在消費類和通用工業應用中，為小型交流電動機設計逆變器的設計師面臨著日益嚴峻的效率、可靠性、尺寸和成本限制。傳統上，許多小型逆變器設計采用分立功率器件封裝以及實現接口、驅動和保護功能所需的輔助組件。

　　采用這種方法，需要相對較大且復雜的PCB設計，以滿足驅動器和分立功率器件組合的所有間距和布局要求。另一個同樣令人困惑的問題是，當驅動器和功率器件的特性不匹配時，如何保持一致的性能和可靠性。解決這些問題的替代方案是使用集成功率模塊，該模塊包含所有所需的功率器件，并配備匹配的柵極驅動器和集成低壓和高壓IC(LVIC & HVIC)的保護功能。最后，完全集成的封裝解決方案有助于減少庫存處理，并與分立解決方案相比，縮短組裝時間。

　　基于智能功率模塊(IPM)方法的成功，三菱電機于1997年首創了DIPIPM?概念，采用裸功率芯片和LV/HVICs的緊湊型轉移模塑引線框架設計，以保持優化和一致可靠的性能，同時滿足模塊的低成本要求。

　　最近，三菱電機擴展了其產品系列，推出了表面貼裝的SP2SK模塊和高電流額定的大型DIPIPM+，其轉移模塑IPM產品線覆蓋了從數十瓦特到超過12千瓦的功率范圍，如圖1所示。

圖1

　　拓撲和保護功能

　　低功率范圍內的硬開關電機驅動器拓撲大致相似。為實現成本和可靠性的最佳平衡，所使用的半導體數量應盡可能少。在幾乎所有類型的伺服驅動、家電逆變器、風扇逆變器和泵逆變器中，解決方案都是使用絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的三相全橋。相比于MOSFET技術，IGBT的優勢在于其高耐壓能力與較低的導通損耗相結合。

　　圖 2 顯示了超小型 DIPIPM? 系列中示例性使用的拓撲結構。

圖2

　　消費品和工業產品市場正變得越來越活躍。智能家居技術趨勢以及工業 4.0 (IoT) 要求促使設計人員在短時間內以更具成本效益的方式開發下一代逆變器。三菱電機的傳遞模塑模塊憑借其高度集成、易于實施和具有成本競爭力的解決方案特性在市場上表現出色。由于模塊外形緊湊、引腳設計精巧、間隙和爬電距離設計合理，它們可以縮小逆變器尺寸。此外，不同系列的產品線提供了設計可擴展平臺逆變器的可能性，因為每個系列都有多個額定電流可供選擇。提供的阻斷電壓為 600V 和 1200V，涵蓋了常用的單相和三相應用。憑借 UL 認可的隔離熱接口(額定值為 2.5kV(SP2SK 模塊為 1.5kV)和低熱阻抗)，用戶安全設計的工作量減少了，同時也滿足了工業用途的更高要求。此外，使用有機材料可大大降低模塊中的機械應力，因為與陶瓷材料相比，有機材料的熱膨脹系數更匹配。對于高功率額定值，模塊中模制了一個額外的內部散熱器，以實現更好的散熱效果。使用有機材料后，模塊中的機械應力大大降低，因為與陶瓷材料相比，有機材料的熱膨脹系數更匹配。對于高功率額定值，模塊中模制了一個額外的內部散熱器，以實現更好的散熱效果。使用有機材料后，模塊中的機械應力大大降低，因為與陶瓷材料相比，有機材料的熱膨脹系數更匹配。對于高功率額定值，模塊中模制了一個額外的內部散熱器，以實現更好的散熱效果。

圖3

　　三菱電機的模塊由六個帶獨立續流二極管的 IGBT 或六個反向傳導 IGBT (RC-IGBT)組成。為了便于控制 IGBT，集成了一個或三個高壓側驅動器 IC、一個低壓側驅動器 IC 以及三個帶限流電阻的自舉二極管(具體取決于系列)。由于與 HVIC 集成的電平轉換器，三菱電機的傳遞模塑模塊可由單個 15V 電源供電，并且可由 MCU 直接控制，無需進行電流隔離來控制高壓側開關。所有芯片都直接安裝在引線框架上，無需在模塊內部使用 PCB，從而提供市場領先的終身性能。

　　低側 IGBT 的發射極處于開路狀態，因此可以使用分流電阻對每個電機單相進行獨立電流測量。由于可以獨立檢測三相電流，因此用戶的控制框架中可以使用最先進的無位置傳感器機器控制。電流測量分流器的輸出信號還用于內部短路保護，從而防止模塊在短路安全工作區 (SCSOA) 之外運行。此外，這些模塊還集成了具有線性溫度-電壓依賴性的溫度輸出，從而易于實現狀態監控，并提供了集成動態控制降額和可選過熱保護的可能性。

　　三菱電機所有離開生產線的傳遞模塑模塊均經過靜態和動態電氣特性測試，并經過電感負載功能測試，這有助于確保交付的產品達到高質量。所有結果均記錄在工廠的單獨生產線末端測試報告中。

　　電機逆變器的應用范圍十分廣泛。三菱電機提供不同的產品組合，并針對每種需求提供最佳解決方案。

　　外形最小的模塊是表面貼裝 SP2SK 模塊。除了 DIPIPM 系列的常見保護功能外，還集成了聯鎖保護功能，防止高低側開關打開時發生臂擊穿。由于使用了 RC-IGBT，該模塊體積小巧，非常適合洗碗機或風扇等低功率至單相應用。

　　如果目標是更高的額定功率，SLIMDIP 封裝是最佳選擇。除了使用相同的 RC-IGBT 技術外，它還通過通孔技術提供出色的緊湊性。它滿足家用電器中使用的價格敏感型平臺逆變器的要求，功率范圍在 0.5kW 至 1.5kW 之間，結合先進的引腳設計，大大縮短了上市時間。

　　憑借超小型 DIPIPM 封裝，三菱電機為傳遞模塑 IPM 模塊樹立了市場標準。它涵蓋了廣泛的電流額定值范圍，允許精確選擇最適合的模塊。作為亮點，除了硅 IGBT 和硅 MOSFET 型號之間的選擇外，還有兩種 SiC MOSFET 模塊可供選擇，這些模塊基于三菱電機在碳化硅方面的長期經驗。

　　Mini DIPIPM 封裝由于封裝更大，因此散熱效果更好，因此功率更高。此外，增加的引腳距離允許在某些型號中使用 1200V IGBT。

圖4

　　大型 DIPIPM? 封裝適用于空間有限且優先采用 PCB 設計的高功率逆變器。阻斷電壓為 600V 和 1200V，電流范圍寬。

　　DIPIPM+ 和大型 DIPIPM+ 是最新開發成果之一。該封裝基于三菱電機的經驗和知識，包含三相整流器、三相全橋和可選制動 IGBT。該封裝具有最高的集成度和緊湊性，是為用戶提供最完整解決方案的封裝，可縮短元件決策過程和壽命評估。

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