【導讀】CIPOS™ Mini IM523係列是一個全新的智能功率模塊（IPM）係列
，這些產品采用完全隔離的雙列直插式封裝，通過集成第二代逆導型IGBT，可以實現更高的電流密度和係統能效。IM523智zhi能neng功gong率lv模mo塊kuai具ju有you一yi個ge帶dai自zi舉ju功gong能neng的de集ji成cheng式shi絕jue緣yuan體ti上shang矽gui柵zha極ji驅qu動dong器qi和he一yi個ge可ke向xiang控kong製zhi器qi提ti供gong模mo擬ni反fan饋kui信xin號hao的de溫wen度du監jian測ce器qi，從cong而er最zui大da限xian度du地di減jian少shao了le對dui外wai部bu元yuan件jian的de需xu求qiu。得de益yi於yu這zhe些xie特te性xing，這zhe個ge新xin的deIPM係列的產品堪稱冰箱和洗衣機等家用電器所使用的變頻係統的完美搭檔。

CIPOS™ Mini IM523係列是一個全新的智能功率模塊（IPM）係列
，這些產品采用完全隔離的雙列直插式封裝，通過集成第二代逆導型IGBT
，可以實現更高的電流密度和係統能效。IM523智zhi能neng功gong率lv模mo塊kuai具ju有you一yi個ge帶dai自zi舉ju功gong能neng的de集ji成cheng式shi絕jue緣yuan體ti上shang矽gui柵zha極ji驅qu動dong器qi和he一yi個ge可ke向xiang控kong製zhi器qi提ti供gong模mo擬ni反fan饋kui信xin號hao的de溫wen度du監jian測ce器qi
，從cong而er最zui大da限xian度du地di減jian少shao了le對dui外wai部bu元yuan件jian的de需xu求qiu。得de益yi於yu這zhe些xie特te性xing，這zhe個ge新xin的deIPM係列的產品堪稱冰箱和洗衣機等家用電器所使用的變頻係統的完美搭檔。

文：英飛淩科技研發部首席工程師Taesung Kwon和技術營銷部高級首席工程師Laurent Beaurenaut

引言

大(da)多(duo)數(shu)家(jia)用(yong)電(dian)器(qi)都(dou)使(shi)用(yong)電(dian)機(ji)來(lai)操(cao)作(zuo)其(qi)功(gong)能(neng)，如(ru)在(zai)洗(xi)衣(yi)機(ji)中(zhong)轉(zhuan)動(dong)滾(gun)筒(tong)，或(huo)者(zhe)在(zai)冰(bing)箱(xiang)中(zhong)壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)或(huo)氣(qi)體(ti)。過(guo)去(qu)，這(zhe)些(xie)電(dian)機(ji)隻(zhi)能(neng)簡(jian)單(dan)的(de)開(kai)或(huo)關(guan)
，或(huo)者(zhe)全(quan)天(tian)持(chi)續(xu)運(yun)轉(zhuan)，因(yin)而(er)耗(hao)電(dian)量(liang)巨(ju)大(da)
，噪(zao)音(yin)也(ye)非(fei)同(tong)小(xiao)可(ke)。通(tong)過(guo)變(bian)頻(pin)技(ji)術(shu)來(lai)調(tiao)節(jie)電(dian)機(ji)是(shi)一(yi)種(zhong)有(you)效(xiao)的(de)高(gao)能(neng)效(xiao)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。

如ru今jin，世shi界jie大da多duo數shu地di區qu的de生sheng活huo方fang式shi都dou要yao耗hao用yong大da量liang電dian力li，諸zhu如ru空kong調tiao和he冰bing箱xiang等deng家jia用yong電dian器qi還hai會hui導dao致zhi二er氧yang化hua碳tan排pai放fang量liang增zeng加jia。近jin年nian來lai，家jia電dian製zhi造zao商shang已yi經jing證zheng明ming
，通tong過guo調tiao節jie電dian機ji輸shu入ru功gong率lv，可ke以yi顯xian著zhu降jiang低di電dian能neng損sun耗hao。此ci外wai
，電dian機ji亦yi不bu必bi始shi終zhong全quan速su運yun轉zhuan。現xian代dai家jia用yong電dian器qi都dou配pei備bei了le基ji於yu半ban導dao體ti的de電dian機ji控kong製zhi裝zhuang置zhi（變頻器），這讓電機運行更加悄無聲息
，不僅提高了能效，而且縮小了體積。

變bian頻pin技ji術shu需xu要yao使shi用yong適shi當dang的de半ban導dao體ti解jie決jue方fang案an。一yi種zhong行xing之zhi有you效xiao的de方fang法fa是shi使shi用yong智zhi能neng功gong率lv模mo塊kuai。將jiang功gong率lv半ban導dao體ti和he驅qu動dong電dian路lu集ji成cheng到dao一yi個ge模mo塊kuai中zhong，有you助zhu於yu係xi統tong設she計ji人ren員yuan提ti高gao係xi統tong可ke靠kao性xing。這zhe種zhong解jie決jue方fang案an簡jian化hua了le生sheng產chan裝zhuang配pei工gong序xu，並bing且qie可ke以yi在zai硬ying件jian設she計ji方fang麵mian節jie省sheng時shi間jian和he精jing力li。然ran而er
，這zhe樣yang的de緊jin湊cou型xing封feng裝zhuang集ji成cheng也ye給gei散san熱re帶dai來lai了le不bu小xiao的de難nan度du。因yin此ci，至zhi關guan重zhong要yao的de是shi使shi用yong高gao能neng效xiao半ban導dao體ti來lai減jian少shao器qi件jian內nei部bu的de功gong率lv損sun耗hao。

CIPOS Mini IM523 IPM產品提高了中低功率驅動應用的可靠性和性能

英飛淩新近開發的CIPOS Mini IM523經專門設計，適用於在下列應用中控製三相電機：

• 家用電器所使用的中低功率變速驅動裝置
• 暖通空調（供暖、通風和空調）係統
• 工業風扇和驅動裝置（功率高達1.4 kW）

這些高能效IPM基於英飛淩最先進的600 V逆導型驅動器2（RC-D2）IGBT技術，它們采用DIP 36x21封裝，具備開放式發射極。IM523支持從6A到17A不等的多個電流等級
，能夠為終端係統提供最合適的選擇。

對於家用電器而言，600 V RC-D2jishujidaditigaolexingjiabi
，keyizaijiageyuxingnengzhijianqudezuijiapingheng。zhekuanzhinenggonglvmokuaizhenduidigonglvqudongyingyongjinxingleyouhua，keyishixiandidaotongsunhaohezuidikaiguansunhao。tebiedi，zaigaokaiguanpinlvyingyongzhong
，IM523xiliekeyitigongxingyeneizuichusedekaiguansunhaohezhuoyuedenengxiao。tadefengzhuangzhuanmenzhenduixuyaolianghaoderechuandaohediangelidegonglvyingyongershixianlegailiang
，qifengzhuanghesufengcailiaohaiyongyougenghaodefangchaoxingneng。

CIPOS Mini IM523 IPM具備集成式自舉電路，可簡化電路板布線。歸功於其行業標準封裝，可以方便快捷地對現有的Mini IPM進行設計轉換（引腳到引腳兼容）

，而無需重新設計電路板
，從而縮短了產品上市時間。

圖1：CIPOS Mini IM523係列封裝外形概覽（尺寸：36 mm x 21 mm）

IM523 IPM內部

圖2所示為IM523 IPM的內部等效電路。它由6顆RC-D2 IGBT
、一顆6通道柵極驅動IC和he一yi個ge用yong於yu溫wen度du監jian測ce的de熱re敏min電dian阻zu組zu成cheng。這zhe些xie元yuan件jian都dou安an裝zhuang在zai模mo塊kuai的de內nei部bu電dian路lu板ban上shang。為wei了le感gan測ce變bian頻pin器qi的de負fu載zai電dian流liu
，模mo塊kuai采cai用yong開kai放fang式shi發fa射she極ji配pei置zhi
，在zai低di邊bian提ti供gong了le三san個ge分fen隔ge開kai的de發fa射she極ji端duan子zi。

圖2：IM523係列的框圖

它的集成式柵極驅動IC基於英飛淩最先進的絕緣體上矽（SOI）技術。這顆SOI柵極驅動器具備功能絕緣性能
，其設計旨在優化RC-D2 IGBT器件的開關性能。它還提供了諸多高級功能，如互鎖
、欠壓閉鎖、過流保護
、fangzhizhongfuduanlu
，yijitongguoneibulvbotigaokangzaonenglideng。youleneibuzijuerjiguan，bianwuxuweigaobiankaiguanpeibeizhuanmendeercidianyuandianlu，congerdadajiangdilezongdexitongwuliaochengben。

這款IPM的真正與眾不同之處在於600 V RC-D2技術。逆導技術主要是將IGBT和續流二極管的功能集成到單顆芯片中。這種集成縮小了芯片的有效尺寸並降低了裝配成本。相比於前幾代逆導技術，RC-D2更加結實耐用，di/dt可控性也更好，從而降低了電磁噪聲。其特別之處在於，它專門針對要求高頻開關的驅動應用（如洗衣機、冰箱和風扇）進行了優化，因此有助於實現更低開關損耗和更高功率密度，進而最終降低係統成本。

由於具有低Qrr特性，RC-D2 IGBT的開關損耗比上一代逆導型IGBT降低了50%。然而
，性能的提升不能以犧牲結實耐用性為代價。運行過程中的係統故障可能會導致短路事件。所以
，IPM模塊必須足夠結實耐用，以免受到此類短路事件的影響。

RC-D2開關具有優秀的短路安全工作區（SCSOA），因而可以防止此類事件的發生。通過使用RC-D2技術，IM523 IPM的短路峰值電流水平通常比前幾代產品降低了20%左右，同時還能保持與之相似的短路耐受時間。例如
，如果短路持續時間小於6 μs，那麼，在控製電源電壓為16.5 V條件下，IM523 IPM可以安全地關斷峰值約為60 A的短路電流（非重複）。

性能評價

IM523產品擁有前所未有的電氣特性和熱特性
，它們為係統性能更上層樓鋪平了道路。在15 kHz開關頻率下，當變頻器輸出電流為4 A時，這些智能功率模塊的功率損耗降低了25%。

圖3：功率損耗仿真測試條件：直流母線電壓= 310 V，功率模塊控製電壓= 15 V
，開關頻率= 15 kHz，環境溫度= 30°C，散熱片熱阻= 3.2°C/W，功率因數= 0.8
，調製指數= 0.8

利用三相變頻係統，對IM523的熱性能進行了評估。將它與使用上一代RC-IGBT技術和傳統IGBT及二極管的模塊進行了比較。為了評價每個解決方案的熱性能，測量了各個模塊在實際工作條件下的外殼溫度。測量結果如圖4所示。

圖 4：外殼溫度

使用RC-D2的IM523 IPM在熱性能方麵優於其競爭對手。當輸出電流為4.3A時
，采用上一代RC-IGBT技術的IPM的外殼溫度比IM523 IPM高出5°C。由於其開關性能更好，在相同條件下，IM523 IPM的外殼溫度比使用單獨的IGBT和二極管芯片的IPM低2°C。

結語

全新CIPOS Mini IM523智能功率模塊係列是適用於變速電機驅動應用的優化解決方案。它采用成熟的緊湊型雙列直插式傳遞模封裝
，可實現更高能效。得益於RCD2開關的特性以及其SOI柵極驅動器的高級功能，這些產品可以為IPM解決方案提供性能與結實耐用性兼顧的完美結合。

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