现代电力电子领域,追求更高的效率、功率密度、可靠性与智能化水平是永恒的主题。
从工业变频器、新能源汽车电驱,到光伏逆变器、高端家电,传统的分立式功率器件方案(如IGBT/MOSFET加外围驱动电路)已难以满足日益严苛的设计挑战。
在此背景下,IPM-智能功率模块应运而生,并已成为中高功率能量转换系统的首选解决方案。
Integrated Power Modules即智能功率模块,简称为IPM,是一种先进的电力电子集成模块,本质上是功率器件从“分立”走向“智能化、集成化”的典型产品。
IPM并非简单的器件堆叠,而是一个高度集成的系统级封装。它将核心功率开关器件、高性能驱动电路、多重保护功能以及必要的无源元件,通过先进的封装技术和互连工艺,整合在一个紧凑的模块内部。这种集成范式,从根本上重构了功率系统的设计、制造与应用逻辑。
WAYON IPM:顶层架构与核心组成
一个标准的IPM通常包含以下几个关键子系统,共同构成了一个完整的“功率片上系统”:
1.功率芯片组
通常采用MOSFET/IGBT作为核心开关。
2.门极驱动电路
集成高压电平移位和隔离技术的HVIC,以及负责逻辑信号处理的LVIC。它们是连接低压控制与高压功率的智能桥梁,提供精确的驱动时序和足够的驱动能力。
3.全方位保护功能
这是“智能”的集中体现。IPM内置了:
● 短路保护
通过去饱和检测等技术,在微秒级内响应并关断。
● 过流保护
精确的电流采样与比较。
● 欠压锁定
确保驱动电压在安全范围内,防止器件工作在线性区而过热。
● 过热保护
LVIC内部设有一个或多个精密的电压比较器。其中一个比较器的参考电压就对应着过热保护触发阈值(例如,对应内部温度为125℃)。
所有保护功能均会生成一个故障信号,快速反馈给主控制器,实现系统级安全关断。
4.先进封装与热管理
● DBC/AMB基板
采用直接键合铜或活性金属钎焊陶瓷基板,实现优异的电气绝缘和极高的导热性能。
● 低电感设计
优化内部布线,采用叠层功率端子,将寄生电感降至纳亨级别,有效抑制开关过压尖峰。
● 三维散热
支持双面散热设计,将热阻降低高达60%,大幅提升模块的电流输出能力。
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WAYON IPM技术优势:从性能到设计革命
相较于分立方案,WAYON IPM带来了多维度的技术跃升:
01.性能卓越
优化的驱动与低感封装,使开关过程更干净、损耗更低,系统效率可提升1-3%。高频化(可达100kHz以上)能力显著增强。
02.功率密度倍增
高度集成化减少了外部元件数量和PCB面积,结合双面散热,使系统体积和重量大幅缩减,契合紧凑化设计需求。
03.可靠性飞跃
工厂级的精密制造确保了内部连接的一致性和稳定性。内置的保护功能消除了分立设计中常见的参数不匹配、布局不合理等风险,平均无故障时间大幅延长。
04.设计简化与加速
工程师无需再耗费大量精力于驱动电路设计、布局优化和参数验证。IPM提供了一个“黑盒化”的可靠功率接口,显著缩短研发周期,降低研发门槛和风险。
05.电磁兼容性优异
内置优化布局和低感设计,从源头降低了电压电流变化率,使系统更易通过EMC认证。
WAYON IPM:产品应用
半桥应用框图:
SOP-23应用框图:
DIP-25B应用框图:
DIP-24HL应用框图
智能功率模块代表了功率电子从分立元器件到智能化、集成化系统解决方案的深刻变革。它不仅是性能提升的引擎,更是推动整个电力电子产业向更高效、更紧凑、更可靠方向发展的关键使能技术。随着新能源革命和工业4.0的深入,IPM的战略地位将愈发凸显,成为连接控制智能与功率执行的、不可或缺的核心枢纽。
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