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2021年03月04日 | 技术科普：到底什么是智能功率模块（IPM）
2021-03-04 来源：elecfans
家用电器的供电系统通常都要求高效、性能稳定和低功耗，这样，需要对饱和压降、开关速度以及安全运行区这三个主要特性之间的关系加以调整，IPM就具有这些技术特性。IPM内部设有门极驱动控制电路障检测和各种保护电路，采用带有电流传感器的IGBT芯片。内部的故障保护电路则用来检测过流、过热及欠压等故障。当出现非正常运行状态时，IPM就会自动关断，同时通过驱动接口的光电传感器向控制板发送一个故障信号。
IPM的内部构成：
IPM内置有驱动和保护电路，用来防止系统相互干扰或者过时损坏功率芯片。只要有一个保护电路起作用，IGBT的门极驱动电路就关闭，同时产生一个故障信号。它采用的故障检测和关断方式使功率芯片的容量得到最大限度的利用。
1）短路保护：
负载短路或系统控制器因相互干扰而发生直通现象时，IPM内的短路保护电路就会关断IGBT。流过IGBT的电流超过电流断开阈值（SC）时，就会立即开始关断，同时产生一个故障信号。
2）过流保护：
如果IGBT中的电流超过过流断开阈值（OC），且持续时间大于toff(oc)时，IGBT就会关断。toff(oc)的典型值为10μs。电流在OC以上但持续时间小于toff(oc)时，过流保护电路不工作。IPM是采用带电流传感器的IGBT来检测器件的实际电流的。
3）控制电源欠压锁定：
内部控制电路由15V直流电源供电。无论什么原因，只要该电源电压降到欠压断开阈值(UV)以下，IPM就关断，同时会产生一个故障信号。小毛刺干扰电压的持续时间小于规定的延时时间tduv时，控制电路不受影响，欠压锁定保护电路也不动作，该tduv值约为10μs。为了恢复正常运行状态，电源电压必须超过欠压复位阈值(UVr)。控制电源上电和掉电期间，欠压锁定保护电路都有可能起作用，这属于正常现象，系统控制器程序所要考虑的只是所产生的故障输出信号的脉冲宽度。
4）过热保护：
靠近IGBT芯片的绝缘基板上装有温度传感器，基板的温度超过过热断开阈值(OT)时，IPM内的保护电路就会中止门极驱动，不响应控制输入信号，直到过热根源被排除。温度下降到过热复位阈值(OTr)以下，同时控制输入为高电平(断态)时，功率芯片将恢复工作，当下一个低电平输入信号(通态)来临时就恢复正常运行。
广泛应用于直流电机调速、交流调压，工业加热调温，工业电气自动化，各类电气控制及各类用途的电源（电镀、调温、励磁、调光等）。
史海拾趣
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