【導讀】變頻技術需要使用適當的半導體解決方案。一種行之有效的方法是使用智能功率模塊（IPM）。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)。

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製zhi冷leng劑ji。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。

變頻技術需要使用適當的半導體解決方案。一種行之有效的方法是使用智能功率模塊（IPM）。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)。然而，這樣的緊湊型封裝集成也給散熱帶來了不小的難度。因此，至關重要的是使用高能效半導體來減少器件內部的功率損耗。

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1.4kW）

這些高能效IPM基於英飛淩最先進的600V逆導型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，600V RC-D2jishujidaditigaolexingjiabi。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。

IM523 IPM內部結構

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ICheyigeyongyuwendujiancederemindianzuzucheng。zhexieyuanjiandouanzhuangzaimokuaideneibudianlubanshang。weilegancebianpinqidefuzaidianliu，mokuaicaiyongkaifangshifashejipeizhi，zaidibiantigonglesangefengekaidefashejiduanzi。

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
、防(fang)止(zhi)重(zhong)複(fu)短(duan)路(lu)
，以(yi)及(ji)通(tong)過(guo)內(nei)部(bu)濾(lv)波(bo)提(ti)高(gao)抗(kang)噪(zao)能(neng)力(li)等(deng)。有(you)了(le)內(nei)部(bu)自(zi)舉(ju)二(er)極(ji)管(guan)
，便(bian)無(wu)需(xu)為(wei)高(gao)邊(bian)開(kai)關(guan)配(pei)備(bei)專(zhuan)門(men)的(de)二(er)次(ci)電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)，從(cong)而(er)大(da)大(da)降(jiang)低(di)了(le)總(zong)的(de)係(xi)統(tong)物(wu)料(liao)成(cheng)本(ben)。

這款IPM的真正與眾不同之處在於600V RC-D2逆導技術。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。

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6μs，那麼，在控製電源電壓為16.5V條件下，IM523 IPM可以安全地關斷峰值約為60A的短路電流。

性能評價

IM523產品擁有更加優化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15kHz開關頻率下，當變頻器輸出電流為4A時
，這些智能功率模塊的功率損耗降低了25%。

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。

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RC-D2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。

(作者：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）

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