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來源：安森美半導體 智能功率模塊(IPM)廣泛用于變頻空調(diào)壓縮機驅動、戶內(nèi)戶外風扇驅動和功率校正電路。近年來，泵和工業(yè)風扇領域因為對緊湊化的要求，也開始使用IPM產(chǎn)品進行設計，隨著變頻系統(tǒng)和伺服驅動應用于工業(yè)機器人等新興領域，IPM的高可靠性設計也開始大顯神威。安森美半導體的IPM陣容強大，技術領先，功率等級從50 W至7.5 kW，滿足各種不同的應用需求，并持續(xù)研發(fā)更高功率密度和能效、更可靠的IPM，拓展工業(yè)應用領域，以助力提升工業(yè)能效，并滿足工業(yè)新興領域的需求。 什么是IPM？ IPM在一個封裝模塊中高度集成MOSFET和IGBT等分立功率器件、高低壓驅動芯片和外圍阻容器件、二極管，實現(xiàn)比分立方案更靈敏準確的保護功能、更簡單的外圍元器件設計、更簡化的生產(chǎn)工藝和更好的散熱性能。 
圖1：IPM的優(yōu)勢 IPM基板技術 IPM可以無需絕緣墊片直接與外部散熱器相連，不但簡化了散熱的工藝難度，而且也降低了熱阻。IPM的這種優(yōu)點基于IPM基板技術。 直連銅基板(DBC)、陶瓷基板和絕緣金屬基板(IMST)是三種不同的IPM基板技術，各有優(yōu)缺點，可基于不同的應用需求使用不同的基板技術。DBC技術熱阻最低，可實現(xiàn)最高的電流密度，但工藝難度較高，成本最高。陶瓷基板技術成本稍低，易于量產(chǎn)，適用于功率密度稍高、同時對成本有較高要求的領域，和DBC工藝一樣，隔離電壓大于4kV，但受制于工藝本身，貼裝的器件比較有限。IMST技術易貼裝各類電阻電容和電感器件，但熱阻較大，所以電流低。 新的SPM 49用于5kW至7.5kW的空調(diào)、逆變器、泵和風扇 SPM的優(yōu)點之一就是高度的集成化設計，但因為引腳定義各家供應商不相同，造成客戶對單一供應商的擔心，安森美半導體的SPM49在封裝上兼容“M”公司的Large DIP系列產(chǎn)品，可以消除客戶對“獨家”供應商的擔心。 SPM49采用先進的溝槽型IGBT，比平面型IGBT功率密度更高，使用DBC基板技術，熱阻極低，因而有更高的熱性能，尺寸為79mm*31mm*8mm，相比Large DIP，SPM49爬電距離更遠，絕緣性能更優(yōu)。同時，針對電機驅動領域，SPM49采用短路耐受型的IGBT，可承受長達5 us以上的短路耐受時間。安森美半導體已推出的SPM49是650 V、50A的NFAL5065L4B和650 V、75A的NFAL7565L4B，未來將陸續(xù)推出1200V的10A、25A、35A和50A電流等級產(chǎn)品。 針對相同封裝尺寸的SPM49和Large DIP產(chǎn)品，我們在相同條件下進行了測試，結果顯示在所有工作頻率 / 輸出電流測試條件下，安森美半導體的SPM49產(chǎn)品NFAL7565L4BT的殼溫都比競爭對手低。 新的SPM31用于3kW至5kW的空調(diào)、逆變器、泵和風扇 SPM31引腳兼容M公司的Mini DIP產(chǎn)品，消除客戶對獨家供應商的擔憂，采用先進的650V溝槽型IGBT和DBC技術，熱阻降低12%左右，由于引線引腳和螺絲孔兼容設計，所以無需PCB再設計，且側面無虛設引腳的先進封裝工藝使爬電距離更遠，便于散熱器設計靈活性改進，此外，內(nèi)置熱敏電阻NTC實現(xiàn)更精確和直接的檢測，便于客戶的熱設計。安森美半導體已推出的SPM31產(chǎn)品是650 V、30A的NFAM3065L4B和650 V、50A的NFAM5065L4B，未來將陸續(xù)推出1200V的5A、10A、20A電流等級產(chǎn)品。 針對相同封裝尺寸的SPM31和Mini DIP產(chǎn)品，我們在相同條件下進行了測試，結果顯示在所有工作頻率 / 輸出電流測試條件下，安森美半導體的SPM31產(chǎn)品NFAM5065L4BT的殼溫和損耗都比競爭對手低，尤其在更高頻率、重載的情況下，熱性能優(yōu)勢明顯。 SPM34用于達7.5kW的空調(diào)、逆變器、泵和風扇 SPM34覆蓋達7.5kW的功率等級，采用先進的650V 和1200V 溝槽型的短路耐受 IGBT，和DBC基板技術，散熱性極佳，在工業(yè)領域有著很多的成功案例。 表1：SPM34 (達7.5kW)
成熟的SPM3V(達5kW) 廣泛用于從空調(diào)到工業(yè)變頻器領域 SPM3V產(chǎn)品最高功率等級為5kW，是最為成熟的IPM產(chǎn)品，從空調(diào)到工業(yè)變頻器領域均有廣泛使用，覆蓋了1200V的10A到20A的系列產(chǎn)品，而600V更是覆蓋了從15A到50A的全電流等級產(chǎn)品，采用先進的650V 和1200V 溝槽型的短路耐受 IGBT，和DBC基板技術，散熱性極佳，并通過熱偵測實現(xiàn)全面的保護功能。 表2：SPM3V(達5kW)
SPM 45用于500W 至 2.2kW的泵、緊湊型工業(yè)逆變、白家電 SPM 45是兼顧散熱和成本的高性價比方案，電流覆蓋從5A 到30A，內(nèi)置自舉二極管和熱敏電阻，引腳復用功能可滿足客戶更多需求，統(tǒng)一封裝兼容1P到3P空調(diào)，具有極佳的電磁兼容性能、溫度特性，和完善的保護性能。 表3：SPM 45 (500W 至 2.2kW)
DIP-S6/ DIP-S用于200W至1.1kW的白家電 DIP-S6/DIP-S產(chǎn)品比SPM 45系列功率密度更高，且內(nèi)置的驅動芯片可實現(xiàn)直通保護，當控制型號將一個橋臂的上下管同時導通時，DIP-S6/DIP-S產(chǎn)品將屏蔽其中一個信號，避免橋臂直通損壞模塊。 功率因數(shù)校正(PFC)模塊 在PFC模塊領域，安森美半導體提供適用于無橋PFC、升壓PFC和交錯并聯(lián)PFC等各種PFC拓撲的產(chǎn)品，高度集成功率器件驅動電路，內(nèi)置熱敏電阻，從而提高功率密度，易于PCB布局和設計，電流等級從20A到75A全部覆蓋。 表4：安森美半導體提供適用于各種PFC拓撲的模塊
值得一提的是，安森美半導體最新的交錯式并聯(lián)功率因數(shù)校正模塊NFL25065L4B，其功率器件部分內(nèi)置了兩顆第四代短路耐受能力的IGBT、兩顆碳化硅(SiC)二極管及驅動芯片，無需客戶再進行驅動電路設計，并集成了單相整流橋二極管，同時使用熱敏電阻對殼溫進行探測，具備優(yōu)化的電磁兼容性能，單個IGBT功耗和在實際負載工作條件下的殼溫都較前代FPAM50LH60降低，且導通時的電流和電壓振鈴都減小，關斷時的拖尾電流明顯改善，損耗更小。 SIP方案廣泛用于200 W至1kW的工業(yè)變頻器和泵 SIP系列覆蓋600 V、5A/10A/15A額定值，新的SIP-K采用新的IGBT 及 FRD 工藝、第3代溝槽IGBT、極快速二極管，和IMST基板技術，比現(xiàn)有SIP 方案實現(xiàn)更小的封裝尺寸，且引腳定義相同，易于替代，廣泛用于工業(yè)變頻器和泵。 SPM8、SPM5和SPM7用于低于200 W的中小功率等級的白家電 針對冰箱、洗衣機、洗碗機和風扇風機在內(nèi)的低于200W的中小功率等級，安森美半導體提供SPM8、SPM5和SPM7產(chǎn)品，其緊湊化設計可實現(xiàn)產(chǎn)品的高功率密度需求，最小的SPM7產(chǎn)品將6個MOS、4個驅動芯片和眾多外圍電路集成在一個拇指蓋大小的模塊中，將風扇電機的物理結構與驅動設計合二為一。 總結 安森美半導體提供1200V和650V/600V全系列的IPM產(chǎn)品，最高功率等級7.5kW，滿足工業(yè)電機驅動、暖通空調(diào)(HVAC)、工業(yè)逆變、泵、工業(yè)風扇、白家電等各種應用需求，并針對新興工業(yè)應用更緊湊和更高能效的趨勢持續(xù)開發(fā)新的產(chǎn)品，基于新一代溝槽型的短路耐受IGBT技術、先進的DBC和IMST基板技術及豐富的封裝，提供更高的能效、功率密度、熱性能和可靠性，助力提升工業(yè)系統(tǒng)能效。而且，安森美半導體的IPM封裝和晶圓基地遍布全球，并不斷擴大相關的晶圓和封測產(chǎn)能，以滿足日益增長的客戶需求。 |
