安森美半导体全面的IPM方案满足工业、汽车行业的不同需求

安森美半导体全面的IPM方案满足工业、汽车行业的不同需求

智能功率模块(IPM)，是指集成驱动和保护电路到单个封装的模块化方案，较分立方案减少占板空间，提升系统可靠性，简化设计和加速产品面市时间。安森美半导体凭借领先的硅和封装技术，提供同类最佳的IPM，产品阵容覆盖20 W～10 kW不同功率等级，应用于工业、汽车和消费等应用，具有显著的能效、尺寸、成本、可靠性等优势。

IPM技术趋势

根据具体应用需求，IPM可采用各种不同的晶圆技术如平面MOSFET、超结、场截止IGBT、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等，以及封装技术如扁平无引脚(QFN)、全塑(Full pack)、陶瓷基板、AI2O3、氮化铝(AIN)、绝缘金属基板技术(IMST)、直接键合铜(DBC)、单列直插(SIP)、二合一(PFC+变频器INVERTER)等，以尽量减小热阻，降低导通损耗和开关损耗，同时确保高集成度、高开关速度、高能效、高可靠性和出色的EMI性能。

600 V及1 200 V高功率的工业IPM方案

工业IPM主要应用于工业压缩机、泵、可变频驱动、电动工具等。预计此类市场未来3年的复合年增率(CAGR)为5.1%，增长较快，这主要归结于人工成本的不断上涨导致企业实现自动化的需求日趋强烈，而各项能源法规及测试标准如ErP、IEC、GB3等对能效的要求日趋严格。

安森美半导体是市场上能同时提供600 V及1 200 V高功率IPM方案的供应商，主要系列有SPM45、SPM3、SPM2、SIP系列。除了现有的第三、四代场截止IGBT技术，还即将推出采用SiC、GaN的模块。

SPM3系列主要应用于高功率空调、工业变频器、工业泵和工业风扇等，这些模块集成了内置IGBT已优化的门极驱动，使用 Al2O3陶瓷基板实现极低热阻，从而优化EMI性能和最小化损耗，同时提供欠压锁定、过流关断和故障报告等多种保护特性。内置高速HVIC仅需要单电源电压并将收到的逻辑电平门极输入信号转换为高电压、高电流驱动信号，从而有效驱动模块内部的IGBT。其中1 200 V系列主要针对要求小型化的3相变频器应用，目前已量产的如FSBB10CH120D，额定输出为10 A，后续将推出额定输出为15 A、20 A的型号。而600 V系列则涵盖更宽广的功率范围，目前可从15 A至30 A，如FSBB15CH60D(15 A)、FSBB20CH60D(20 A)、FNB33060T(30 A)，同样封装的IPM已经扩展达到50 A。

相对于SPM3系列，SPM2系列封装占位更大，热阻更小，功率范围更广。其中1 200 V系列包括FNA21012A(10 A)、FNA22512A(25 A)、FNA23512A(35 A)，满足小型化要求和高压趋势。而600 V系列如FNA23060(30 A)、FNA25060(50 A)、FNA27560(75 A)则更适合对可靠性要求较高、对体积不那么敏感的应用。

而紧凑的单列直插式封装(SIP) IPM系列则将控制、驱动和输出放到单边，有利于节省空间和提升散热性。

汽车IPM实现高功率密度和加速应用上市

随着新的燃油经济性标准和日趋严格的环境法规的推出，电动汽车(EV)/混合动力汽车(HEV)迎来高速发展，汽车功能电子化趋势日益增强，汽车电子市场未来3年CAGR预计将达19%，增长潜力巨大。

安森美半导体针对汽车市场提供的中压IPM(电池电压400 V供电)包括：(1)集成门极驱动器、微控制器(MCU)、功率硅和外围元件的无传感器驱动方案；(2)实现高性能、低噪声及高可靠性的无PCB方案；(3)标准产品和定制的IPM，用于电动水泵、电动油泵、电动燃油泵和电动冷却风扇等等。

为了应对汽车电子更精密、更高性能和能效的趋势，安森美半导体作为全球前10大汽车半导体供应商，提供行业最紧凑的IPM模块APM 27系列，用于 混合动力和电动汽车中控制空调(A/C)压缩机和其他高压辅助电机。如该系列目前已量产的650 V、50 A FAM65V05DF1独特地集成IGBT、续流二极管和门极驱动器在一个12 cm2的汽车级占位封装中，比由多种分立元件组装的方案小达40%，同时提高应用的性能和能效，降低成本。该器件大大简化和缩短用于A/C压缩机和油泵的高压汽车辅助变频器的电源段的设计流程，使设计人员可以专注于创新，加快面市。

(来源：俞庆华)