电力电子器件研制和开发的共同趋势是模块化。按照典型电力电子电路所需要的拓扑结构,将多个相同的电力电子器件或多个相互配合使用的不同电力电子器件封装在一个模块中就构成了功率集成模块(Power Integrated Module,PIM)。其优点是:缩小了装置的体积,降低了成本,提高了可靠性,简化了安装工艺,方便了维修,对工作频率较高的电路减少了连线产生的分布电感,从而简化了吸收和缓冲电路。更进一步,如果将电力电子器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等信息电子电路集成在一个芯片上,则称为功率集成电路(Power Integrated Circuit,PIC)。功率集成电路既有高压又有低压,二者之间的绝缘、器件温升和散热的有效处理成为技术难点。智能功率模块(Intelligent Power Module,IPM)在一定程度上回避了这两个难点,只将保护和驱动电路与IGBT 器件集成在一起。
(1)功率集成模块(PIM)
功率集成模块有许多形式,包括各种电力电子器件相互串联、并联组成的内含两个器件和三个器件的模块以及多个器件组成的单相桥和三相桥模块等。
(2)智能功率模块(IPM)
IPM 集成电路由IGBT 模块、驱动电路和保护电路三部分组成,结构图如图1.28 所示。驱动电路和保护电路通过接口电路与外部控制电路相联接。保护电路包括过电流保护、过热保护、短路保护以及欠压保护等,各保护信号通过接口电路送到控制电路中,通过控制电路产生封锁信号再通过接口电路封锁IGBT,同时,保护电路将信号输出至驱动电路对IGBT 实施保护。
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图1.28 IPM 的结构图
IPM 的典型代表为三菱公司的智能IGBT 和IR 公司的iMotion 模块。表1.9 和表1.10 分别给出了三菱公司生产的部分单相和三相输出IPM 的主要参数。
表1.9 三菱公司生产的部分单相输出IPM 的主要参数
表1.10 三菱公司生产的部分三相输出IPM 的主要参数
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