功率半导体器件基于功率金属氧化物半导体场效应晶体管(功率MOSFET,通常缩写为功率MOS),绝缘栅双极晶体管(IGBT)和功率IC(通常缩写为PIC)。
这些器件或集成电路可以在非常高的频率下工作,而电路可以更高能效并且在高频下具有材料效率,显着减小了器件的尺寸和重量。
特别是,高度集成的单芯片片上电源系统(PSOC),其将传感器设备与电路,信号处理电路,接口电路,功率器件和硅芯片上的电路集成在一起。
它具有智能功能,可根据负载要求精确调节输出,并根据过热,过压,过流等条件进行自我保护。
国际专家将其发展称为第二次电子革命。
1.高压晶闸管2.用于未来能量转换的IGBT和快速开关二极管3.采用超结技术的超高速开关器件4.用于半导体模块之间的大功率电源集成的SiC元件电源电子模块差异不大仅反映在连接技术上。
另一个区别是其他有源和无源组件的集成。
根据集成度,可分为以下几类:标准模块,智能电源模块(IPM),(集成)子系统。
虽然IPM被广泛使用(特别是在亚洲),但集成子系统的使用才刚刚开始。
1.智能功率模块(IPM)智能功率模块的特点是除功率半导体器件外还有驱动电路。
许多IPM模块还配备了温度传感器和电流平衡电路或用于电流测量的分流电阻。
此外,智能电源模块还集成了额外的保护和监控功能,如过流和短路保护,驱动器电源电压控制和直流母线电压测量。
但是,大多数智能功率模块不会电气隔离电源侧的信号输入。
只有少数IPM包含集成的光耦合器。
另一种隔离方案使用变压器进行隔离。
通常,小规模IPM的特点是其引线框架技术。
穿孔铜板用作电源开关和驱动器IC的载体。
通过薄薄的塑料或绝缘金属冷却。
适用于中等功率和高功率应用的IPM模块旨在将模块分为两个级别。
功率半导体位于底部,驱动器和保护电路位于顶部。
该领域最着名的IPM是赛米控的SKiiP,已经上市超过10年。
该背板IPM系列的最大额定电流为2400A,包括驱动器和保护,电流传感器,电气隔离和电源。
这些模块安装在风冷或水冷式冷水机组上,并在交付前经过全面测试。
一个有趣的趋势是将标准模块升级到IPM。
可以直接升级或使用带驱动电路的适配器板(弹簧连接)进行升级。
赛米控的SKYPERTM驱动器是这方面的理想产品。
2.集成子系统所有这些IPM的共性是真正的“智能”。
将设定值转换为驱动脉冲序列的控制器不包含在模块中。
赛米控是高达250 kW转换器集成子系统的核心制造商。
SKAITM模块也是一个IPM,它具有集成的DSP控制器,除脉冲宽度调制外,还允许其他通信任务。
这些子系统还包括集成直流链路电容器,辅助电源,精密电流传感器和液体冷却器。
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