【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-D2技(ji)術(shu)極(ji)大(da)地(di)提(ti)高(gao)了(le)性(xing)價(jia)比(bi)。這(zhe)款(kuan)智(zhi)能(neng)功(gong)率(lv)模(mo)塊(kuai)針(zhen)對(dui)低(di)功(gong)率(lv)驅(qu)動(dong)應(ying)用(yong)進(jin)行(xing)了(le)優(you)化(hua)，可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)低(di)導(dao)通(tong)損(sun)耗(hao)和(he)最(zui)低(di)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)。特(te)別(bie)地(di)，在(zai)高(gao)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)應(ying)用(yong)中(zhong)
，IM523係(xi)列(lie)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)行(xing)業(ye)內(nei)最(zui)出(chu)色(se)的(de)開(kai)關(guan)損(sun)耗(hao)和(he)卓(zhuo)越(yue)的(de)能(neng)效(xiao)。它(ta)的(de)封(feng)裝(zhuang)專(zhuan)門(men)針(zhen)對(dui)需(xu)要(yao)良(liang)好(hao)的(de)熱(re)傳(chuan)導(dao)和(he)電(dian)隔(ge)離(li)的(de)功(gong)率(lv)應(ying)用(yong)而(er)實(shi)現(xian)了(le)改(gai)良(liang)
，其(qi)封(feng)裝(zhuang)和(he)塑(su)封(feng)材(cai)料(liao)還(hai)擁(yong)有(you)更(geng)好(hao)的(de)防(fang)潮(chao)性(xing)能(neng)。

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。

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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