產品的具體特點，才能選好用好DIPIPM™產品，下面將按照封裝的不同，對三菱電機當前的主推型號及特點進行分別介紹。
第6/7代超小型DIPIPM™ 產品型號及主要特點
作為三菱電機DIPIPM™家族中當仁不讓的最能打的產品，超小型封裝的產品在所有封裝中出貨量最大，從誕生之日起就一直活躍在以變頻家電為主的小功率變頻應用的第一線，產品也發(fā)展到了第7代。其主推型號如表3所示。超小型產品最大的特點是采用同一封裝電流覆蓋范圍從5~40A，通用性好，代與代的產品在升級時完全兼容，客戶在應用時，可以達到即插即用的效果。第7代超小型的產品，在第6代產品的基礎上，芯片允許結溫提升到了175℃，更適合需要更高性能的工業(yè)應用。新型SiC半導體材料也被應用到了超小型產品上，15A&25A/600V的全SiC DIPIPM™已經被成功地應用到了高能效變頻空調上。
2.1.2
DIPIPM™當前主推型號及特點
作為三菱電機DIPIPM™家族中當仁不讓的最能打的產品，超小型封裝的產品在所有封裝中出貨量最大，從誕生之日起就一直活躍在以變頻家電為主的小功率變頻應用的第一線，產品也發(fā)展到了第7代。其主推型號如表3所示。超小型產品最大的特點是采用同一封裝電流覆蓋范圍從5~40A，通用性好，代與代的產品在升級時完全兼容，客戶在應用時，可以達到即插即用的效果。第7代超小型的產品，在第6代產品的基礎上，芯片允許結溫提升到了175℃，更適合需要更高性能的工業(yè)應用。新型SiC半導體材料也被應用到了超小型產品上，15A&25A/600V的全SiC DIPIPM™已經被成功地應用到了高能效變頻空調上。
由于封裝大小限制，對于電流超過50A的應用，超小型和小型產品將無能為力，這時就輪到三菱電機大型DIPIPM™出場了，雖然在三菱DIPIPM™家族中，大型產品的出貨量遠不及超小型､小型產品，但隨著變頻商用空調等領域的發(fā)展，市場對于大功率的DIPIPM™需求也在迅速增長，三菱電機大型封裝的DIPIPM™也由第4代升級到了第6代。與超小型､小型不同的是大型封裝的DIPIPM™目前沒有第7代產品，且側重于1200V的三相應用，第6代產品與第4代產品相比，其內部配置了用于自舉電路的自舉二極管，不再需要在線路板上裝配自舉二極管，簡化了PCB設計，降低了成本，第6代大型產品封裝與第4代依舊兼容，利于客戶產品升級。表5給出了第4/6代大型產品的主要型號。
DIPIPM+™和大型DIPIPM+™與傳統(tǒng)的DIPIPM™相比其拓撲結構不同，增加了整流和剎車單元，因而其拓撲結構也由單純的逆變結構演變成了CIB（Converter+Inverter+Brake）結構，拓撲結構的變化帶了集成度的提高，采用DIPIPM+™作為功率器件的變頻裝置，體積更小､結構更緊湊，特別適合對體積要求高的應用領域如：商用空調、工業(yè)變頻器、伺服控制器等。三菱電機采用DIPIPM+™結構的產品有兩種封裝，DIPIPM+™和大型DIPIPM+™，大型封裝的產品，電流覆蓋范圍更大。其產品型號如表6所示。
SLIMDIP™是三菱電機面向家電領域的主打產品，有機會取代超小型產品成為變頻家電領域應用最廣泛的產品。與超小型產品相比，SLIMDIP™最大特點就是體積更小，由于采用了RC-IGBT（逆導型IGBT）芯片，其內部配置的續(xù)流二極管與IGBT集成在了同一芯片上，與超小型DIPIPM™相比，內部的功率芯片的個數(shù)減少了6只，因而體積比超小型降低了約30%。體積的減小使SLIMDIP™產品在講究性價比的家電領域更具競爭力。而SOPIPM™產品是三菱電機為了滿足更小功率應用如變頻冰箱、風機驅動等而設計開發(fā)的采用貼片封裝的DIPIPM™，在某種程度上可以說SOPIPM™是貼片版的SLIMDIP™，其內部同樣配置有RC-IGBT芯片，功能上SOPIPM™內置了PWM信號內部互鎖功能，可以有效防止因噪聲或驅動錯誤等導致的上下橋臂直通，從而最大限度保護功率模塊。相較其它產品，SOPIPM™產品開發(fā)起步較晚，其產品目前只有2A的產品，其它規(guī)格的產品也在陸續(xù)開發(fā)當中。表7給出了SLIMDIP™和SOPIPM™的產品型號表。
功率半導體器件有許多種類，每種功率器件都有其最適合的應用，與其它功率器件如IPM､IGBT模塊相比，DIPIPM™所能處理的功率范圍要小得多，其適合應用的領域也以小功率為主，這與DIPIPM™的特點是分不開的。DIPIPM™的優(yōu)勢在于設計應用簡單､集成度高､低成本，適合諸如家電､工業(yè)等對成本要求高､產品更新速度快､大批量生產的領域。近年來，為了保護地球環(huán)境減少碳排放，越來越多的領域開始采用變頻技術，以提高能效。在家電領域，變頻家電的份額逐年提高，特別是家庭中的耗電大戶，變頻空調在國內市場已基本取代了定速空調。除了空調壓縮機驅動，空調的風機驅動也日漸變頻化。洗衣機､冰箱､洗碗機､烘干機等家電變頻比例也越來越大。在工業(yè)領域通用變頻器､伺服控制器､小型光伏逆變器等在節(jié)能環(huán)保的大背景下，市場需求越來越多，這些領域為DIPIPM™提供了廣闊的應用空間。
圖4給出了適合DIPIPM™應用的領域，圖中橫坐標是功率等級，縱坐標是應用時PWM驅動信號的載頻。在選擇DIPIPM™時，最重要的是根據(jù)負載所需要的功率和其驅動所需載頻來選擇合適的DIPIPM™。由于驅動負載的類型的不同，所需要PWM驅動信號載頻也不同，載頻的大小與DIPIPM™功率損耗正相關，即載頻越大，損耗越大，DIPIPM™所能輸出的功率也越小。由圖4可以看出，DIPIPM™適合功率范圍是幾十瓦到15kW左右，載頻在20kHz以下的功率變換應用。
本次講座是系列講座的第4講，前三講主要圍繞功率器件基本知識進行介紹，從本講開始正式進入DIPIPM™相關內容，重點圍繞DIPIPM™結構特點､選型原則､電路設計､PCB布線技巧､生產注意事項､健康管理､故障分析等諸多方面進行講座，敬請期待！
主要參考文獻：
[1] “Super Mini DIPIPM Ver.6 APPLICATION NOTE”by Mitsubishielectric
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