在消费类和通用工业应用中，为小型交流电动机设计逆变器的设计师面临着日益严峻的效率、可靠性、尺寸和成本限制。传统上，许多小型逆变器设计采用分立功率器件封装以及实现接口、驱动和保护功能所需的辅助组件。

　　采用这种方法，需要相对较大且复杂的PCB设计，以满足驱动器和分立功率器件组合的所有间距和布局要求。另一个同样令人困惑的问题是，当驱动器和功率器件的特性不匹配时，如何保持一致的性能和可靠性。解决这些问题的替代方案是使用集成功率模块，该模块包含所有所需的功率器件，并配备匹配的栅极驱动器和集成低压和高压IC(LVIC & HVIC)的保护功能。最后，完全集成的封装解决方案有助于减少库存处理，并与分立解决方案相比，缩短组装时间。

　　基于智能功率模块(IPM)方法的成功，三菱电机于1997年首创了DIPIPM™概念，采用裸功率芯片和LV/HVICs的紧凑型转移模塑引线框架设计，以保持优化和一致可靠的性能，同时满足模块的低成本要求。

　　最近，三菱电机扩展了其产品系列，推出了表面贴装的SP2SK模块和高电流额定的大型DIPIPM+，其转移模塑IPM产品线覆盖了从数十瓦特到超过12千瓦的功率范围，如图1所示。

图1

　　拓扑和保护功能

　　低功率范围内的硬开关电机驱动器拓扑大致相似。为实现成本和可靠性的最佳平衡，所使用的半导体数量应尽可能少。在几乎所有类型的伺服驱动、家电逆变器、风扇逆变器和泵逆变器中，解决方案都是使用绝缘栅双极晶体管(IGBT)的三相全桥。相比于MOSFET技术，IGBT的优势在于其高耐压能力与较低的导通损耗相结合。

　　图 2 显示了超小型 DIPIPM™ 系列中示例性使用的拓扑结构。

图2

　　消费品和工业产品市场正变得越来越活跃。智能家居技术趋势以及工业 4.0 (IoT) 要求促使设计人员在短时间内以更具成本效益的方式开发下一代逆变器。三菱电机的传递模塑模块凭借其高度集成、易于实施和具有成本竞争力的解决方案特性在市场上表现出色。由于模块外形紧凑、引脚设计精巧、间隙和爬电距离设计合理，它们可以缩小逆变器尺寸。此外，不同系列的产品线提供了设计可扩展平台逆变器的可能性，因为每个系列都有多个额定电流可供选择。提供的阻断电压为 600V 和 1200V，涵盖了常用的单相和三相应用。凭借 UL 认可的隔离热接口(额定值为 2.5kV(SP2SK 模块为 1.5kV)和低热阻抗)，用户安全设计的工作量减少了，同时也满足了工业用途的更高要求。此外，使用有机材料可大大降低模块中的机械应力，因为与陶瓷材料相比，有机材料的热膨胀系数更匹配。对于高功率额定值，模块中模制了一个额外的内部散热器，以实现更好的散热效果。使用有机材料后，模块中的机械应力大大降低，因为与陶瓷材料相比，有机材料的热膨胀系数更匹配。对于高功率额定值，模块中模制了一个额外的内部散热器，以实现更好的散热效果。使用有机材料后，模块中的机械应力大大降低，因为与陶瓷材料相比，有机材料的热膨胀系数更匹配。对于高功率额定值，模块中模制了一个额外的内部散热器，以实现更好的散热效果。

图3

　　三菱电机的模块由六个带独立续流二极管的 IGBT 或六个反向传导 IGBT (RC-IGBT)组成。为了便于控制 IGBT，集成了一个或三个高压侧驱动器 IC、一个低压侧驱动器 IC 以及三个带限流电阻的自举二极管(具体取决于系列)。由于与 HVIC 集成的电平转换器，三菱电机的传递模塑模块可由单个 15V 电源供电，并且可由 MCU 直接控制，无需进行电流隔离来控制高压侧开关。所有芯片都直接安装在引线框架上，无需在模块内部使用 PCB，从而提供市场领先的终身性能。

　　低侧 IGBT 的发射极处于开路状态，因此可以使用分流电阻对每个电机单相进行独立电流测量。由于可以独立检测三相电流，因此用户的控制框架中可以使用最先进的无位置传感器机器控制。电流测量分流器的输出信号还用于内部短路保护，从而防止模块在短路安全工作区 (SCSOA) 之外运行。此外，这些模块还集成了具有线性温度-电压依赖性的温度输出，从而易于实现状态监控，并提供了集成动态控制降额和可选过热保护的可能性。

　　三菱电机所有离开生产线的传递模塑模块均经过静态和动态电气特性测试，并经过电感负载功能测试，这有助于确保交付的产品达到高质量。所有结果均记录在工厂的单独生产线末端测试报告中。

　　电机逆变器的应用范围十分广泛。三菱电机提供不同的产品组合，并针对每种需求提供最佳解决方案。

　　外形最小的模块是表面贴装 SP2SK 模块。除了 DIPIPM 系列的常见保护功能外，还集成了联锁保护功能，防止高低侧开关打开时发生臂击穿。由于使用了 RC-IGBT，该模块体积小巧，非常适合洗碗机或风扇等低功率至单相应用。

　　如果目标是更高的额定功率，SLIMDIP 封装是最佳选择。除了使用相同的 RC-IGBT 技术外，它还通过通孔技术提供出色的紧凑性。它满足家用电器中使用的价格敏感型平台逆变器的要求，功率范围在 0.5kW 至 1.5kW 之间，结合先进的引脚设计，大大缩短了上市时间。

　　凭借超小型 DIPIPM 封装，三菱电机为传递模塑 IPM 模块树立了市场标准。它涵盖了广泛的电流额定值范围，允许精确选择最适合的模块。作为亮点，除了硅 IGBT 和硅 MOSFET 型号之间的选择外，还有两种 SiC MOSFET 模块可供选择，这些模块基于三菱电机在碳化硅方面的长期经验。

　　Mini DIPIPM 封装由于封装更大，因此散热效果更好，因此功率更高。此外，增加的引脚距离允许在某些型号中使用 1200V IGBT。

图4

　　大型 DIPIPM™ 封装适用于空间有限且优先采用 PCB 设计的高功率逆变器。阻断电压为 600V 和 1200V，电流范围宽。

　　DIPIPM+ 和大型 DIPIPM+ 是最新开发成果之一。该封装基于三菱电机的经验和知识，包含三相整流器、三相全桥和可选制动 IGBT。该封装具有最高的集成度和紧凑性，是为用户提供最完整解决方案的封装，可缩短元件决策过程和寿命评估。

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