讲座导语@@
DIPIPMTM是@@双列直插型智能功率模块@@@@@@的简称@@，由三菱电机于@@1997年正式推向市场@@，迄今已在家电@@、工业和汽车空调等领域获得广泛应用@@。本讲座主要介绍@@DIPIPMTM的基础@@、功能@@、应用和失效分析技巧@@，旨在帮助读者全面了解并正确使用该产品@@。
1.2 . IGBT/IPM/DIPIPMTM定义及@@应用基础@@（2）
1.2.3. IGBT模块@@定义及@@应用基础@@@@
所谓@@IGBT模块@@就是@@把两个@@或@@两个@@以上的@@IGBT芯片按照一定的拓扑结构进行连接@@，与@@辅助电路一起被封装到同一绝缘树脂外壳内而形成的@@IGBT组件@@。与@@分立@@@@的@@IGBT相比@@，具有体积小@@､重量轻@@､结构紧凑@@@@､可靠性高@@､外部接线简单@@､便于维修安装的诸多优点@@，同时@@IGBT模块@@封装的标准化设计使用户在选用@@IGBT模块@@时自由度更大@@。IGBT模块@@在中大功率的电力变换装置中占有主要地位@@。图@@9､图@@10分别是@@@@2单元@@及@@@@6单元@@IGBT模块@@的图@@片@@及@@拓扑结构图@@@@。
相比@@较分立@@@@IGBT，采用@@IGBT模块@@的电力变换装置在集成度@@､结构的紧凑@@性@@､安装的维修便利方面有了很大提高@@@@，同时@@由于@@内部封装的多个@@@@IGBT共用同一散热器@@，因此在散热器设计方面@@，与@@分立@@@@IGBT相比@@难度较低@@，由图@@@@11可以看出@@，整个@@@@IGBT模块@@可以和整流桥共用一个@@散热器@@，散热系统简单@@､紧凑@@。但在驱动电路@@设计@@方面与@@分立@@@@@@IGBT相比@@没有明显改善@@，图@@12是@@光耦驱动的@@IGBT模块@@的驱动示意图@@@@，IGBT模块@@驱动需要设计较为复杂的驱动及@@保护电路@@､需要较长的设计及@@验证时间@@。在发生过流@@､短路@@､欠压@@､过温等故障时@@，若不能及@@时保护@@，IGBT模块@@会发生损坏@@@@，严重影响电力变换装置的可靠性@@，这也限制了@@IGBT模块@@在某些需要高可靠性领域的应用@@。
1.2.4. IPM定义及@@应用基础@@
IPM即@@Intelligent Power Module(智能功率模块@@@@@@)的缩写@@，它是@@通过优化设计将@@@@IGBT连同其驱动电路@@和多种保护电路封装在同一模块@@内@@，使电力变换装置的设计者从繁琐的@@IGBT驱动和保护电路设计@@中解脱出来@@，大大降低了功率半导体器件的应用难度@@，缩短了设计周期@@，同时@@提高@@了系统的可靠性@@。
IGBT从诞生之日起就在电力变换的各个@@领域发挥重要作用@@，从传统的家用电器@@､工业变频器@@､电源@@逆变器@@､电焊机等领域到新型的高铁@@､机器人@@､高压输变电@@､电动汽车等新型领域都能看到@@IGBT的身影@@，这些新型领域对于@@@@IGBT可靠性要求也越来越高@@，由于@@IGBT器件的固有特性@@，当出现过流@@､短路@@､过压时如不能及@@时保护@@，往往在十几微秒乃至数微秒内就会导致@@IGBT损坏@@，造成电力变换系统停机事故@@。为了解决@@IGBT在驱动保护@@､可靠性方面的不足@@，上世纪九十年代@@@@，三菱电机的工程师们提出了@@IPM的概念@@，把驱动和多种保护电路封装在同一模块@@@@，以改善@@IGBT驱动保护方面的不足@@。IPM首先在日本市场研发成功并量产@@，之后在工业变频器@@@@、伺服驱动器以及@@变频空调器上得到了广泛应用@@，获得了极大成功@@，成为又一种具有划时代意义的新型功率半导体器件@@。
下图@@@@13是@@IPM模块@@相较@@IGBT模块@@的主要技术@@改进点@@
由图@@@@13可以看出@@相比@@较@@IGBT模块@@，IPM应用过程中@@，不再需要用户自己设计驱动保护电路@@，IGBT的驱动及@@保护由@@IPM内部电路来完成@@。图@@14是@@一种@@两单元@@@@IPM模块@@图@@片@@及@@内部结构图@@@@@@。
IPM模块@@内置驱动保护电路@@, 驱动电路@@的内置@@，使用户在应用时@@，不必再设计需要正负电源@@的@@IGBT驱动电路@@，也不需要设计短路@@电流检测电路@@､过温保护电路@@，这将大大简化@@PCB设计时间@@，同时@@对整个@@@@电力变换装置的评估时间也大大缩短@@，有助于用户迅速推出新产品@@。除了短路@@保护@@､过温保护功能@@外@@，IPM还具有控制电源@@欠压@@保护@@､故障信号输出功能@@@@，完善的保护功能@@@@，使采用@@了@@IPM的电力变换装置的可靠性得到大幅提高@@@@。特别是@@对性能@@､可靠性要求高的领域@@，如电梯变频器@@､UPS电源@@､伺服控制器等都在广泛应用@@IPM。在散热设计上@@，IPM的内部@@IGBT单元@@可以共用同一散热器@@@@，并且内置@@IGBT芯片温度传感器@@，可以对@@6个@@IGBT芯片的温度进行实时监控@@，在发生过温时及@@时关闭@@IGBT并给出故障信号@@，从而使@@IPM在热设计方面比@@IGBT模块@@更可靠@@。IPM可靠性提高@@付出的代价是@@设计制造相对复杂@@，成本较高@@，图@@15是@@一种@@6单元@@IPM内部结构图@@@@。
1.2.5 . DIPIPMTM定义及@@特点@@
在第一讲中@@，我们了解了功率器件的分类及@@其发展的历史@@，在本讲中重点介绍了@@IGBT及@@IPM的概念@@､应用要点@@､分立@@IGBT→IGBT模块@@→IPM的进化过程@@。以上这些功率半导体器件基础知识的介绍@@，是@@为了更好地理解后面讲座中重点介绍的产品@@DIPIPMTM及@@其应用@@，DIPIPMTM是@@双列直插智能功率模块@@@@@@的英文缩写@@，可以说@@DIPIPMTM是@@一种@@小型化的@@IPM。它采用@@了压注模封装@@，内置了@@HVIC，外围电路变得更加简单而节约成本@@，与@@IPM相比@@拥有许多自己的特点@@，下图@@@@16给出了@@DIPIPMTM与@@IPM应用电路对比@@，对于@@DIPIPMTM其内置了@@@@HVIC,应用电路中不再需要光耦进行隔离@@，采用@@自举电路@@，只需要单路@@15V控制电源@@即@@可@@。图@@17给出了@@DIPIPMTM与@@IPM内部电路结构及@@优缺点对比@@，相比@@IPM，DIPIPMTM更易于设计使用@@，成本更低@@，特别适合大批量制造及@@应用@@。
DIPIPMTM的发展可以追溯到上世纪@@90年代@@，并且随着小功率变频应用的发展而不断发展壮大@@，特别是@@在变频家电领域@@，更是@@占据了极高的市场份额@@。接下来的讲座中@@，将重点围绕@@DIPIPMTM的发展历史@@→结构特点@@→选型原则@@→电路设计@@→评价方法@@→健康管理@@→生产管理@@→应用技巧等方方面面展开详细讨论@@，敬请期待@@…
本讲总结@@：
1） IGBT芯片是@@@@IGBT分立@@器件@@､IGBT模块@@､IPM､DIPIPMTM等关联器件的核心@@，要充分发挥器件的性能@@，需要更好地了解器件的开通特性和关断特性及@@这些特性与@@器件寄生参数之间的关系@@。
2） 对于@@分立@@@@IGBT的实际应用来说@@，驱动保护设计与@@散热设计是@@其中两个@@最重要的技术@@要点@@，对于@@器件的运行乃至电力变换装置的可靠性和寿命至关重要@@。
3） IGBT模块@@驱动需要设计较为复杂的驱动及@@保护电路@@､需要较长的设计及@@验证时间@@。
4） IPM是@@通过优化设计将@@IGBT连同其驱动电路@@和多种保护电路封装在同一模块@@内@@，大大降低了功率半导体器件的应用难度@@，缩短了设计周期@@，同时@@提高@@了系统的可靠性@@。
5） DIPIPM是@@双列直插智能模块@@的英文缩写@@，可以说@@DIPIPM是@@一种@@小型化的@@IPM，但与@@@@IPM相比@@，又有许多自己的特点@@，更易于使用@@，成本更低@@。
主要参考文献@@：
[1]袁立强@@，赵争鸣@@，宋高升@@，王正元@@；《电力半导体器件原理与@@应用@@》