一、概述

IPM（Intelligent Power Module）是“智能功率模块”的缩写，它是一种专门用于电力电子应用的集成电路模块。IPM集成了多种功能，主要包括功率半导体器件（如功率晶体管、IGBT等）、驱动电路、保护电路和其他辅助电路，使得这些组件能够协同工作，以控制和调节电力传输、变换和转换过程。

图1 IPM模块

而IPM是采用功率开关器件IGBT（绝缘栅双极型晶体管），具有GTR(大功率晶体管)高电流密度、低饱和电压和耐高压的优点，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。IPM内部集成了逻辑、控制、检测和保护电路，使用方便，不仅减小了系统的体积以及开发时间，也大大增强了系统的可靠性，适应了当今功率器件的发展方向——模块化、复合化和功率集成电路(PIC)，在电力电子领域得到越来越广泛的应用。

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。

图2 功率模块组成

二、IPM的主要特点

2.1高集成度：IPM将多个原本需要单独设计和安装的元件集成到一个模块中，大大减小了系统的体积和复杂度。

2.2设计紧凑：由于集成度高，IPM模块的设计更加紧凑，节省了宝贵的空间资源。

2.3高效能：通过优化设计和集成，IPM模块能够提供更高的转换效率和更低的能耗。

2.4强可靠性：内置的保护电路和监控功能能够实时监测系统的运行状态，并在出现异常时迅速采取措施，保护整个系统免受损害。

2.5易于使用：由于集成了多种功能，用户在使用IPM模块时无需再单独配置和调试各个组件，从而降低了使用的难度和成本。

三、IPM的应用领域

3.1电机驱动：在交流电机驱动器、直流电机驱动器等场合中，IPM模块能够提供精确的电流和电压控制，确保电机的高效运行。

3.2逆变器：在太阳能逆变器、UPS逆变器等领域中，IPM模块能够实现电能的双向转换，满足不同应用场景的需求。

3.3电源供应：在各类电源供应设备中，IPM模块能够提供稳定的电压和电流输出，保障设备的正常运行。

四、与其他相关技术比较

4.1与IGBT模块相比，IPM模块具有更高的集成度和更全面的保护功能。IGBT模块通常只包含IGBT晶体管及其驱动电路，而IPM模块则在此基础上集成了保护电路、电流和电压传感器等多种功能模块。

4.2与传统的分离式元件相比，IPM模块能够显著简化系统的设计和制造过程，提高生产效率和可靠性。

五、IPM应用示例

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。

半导体IPM智能功率模块的详解（基础篇）