功率集成电路与电力电子模块简介

自20世纪80年代中后期开始，在电力电子器件研制和开发中的一个共同趋势是模块化。正如前面有些地方提到的，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，可以缩小装置体积，降低成本，提高可靠性。更重要的是，对工作频率较高的电路，还可以大大减小线路电感，从而简化对保护和缓冲电路的要求。这种模块被称为功率模块（Power Module），或者按照主要器件的名称命名，如IGBT模块（IGBT Module）。

更进一步，如果将电力电子器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等信息电力电路制作在同一芯片上，则称为功率集成电路（Power Integrated Circuit，PIC）。与功率集成电路类似的还有许多名称，但实际上各自有所侧重。为了强调功率集成电路是所有器件和电路都集成在一个芯片上面，又称之为电力电子电路的单片集成（Monolithic Integration）。高压集成电路（High Voltage IC，HVIC）一般指横向高压器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成。智能功率集成电路（Smart Power IC，SPIC）一般指纵向功率器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成。

同一芯片上高低压电路之间的绝缘问题以及温升和散热的有效处理，是功率集成电路的主要技术难点，短期内难以有大的突破。因此，目前功率集成电路的研究、开发和实际产品应用主要集中在小功率的场合，如便携式电子设备、家用电器、办公设备电源等。在这种情况下，前面所述的功率模块中所采用的将不同器件和电路通过专门设计的引线或导体连接起来并封装在一起的思路，则在很大程度上回避了这两个难点，有人称为电力电子电路的封装集成。(www.xing528.com)

采用封装集成思想的电力电子电路也有许多名称，也是各自有所侧重。智能功率模块（Intelligent Power Module，IPM）往往专指IGBT及其辅助器件与其保护和驱动电路的封装集成，也称智能IGBT（Intelligent IGBT）。电力MOSFET也有类似的模块。若是将电力电子器件与其控制、驱动、保护等信息电子电路都封装在一起，则往往称为集成电力电子模块（Intelligent Power Electronics Module，IPEM）。对中、大功率的电力电子装置来讲，往往不是一个模块就能胜任的，通常需要像搭积木一样由多个模块组成，这就是所谓的电力电子积块（Power Electronics Building Block，PEBB）。封装集成为处理高低压电路之间的绝缘问题以及温升和散热问题提供了有效思路，许多电力电子器件生产厂家和科研机构都投入到有关的研究和开发之中，因而最近几年获得了迅速发展。目前最新的智能功率模块产品已大量用于电动机驱动、汽车电子乃至高速子弹列车牵引这样的大功率场合。

功率集成电路和集成电力电子模块都是具体的电力电子集成技术。电力电子集成技术可以带来很多好处，比如装置体积减小、可靠性提高、用户使用更为方便以及制造、安装和维护的成本大幅降低等，而且实现了电能和信息的集成，具有广阔的应用前景。