因为世界各国赓续存眷节能问题，使节能型花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，白家电扇计的挑衅包含尺寸、散热、靠得住性、噪声及外不雅设计等。如今，在白家电扇计中具有明显节能、低噪声和优良变速机能等特点的无刷直流(BLDC)电机(或称“马达”)应用越来越广泛。据统计，高等电冰箱中可能会应用5个或以上电机，空调的室外机及室内机各应用2个，洗衣机/烘干机、洗碗机等平日也会应用2个电机，这就须要高能效的电机驱动/控制筹划。

变频器技巧的开辟旨在高能效地驱动用于工业及家用电器的电机。此技巧请求像绝缘门双极晶体管(IGBT)、快速恢复二极管(FRD)这类的功率器件，以及控制IC和无源元件。智能功率模块(IPM)将这些元器件高密度贴装封装在一路(见图1)，高能效地驱动电机，合营白家电对低能耗、小尺寸、轻重量及高靠得住性的请求。IPM内置高击穿电压的驱动器IC、高击穿电压及大年夜电流IGBT、快速恢复二极管、门极电阻、用于驱动上边IGBT及IGBT门极电阻的启动二极管、用于检测发烧的热敏电阻、用于过流保护的分流电阻等，用于变频器电路。IPM供给低损耗，包含多种封装类型，电流范围宽。

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安森美半导体应用于白家电的变频器智能功率模块(IPM)技巧及筹划

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安森美半导体变频器IPM技巧特点及优势

安森美半导体积极推动高能效立异，推出了用于工业及花费应用包含白家电电机控制及驱动的一系列新的IPM产品，能驱动大年夜10 A至50 A输出负载电流。这系列IPM产品相配宽广声威的分立电机控制元器件(包含电机控制器、IGBT及MOSFET)，为客户供给更多的选择。

安森美半导体是全球第一家开辟出变频器IPM应用绝缘金属基板技巧(IMST?)基板技巧的公司。此技巧在铝板，也就是在金属基板前次建电子电路。IMST技巧使多种元件可以或许封装在同一个模块IC中，包含电阻和电容等分立无源元件、二极管和晶体管等分立有源元件，以及更复杂的IC或专用集成电路(ASIC)，如门极驱动器、数字旌旗灯号处理器(DSP)、逻辑元件等。IMST也能使功率输出电路、控制电路及其外围电路贴装在雷同基板上。

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图3中大年夜底到顶的典范横截面显示供给极佳热机能和机械机能的高热导率铝基板，覆盖在铝基板膳绫擎的是绝缘层，再膳绫擎是用于电气布线的铜箔。这横截面图也揭示了IMST技巧的一项独特特点，那就是不存在任何用作绝缘体或机械基板的陶瓷层。是以，IMST技巧的接地机能优于任何基于陶瓷的混淆电路。贴装在功率模块上的元器件可能会碰到焊点靠得住性的问题：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。为了进步靠得住性，安森美半导体应用嵌件(over-molding)技巧，加强机忻魅粘合性。这就大年夜幅加强靠得住性，减小焊点的机械应力。是以，安森美半导体基于IMST技巧的IPM具构造上的优势。

把安森美半导体的IPM所采取的IMST构造与竞争公司的框架构造比较(见图4)，可以看出竞争公司应用的框架(frame)构造因为构造和布线问题，难于集成片式电阻及片式电容等无源元件。但安森美半导体的IPM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电阻，可以或许减小模块尺寸并削减元器件数量。

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不仅如斯，跟分立器件筹划比拟，安森美半导体IPM应用的IMST技巧还供给更灵敏、更高精度的温度检测，实现更靠得住的散热保护。IMST技巧可以或许大年夜铝板的高热传导率受益。热保护取决于控制器件检测到热变更的距离和时光。分立器件筹划的温度检测距离较远，导致检测延迟。IMST技巧在模块中内置热敏电阻，故以高度受控的办法监测检测时光及针对快速发烧事宜的灵敏度，因而延迟时光短，检测机能高，供给靠得住的散热保护，拜见图5。
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MST技巧的另一项重要优势是其电路功能。因为内置了用于检测电流的分流电阻，就可以在不跨越3微秒时光内实现短路保护，因为用于电流保护的元件在模块内的构造地位很近。安森美半导体的IMST技巧可以或许将不合元器件贴装在PCB上，是以，可以或许减小PCB，使PCB易于设计，缩短终端产品的设计时光。

安森美半导体的IMST IPM可以或许赞助大年夜幅削减元件数量，赞助降低体系总成本。。以安森美半导体的STK551U362A-E IPM为例，仅需电容、电阻及二极管等外围元件11颗，而雷同功能的竞争产品的外围元件数量可能高达23颗。

其它的IMST IPM优势，还包含噪声克制、降低浪涌电压等。降低电机噪声是白家电扇计工程师面对的设计挑衅之一。安森美半导体的IMST技巧有效降低开关EMC/EMI噪声，因为铝金属基板与铜箔图案之间的绝缘树脂产生了分布式电容。此外，像IPM如许的高压、大年夜电流器件，在进行脉宽调制(PWM)开关工作时代，开关关断时会产生由构造及绕线中心生电陶染致的瞬态高压尖峰。但IMST基板本质上会克制高压并降低噪声，因为模块内的布线经由了猜测试，固有寄生参数极小，可以或许降低浪涌电压。

安森美半导体的IPM在能效机能方面则更有优势。在雷同前提下的测试结不雅显示，安森美半导体的IPM模块的能耗更低，能效赶过10%甚至更高。更高能效的筹划在本质上赞助减小散热片尺寸，晋升靠得住性，解决白家电的设计挑衅。

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安森美半导体的IPM 采取单列直插式封装(SIP)型封装，这种封装供给贴装的灵活性，可以或许以引线成形方法将模块程度或垂直贴装。采取垂直贴装时，因为占位面积及PCB面积响应较少，故供给空间的优势。SIP构造简化构造，有利于缩短PCB设计时光。安森美半导体为相符不合的客户需求，也筹划供给双列直插封装(DIP)封装的IPM。

安森美半导体变频器IPM产品声威

安森美半导体供给一系列立异的IPM，既包含单分流电阻型，也包含3分流电阻型。公司的立异、智能及高集成度的筹划，赞助设计工程师解决他们面对的挑衅。此外，安森美半导体的产品知足UL标准认证请求，可赞助客户缩短设计及评估时光。

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总结：

安森美半导体基于IMST技巧的IPM供给多重技巧优势，解决白家电扇计工程师的各类设计问题。因为设计紧凑、占位面积少的IPM模块集成了多种内置特点及智能功能，工程师可以简化设计、减小电路板空间、晋升靠得住性、削减元器件数量及降低元器件总成本。