AMEYA360代理丨ROHM IGBT基础篇：什么是IGBT IPM（Intelligent Power Module）？有哪些优点，适用范围和应用？

　　AMEYA360 为罗姆(ROHM)官方授权代理，深耕功率半导体赛道，可面向客户提供罗姆全系列 IGBT、SiC 器件、MOSFET 等功率产品原厂选型支持、样品申请服务与长期稳定的供应链保障。在电力电子系统中，IGBT 是不可或缺的核心功率器件，广泛应用于新能源汽车、光伏储能、工业变频、家电逆变、轨道交通等高电压、大功率场景。不少工程师在方案前期选型阶段，常会对比 IGBT、MOSFET、双极晶体管的特性差异，权衡器件取舍。而在 IGBT 产品大家族里，除分立器件之外，集成化的 IGBT IPM 智能功率模块也是家电、小工业电机场景里高频选用的方案。接下来我们就从定义、引脚、工作原理、器件横向对比、应用边界等维度，带大家系统认识这款经典集成功率器件 ——IGBT IPM。

　　什么是IGBT IPM(Intelligent Power Module)?

　　IPM是“Intelligent Power Module”的缩写，IPM是集成了IGBT、MOSFET等元器件单体(分立产品)与驱动电路、保护电路等电路的模块的统称。因其驱动条件和保护功能根据所搭载的功率元器件进行了优化，且易于使用，故被称为“IPM”，一种智能(Intelligent)的功率模块(Power Module)。

　　功率元器件的主要形态包括元器件单体(分立产品)、功率模块和IPM。功率模块和IPM之间的区别在于，功率模块是将多个分立元器件组合在一个封装中的产品，驱动电路和保护电路需要另备。

　　而IPM，下面给出了由6个IGBT和三相栅极驱动器组成的逆变器结构的IGBT IPM的框图以及封装示例，这是最常见的IPM。在该示例中，还内置了用来驱动高边N沟道IGBT的自举二极管和再生用的快速恢复二极管。

　　IGBT IPM的优点

　　IGBT IPM不仅内置IGBT器件还内置了驱动电路和保护电路等，因此具有以下优点：

　　使用分立产品进行电路设计时，需要具备处理功率元器件的专业技术技巧，而IPM中已经内置了功率元器件并融入了其驱动技术技巧，简单易用。

　　由于IPM已针对功率元器件和驱动电路进行了优化，其工作与特性得到保证，因而可使应用产品的外围电路设计更加容易，并且节省时间。

　　内置多种所需的保护功能，可以安全地构建处理大功率的应用产品。

　　由于不仅考虑了电气特性，还考虑了热和EMC相关的特性，因此可以避免采用分立产品进行设计时的电路板设计和元器件安装相关的各种问题，可靠性更高。

　　在分立结构中，IGBT和IC由于是各自独立的封装，所以需要相应的电路板面积，而IPM基本上已经将裸芯片直接安装在模块电路板上了，体积更小，更节省空间，因此可以缩小电路板尺寸、提高效率并简化电路板布线。

　　由于是模块，因此部件数量仅为1个，有助于提高系统的可靠性。

　　可以说，相比使用分立产品的设计，使用IPM进行设计具有很多优点，如果一定要列举缺点的话，因其规格和特性是固定的，故不适合单独调整等定制化应用。但是，IPM的规格是在假设主要应用和近似应用的情况下设定的，其原本的使用方法就是根据用途选择合适的产品。

　　IGBT IPM的适用范围和应用

　　IGBT IPM中很受欢迎的产品是由三相栅极驱动器和6个IGBT组合而成的三相逆变器结构的产品。IPM已经开始应用于空调等家用电器中，已有几十瓦级到几千瓦级的各种IPM产品，适用于风扇电机和压缩机电机等各种应用。从家电到小型工业电机，IGBT IPM的应用领域非常广泛。

　　下图是从IGBT等功率器件的输出容量和工作频率角度来看的适用范围和适用应用的示意图。通常，IGBT IPM适用的应用领域主要是IGBT模块应用领域中输出容量较低的几kVA以下的范围。

　　如图所示，IGBT IPM的适用领域与IGBT分立产品和Si MOSFET有重叠的区域。在决定选用哪种功率元器件时，需要考虑“IGBT IPM的优点”中介绍过的内容、以及分立解决方案的优势等，从中选择最有效的方案。

从输出容量和工作频率的角度看各种功率元器件适用范围和应用产品(示意图)

　　对于家电变频、小型工业驱动等追求快速落地、高可靠性的项目，IGBT IPM 是性价比很高的集成化方案。AMEYA360 作为 ROHM 授权代理，可提供罗姆全系 IGBT IPM、分立 IGBT、SiC、MOS 器件的选型资料、参数核对与样品对接服务，助力工程师完成功率方案选型、缩短研发周期，稳定供应链交付。