IPM结构电路详细说明
日本三菱公司的IPM有四种电路形式，单管封装(H)、双管封装(D)、六合一封装(C)、七合一封装(R)，如图1所示。其中C型IR型是专为变频电源使用设计的。小功率的IPM使用多层环氧绝缘系统，中大功率的IPM使用陶瓷绝缘。
IPM有精良的内置保护电路以避免因系统失灵或过应力而使功率器件损坏，所设置的故障检测和速断装置允许在不牺牲可靠性的条件下，最大限度地利用功率元件的容量。内置保护功能的框图如图2所示：
如果IPM模块其中一种保护电路动作，IGBT的驱动单元就会关断IGBT，并输出一个故障信号(F0)。IPM的主要优点有：
（1）由于IPM集成了驱动和保护电路，使产品的设计变得相当容易，缩短了产品上市的时间。
（2）IPM结构和测试手段提高了系统的可靠性。
（3)由于IPM通态损耗和开关损耗都比较低，使得散热器减少，因而产品尺寸也减少。
（4）所有的IPM都采用同样的标准化与逻辑电平控制电路相连的栅控接口，在产品系列扩充时无须另行设计驱动电路。
（5）IPM在故障情况下具有自保护能力，减低了器件在开发和使用中过载情况下的损坏机会。
2.IPM的内置保护功能
D型IPM结构及IGBT 等效电路如图3所示，IPM的功能框图如图4所示。IPM内置了驱动和保护电路，而隔离接口电路需在应用中设计。IPM与普通的IGBT模块相比，IPM在系统性能及可靠性方面都有进一步的提高。IPM各种保护功能如下：
（1)控制电压欠电压( UV)保护。IPM使用单一的+15V供电，若供电电压低于+12. 5V，且欠压时间超过toff= 10ms，欠压保护动作，封锁栅极驱动电路，并输出故障信号。
（2)过温( OT)保护。在靠近IGBT芯片的绝缘基板上安装了一个温度传感器，当 IPM温度传感器检测出其基板的温度超过温度允许值时，过温保护动作，封锁栅极驱动电路，并
输出故障信号。
（3)过电流( OC)保护。若流过IGBT的电流值超过过流动作电流，且过电流时间超过设定的时间toff，则过电流保护动作，封锁栅极驱动电路，并输出故障信号。为避免在关断IGBT时发生过大的di/dt，大多数 IPM采用两级关断模式，过流保和短路保护工作波形如图5其中，VGE为IGBT的栅极驱动电压，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。
（4)短路( SC)保护。若负载发生短路或控制系统故障导致短路，流过IGBT的电流值超过短路动作电流，则短路保护立即动作，封锁栅极驱动电路，并输出故障信号。跟过流保护一样，为避免在关断IGBT时发生过大的di/dt，大多数 IPM采用两级关断模式。为缩短过流保护的电流检测和故障动作问的响应时间，IPM内部使用实时电流控制电路(RTC)，使响应时间小于100ns，从而有效抑制了电流和功率峰值，提高了保护效果。
当IPM发生UV、OC、OT、SC中任一故障时，其故障输出信号持续时间tfo为1.8ms（SC持续时间会长一些），此时间内IPM会封锁栅极驱动，关断IPM内的功率器件；故障输出信号持续时间结束后，IPM内部自动复位，栅极驱动通道开放。
IPM自身产生的故障信号是非保持性的，如果tfo结束后故障源仍旧没有排除，IPM 就会重复自动保护过程，反复动作。过电流、短路、过热保护动作都是非常恶劣的运行状况，应避免其反复动作，因此仅靠IPM内部保护电路还不能完全实现器件的自我保护。要使系统真正安全、可靠运行，需要辅助的外围保护电路。
