中小功率IPM选择参考

中小功率IPM选择参考

应用的需求和技术的进步使得IPM（智能功率模块）近几年发展很快，更多的家用电器、工业设备使用了更节能、更有效率的电机控制方案，对于3KW及以下功率级的电机控制应用，IPM的选择是有一些考虑的。 我们将对如下公司的IPM进行参考对比： Fairchild: FSBB20CH60B Mitsushiba: PS219-S, PS220

Sanken: SSM1003M, SCM1105MF, SCM1110MF

工作电压和额定电流 电网电压作为电机应用环境之一，IPM的工作电压是首选参数。虽然IPM有一个IGBT的击穿电压或极限工作电压的参数，但实际的工作电压比它们还要低些，这可以理解为电子元件工作参数的冗余。

IPM FSBB20CH60B PS219-S PS220 SSM1003M SCM1105MF SCM1110MF

极限工作频率 电机控制系统会以不同的电力载波频率运行，其选择将影响到系统EMC特性，开关损耗以及环境音频噪声。在满足系统性能的前提下，选取较低的开关频率是有益的。极限工作频率展示了IPM可以运行的载波频率范围。

IPM 极限工作频率（HZ） FSBB20CH60B PS219-S PS220 SSM1003M SCM1105MF SCM1110MF

饱和压降 这一参数将影响到系统的导通损耗。由于IGBT的工艺不同，这一参数有一些差异。 IPM

工作电压（V） 适应电网（V） 额定电流 DC 400V DC 800V DC 400V AC 100V~250V AC 400V 15A AC 110V~250V 20A 20K 20K 15K 18K 10K 20K Max Saturation Voltage@(25°C &

Ie ) FSBB20CH60B PS219-S PS220 SSM1003M SCM1105MF SCM1110MF

控制电压 电机控制系统会使用不同的MCU、DSP、CPLD/FPGA，而中小功率的IPM可以直接由控制IC驱动，而不必使用光耦。因此要考虑IPM的控制电压范围。可以看到，大多数IPM都可以应用在3.3V逻辑系统中。 IPM FSBB20CH60B PS219-S PS220 SSM1003M SCM1105MF SCM1110MF Min VIH 2.8V 2.1V 2.0V 4.0V 2.5V Max VIL 0.8V 1.3V 0.8V 1.0V 0.8V 2.0V 2.2V 3.4V 2.6V 2.2V 2.6V

漏极结构与过流保护 越来越多的电机控制应用使用了磁场定向控制（FOC），FOC需要测量电机的相电流。与隔离的霍尔电流传感器相比，采用Shunt电阻来测量相电流将会更有成本优势。三相IGBT桥的低侧IGBT漏极分为两种引出方式，即三合一引出和三漏极分别引出。即使是三合一的引出方式，使用单一的shunt和先进的控制算法，也可以使用FOC；过流保护也是通过漏极shunt来监测IGBT电流的，有的IPM具有分别监测三相IGBT电流的能力。

IPM FSBB20CH60B PS219-S PS220 SSM1003M SCM1105MF SCM1110MF

dead time IPM容许的最小dead time由IPM内部的IGBT及其驱动电路决定。系统运行时较小的dead time是有利的。 IPM

三漏极分别引出 分别监测三相电流 Yes yes yes no yes yes no no no no yes yes dead time

FSBB20CH60B PS219-S PS220 SSM1003M SCM1105MF SCM1110MF

2.0μs 1.5μs 3.3μs 2.5μs 1.5μs 2.0μs 自举二极管 出于成本考虑，IPM的三相IGBT桥的高侧IGBT通常采用自举浮充电方式来为其提供驱动电压，内置的自举二极管和限流电阻将使系统更为紧凑、可靠。 IPM FSBB20CH60B PS219-S PS220 SSM1003M SCM1105MF SCM1110MF

输入保护 IPM都有内置的上/下拉电阻，用来保证MCU在Reset等不确定阶段时，IPM处于安全的状态。有的IPM还具有输入互锁功能，具备了更高的可靠性。

IPM FSBB20CH60B PS219-S PS220 SSM1003M SCM1105MF SCM1110MF

热阻 IPM的更低的热阻特性将更有利于系统的热设计,它是系统的一个可靠性指标。 IPM FSBB20CH60B

内置的自举二极内置的限流电管 yes no no no yes yes 阻 no no no no yes yes 内置电阻 5.0K 3.3K 2.5K 100K/650K 输入互锁 no no no no yes yes Max Rth(j-c)Q 2.0°C/W Max Rth(j-c)F 3.0°C/W

PS219-S PS220 SSM1003M SCM1105MF SCM1110MF

3.0°C/W 1.76°C/W 3.79°C/W 3.0°C/W 3.9°C/W 2.41°C/W 5.43°C/W

4.0°C/W

结构 IPM的外型结构将影响到系统的电气安全性，在系统设计之初就要考虑。

FSBB20CH60B.PDF

PS219_S.PDF

PS220.PDF

SSM1003M.PDF