IPM（智能功率模块）是一种先进的功率开关器件，兼有GTR（大功率晶体管）高电流、低饱和电压和高耐压的优点，以及MOSFET（场效应晶体管）高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。 而且IPM内部集成了逻辑、控制、检测和保护电路，使用起来方便，不仅减少了系统的体积，缩短了开发时间，也增强了系统的可靠性，适应了当今功率器件的发展方向，IPM在功率电子领域得到了越来越广泛的应用。 日本三菱公司的模块代表当今模块技术的发展水平。该公司20世纪80年代末就致力于研究开发代智能保护功能的功率模块，目前已生产出用于110KW变频器的IPM模块，居世界领先水平。
董育铭
下图1为型号为PM10CSJ060（VCES＝600V，IC＝10A）的六单元IPM原理图。其拓扑结构如图2。模块中封装了6个IGBT，模块内部也集成了对各个IGBT的驱动及保护电路。P、N为
直流输入或输出，U、V、W为三相输入或者输出。VUP1-VUPC,VVP1-VVPC, VWP1-VWPC, VN1-VNC模块内部电源，典型值为15V，工作时应该在13.5 V雨生红球藻养殖～16.5 V之间。UFO,VFO,WFO和FO分别为相应的故障输出引脚。UP、WP、VP大容量锂离子电池、 UN、WN、VN分别为对应的IGBT控制引脚。原油脱硫剂
图1.PM10CSJ060（六单元IPM原理图）
图2. 六单元IGBT拓扑结构图
需要注意的是，模块要求U,V,W三相的上桥臂驱动电源必须由3个相互隔离的独立电源供电，U,V,W三相的下桥臂公用美国zo0人与人x1个驱动电源。驱动电源均为+15V电源。直流母线电压即P,N间的电压推荐不高于450V。在25℃时，功耗不大于39W。工作环境温度范围为-20～+100℃。高速IPM器件的光耦一般接成如图
图中对驱动隔离光耦本身有一定的要求,一般－ <0.8μs, CMMR>10kV/μs,同时应在IPM的控制电源上加一个10μF的低感高频退耦电容。而且图5中控制信号输入端的上拉电阻R应该足够小以避免高阻抗IPM输入端拾取噪声,又要足够大使得高速光耦在推荐的最大电压下仍能可靠的控制IPM。本设计中选择的驱动隔离光耦为HCPL4504是美国安捷伦公司专为IPM等功率器件设计的光电隔离接口芯片，其－ <0.3μｓ，内部集成高灵敏度光传感器，极短的寄生延时为IPM应用中的高速开关的死区时间确保了安全，是功率器件接口的完美解决方案。
旋转喷嘴相对来说对故障输出光耦要求不是很严格，所以采用价格较低的PC817。连接如下图：
IPM电源采用三菱公司为其设计的电源。
接线参考图
IPM的保护功能
保护电路可以实现控制电压欠压保护、过热保护、过流保护和短路保护。如果ＩＰＭ模块中有一种保护电路动作，ＩＧＢＴ栅极驱动单元就会关断门极电流并输出一个故障信号（ＦＯ）。各种保护功能具体如下：
（１）控制电压欠压保护（ＵＶ）：ＩＰＭ使用单一的＋１５Ｖ供电，若供电电压低于１２．５Ｖ,且时间超过ｔｏｆｆ＝１０ｍｓ，发生欠压保护，封锁门极驱动电路，输出故障信号。
（２）过温保护（ＯＴ）：在靠近ＩＧＢＴ芯片的绝缘基板上安装了一个温度传感器，当ＩＰＭ温度传感器测出其基板的温度超过温度值时，发生过温保护，封锁门极驱动电路，输出故障信号。
（３）过流保护(ＯＣ)：若流过ＩＧＢＴ的电流值超过过流动作电流，且时间超过ｔｏｆｆ，则发生过流保护，封锁门极驱动电路，输出故障信号。为避免发生过大的di/dt，大多数ＩＰＭ采用两级关断模式，过流保护和短路保护操作可参见图３。其中，ＶＧ为内部门极驱动电压，ＩＳＣ为短路电流值，ＩＯＣ为过流电流值，ＩＣ为集电极电流，ＩＦＯ为故障输出电流。
实验设计
1. 单个IGBT实验测试
用函数发生器产生15kHz的脉冲，接入IPM控制信号引脚UP，U、P两端分别接入强电回路。
1） 负载为纯电阻负载
2） 负载为感性负载
2.单相桥式PWM逆变电路
3.三相桥式PWM逆变电
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