白家电的变频器智能功率模块(IPM)技术及方案

《白家电的变频器智能功率模块(IPM)技术及方案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、白家电的变频器智能功率模块（IPM）技术及方案【大比特导读】如今，在片家电设计中具冇显着节能、低噪声和优异变速性能等特性的无刷直流（BLDC）电机（或称“马达”）应用越來越广泛。据统计，高档电冰箱中可能会使用5个或以上电机，空调的室外机及室内机各使用2个，洗衣机/烘干机、洗碗机等通常也会使用2个电机，这就需要高能效的电机驱动/控制方案。由于世界各国不断关注节能问题，使节能型消费类产品的需求持续上升，尤其是电冰箱、洗衣机和空调等白家电产品。除了节能，白家电设计的挑战包括尺寸、散热、可靠性、噪声及外

2、观设计等。如今，在白家电设计屮具有显着节能、低噪声和优界变速性能等特性的无刷直流（BLDC）电机（或称“马达”）应用越来越广泛。据统计，高档电冰箱中可能会使用5个或以上电机，空调的室外机及室内机各使用2个，洗衣机/烘干机、洗碗机等通常也会使用2个电机，这就需要高能效的电机駆动/控制方案。—X6除芦吸收电容启动电阻X3变频器技术的开发旨在高能效地驱动用于工业及家用电器的电机。此技术要求像绝缘门双极品体管仃GBT）、快速恢复二极管（FRD）这类的功率器件，以及控制TC和无源元件。智能功率模块仃PM）

3、将这些元器件高密度贴装封装在-•起（见图1）,高能效地驱动电机，配合白家电对低能耗、小尺寸、轻重量及高可靠性的要求。IPM内置高击穿电压的驱动器TC、高击穿电压及人电流TGBT.快速恢复二极管、门极电阻、用于驱动上边TGBT及TGBT门极电阻的启动二极管、用于检测发热的热敏屯阻、用丁•过流保护的分流电阻等，用于变频器屯路。IPM提供低损耗，包含多种封装类型，电流范围宽。■xsCX4IGBT/快速恢贸二极管（FRD）图1：典型变频器IPM将多种元器件封装为模块图2显示的是用于空调的典型电源电路模块

4、。在这个示例中，变频器IPM用于驱动空调压缩机及室外风扇。变频器TPM采用微控制器(MCU)来工作。IPM模块高速开关电源，提供更精密控制，实现更高能效的空调工作。煤声滤波器变»BIPMHW-•MR压缩机电机fit炉风由电机变»5SIPM微控制器(MCU)图2:用于空调的变频器IPM应用示例安森美半导体变频器IPM技术特征及优势安森美半导体积极推动高能效创新，推出了用于工业及消费应用包括白家电电机控制及驱动的一系列新的IPM产品，能驱动从10A至50A输出负载电流。这系列IPM产品相配宽广阵容的

5、分立电机控制元器件(包括电机控制器、IGBT及MOSFET),为客户提供更多的选择。安森美半导体是全球第一家开发出变频器TPM使用绝缘金属基板技术(TMST?)基板技术的公司。此技术在铝板，也就是在金属基板上搭建电子电路。TMST技术使多种元件能够封装在同一个模块TC中，包括电阻和屯容等分立无源元件、二极管和品体管等分立有源元件，以及更复杂的IC或专用集成电路(ASTC),如门极驱动器、数字信号处理器(DSP)、逻辑元件等oIMST也能使功率输出电路、控制电路及其外围电路贴装在相同基板上。Cop

6、perfoil(18pmtoTOjijd)Insdaonglayerandadh^srve(25iimto300

7、ini)Rgnor封装橫截面Mimnumplate(0,5mmto2mm»ornlumrtoOzwtdAJunwmAluminum黑thfck®"咖。boncingbondux)CWpaipftdtof/resistorSokferOutputpmFMSTsubstfdueCoppertoilpatternInsulatingFteatsinkSckierN

8、iplatingCorxkictingpaste图3:安森美半导体基于IMST技术的IPM结构示意图图3屮从底到顶的典型横截面显示提供极佳热性能和机械性能的高热导率铝基板，覆盖在铝基板上面的是绝缘层，再上面是用于电气布线的铜箔。这横截面图也揭示了IMST技术的一项独特特性，那就是不存在任何用作绝缘体或机械基板的陶瓷层。因此，IMST技术的接地性能优于任何基于陶瓷的混合电路。贴装在功率模块上的元器件可能会遇到焊点可靠性的问题：要么是在无源器件到基板的接口，要么是在裸片至基板的接口。为了提高可靠性，

9、安森美半导体使用嵌件(over-molding)技术，加强机械粘合性。这就大幅增强可靠性，减小焊点的机械应力。因此，安森美半导休基于IMST技术的IPM具结构上的优势。把安森美半导体的IPM所采用的IMST结构与竞争公司的框架结构比较(见图4),可以看岀竞争公司使用的框架(frame)结构因为布局和布线问题，难于集成片式屯阻及片式电容等无源元件。但安森美半导体的TPM可以在铝基板上直接贴装任何元器件，只需极少绕线。此外，还可以在板上贴装分流屯阻，能够减小模块尺寸并减少元器件数量。安森美半导体rT