智能电力模块（Intelligent Power Module，IPM）是电力集成电路（Power Inte-grated Circuits，PIC）的一种；还有一种高压电力集成电路，这里不介绍。IPM有时还称为智能电力集成电路（Smart Power Integrated Circuits，SPIC）。
在电子电子变流电路中，电力电子器件必须有驱动电路（或触发电路）、控制电路和保护电路的配合，才能按人们的要求实现一定的电力控制功能。以往，电力电子器件和配套控制电路是分立器件或电路装置，而今半导体技术达到了可以将电力电子器件及其配套控制电路集成在一个芯片上形成所谓的电力集成电路，可以集成多种电力电子器件及其控制电路所需的有源或无源器件，比如电力二极管、BJT、IGBT、高低压电容，高阻值多晶硅电阻、低阻值扩散电阻以及各元器件之间的连接等。这种电力集成电路特别适合于电力电子技术高频化发展方向的需要。由于它的高度集成化，结构十分紧凑，避免了由于分布参数、保护延迟等所带来的一系列技术难题。
我们着重介绍变频器中较常用的以IGBT为主开关器件的IPM。目前小容量变频器已经开始采用这种IPM。例如，日本三星公司的SAMCO-i系列变频器（0.4～55kW）。
电力集成模块的智能化主要表现在易实现控制功能、保护功能和接口功能等三个方面。IPM就具有这种特点。它将主开关器件，续流二极管，驱动电路，电流、电压、温度检测元件及保护信号生成与传送电路，某些接口电路集成在一起，形成了所谓混合式电力集成电路。这样才表现出它的“智能（Intelligent）”和“灵巧（Smart）”的特色。
1.6.1.1 IPM的结构
以富士公司R系列IPM为例，介绍其结构及功能。
7MBP100RA060智能电力模块的内部结构如图1-46所示。
图1-46 IPM的内部结构
由图可见，这是一种包括制动单元在内的完整的逆变器，其中包括7个IGBT和7个快速功率二极管。IGBT1～IGBT6组成逆变桥，VDF1～VDF6是与六个主IGBT反并联的回馈二极管。IGBT7是动力制动用的开关管，VDW是它的续流二极管。
图中有关检测元件、保护电路没有具体画出，含在“驱动”框内。“驱动”部分具有下述功能：①驱动信号放大；②短路保护（SC）；③控制电源欠电压（UV）保护；④IGBT及VDF、VDW过电流（OC）保护；⑤IGBT芯片过热保护（TjoH）。
“驱动”4、6、2、7及“过热保护电路”（指外壳过热）经RALM由⑯号端子ALM输出报警信号。当IGBT过电流（OC）、IGBT结温过高TjoH、外壳温度过高TjoH、负载短路（SC）和控制电源欠电压（UV）信号出现时，ALM报警信号输出，保证整个系统切实停止工作。由于控制电源共地处理的限制，ALM信号由具有共地端的驱动器中取出，即由“驱动”4、6、2及7中取出。当有ALM信号输出时，IGBT4、6、3、及7被封锁，由于没有电流通路，IGBT1、3、5也同时受到保护。
图1-46中IPM的端子功能见表1-10。
表1-10 接线端子符号与含义
1.6.1.2 IPM的特点
由前面对IPM结构的说明可以看到，IPM与常规IGBT模块相比有它自己的特点。
1.内含驱动电路 设定了最佳的IGBT驱动条件。驱动电路与IGBT间距离很短，输出阻抗很低，因此不需要加反向偏压。所需控制电源为4组，上桥臂3组，互相独立；下桥臂三个驱动器共用一组电源。
2.内含过电流（OC）保护、短路（SC）保护 在芯片中辅助IGBT作为电流传感器，电流小于主IGBT的IC，使检测功耗小，检测灵敏、准确。任一个IGBT过电流均可受到保护。
3.内含控制电源欠电压（UV）保护 每个驱动器自身都具有UV保护功能，当控制电压UCC小于规定电压UVV时，进行欠电压保护。
4.内含过热（OH）保护 OH保护是防止主开关IGBT和续流二极管VDF、VDW过热的。IPM内部的绝缘基板上设有温度检测元件，如过热输出壳温过高信号TCDH。在IGBT芯片内也设有温度检测元件，当芯片因冲击电流瞬时过热时，输出结温过高信号TjoH。
5.内含报警（ALM）输出 该信号送给控制系统中的微机，使系统停止工作。
6.内含制动电路 如图1-46中的IGBT7，在外电路端子P与B之间接入制动电阻，即可实现制动。
7.散热效果好 采用陶瓷绝缘结构，可以直接安装在散热器上，散热效果好。输入、输出端子并排成一列，间距为标准的2.54mm，用一个通用插件即可连接。利用插针，也很容易插入印制电路板的插头中。直流输入（P、N）、制动单元输出（B）及变频器输出（U、V、W）端子各自安装得紧凑、合理，易于安装。全部接线采用插件或螺钉，装、拆方便。
1.6.1.3 IPM的应用举例
富士公司R系列IPM的型号含义如下所示：
R系列IPM产品额定值见表1-11。
表1-11 R系列IPM总表
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图1-47给出了含制动单元的应用电路，图1-48给出了不含制动单元的应用电路，不含制动单元的IPM同样给出接线端子B。不过，制动用IGBT、VDW及制动电阻均需外接。
图1-47 应用电路例（内含制动单元的类型）
使用IPM时应注意以下各项：
（1）控制电源必须有4组，且互相绝缘。上桥臂3组，下桥臂及制动单元的驱动器共用1组。
图1-48 应用电路例（不含制动单元的类型）
（2）四组控制电源与主电源间必须加以绝缘。而且随着IGBT的开关动作，该绝缘部位将有很大的du/dt作用，因此要确保足够的距离，推荐大于2mm。
（3）下桥臂控制电源的GND和主电源的GND在IPM内部已连接好了，在IPM的外部，绝对不要再连接。如果另加连接，则IPM的下桥臂内、外将由于di/dt而产生环流，容易引起IPM的误动作，甚至有可能破坏IPM的输入电路。
（4）图1-46所示的各控制电源上连接的10μF和0.1μF的电容到控制电路间的布线阻抗在过渡过程中是有波动的，应使这段到IPM端子的布线尽量短。上述退耦电容应具有较好的频率特性，例如用薄膜电容并联起来。
（5）信号输入端上拉。控制信号输入端用20kΩ电阻上拉，而且内含制动单元的IPM，如果不使用该制动单元，也要将信号输入端上拉，否则会由于du/dt的作用而产生误动作。
（6）主直流电源出口的大电容，可直接接到P、N端子之间。
对图1-47及图1-48中IPM之外的光耦合器也有一定的要求，见参考文献[11]。
在使用IPM时，不免要选择其各种参数。表1-12给出了关于IPM的有关参数的意义及符号，可供参考。
表1-12 名词术语、符号及含义
（续）
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图1-49 TC测试点
图1-50 过电流保护滞后时间tDOC
图1-51 短路保护滞后时间tsc
图1-52 开关时间
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