
Ventajas del uso del diseño IPM y aspectos a tener en cuenta al seleccionar
Ventajas de utilizar el diseño IPM y aspectos a tener en cuenta al seleccionar
Norman Day
breve introducción
Como la estructura del circuito de potencia accionado por motores monofásicos o trifásicos ya está bastante madura y estabilizada, el módulo de potencia que integra el interruptor de potencia y el circuito de control de esta parte ha tenido un impacto revolucionario en el concepto de diseño de sistemas de convertidores de frecuencia desde su introducción. Con la madurez de la tecnología de encapsulado de módulos y el rápido descenso de los costes, existe una tendencia a sustituir gradualmente los componentes tradicionales y convertirse en la corriente principal del diseño de sistemas. Este módulo de potencia integrado tiene un nombre muy extendido, llamado módulo de potencia integrado/inteligente, abreviado como IPM [1]. Por desgracia, la mayoría de los diseñadores sigue considerando estos componentes como una caja negra. O bien los descartan por miedo a no poder controlar los problemas que puedan surgir, o solo aceptan la influencia de algunos fabricantes líderes y forman conceptos meramente aparentes. Sin embargo, ni lo primero ni lo segundo significa que los diseñadores deban ignorar la tendencia del encapsulado integrado de potencia. Solo eligiendo un concepto de diseño con ventajas competitivas y comprendiendo plenamente las características y limitaciones de los componentes utilizados se puede garantizar que no queden obsoletos ante un mercado en rápida evolución.
Ventajas de utilizar el diseño IPM
En cuanto al coste de un solo componente, el IPM difícilmente puede competir con los elementos de encapsulado separado, ya estandarizados y producidos en masa. Sin embargo, considerar solo el diseño global del producto a partir del coste de un único material no es la perspectiva que debe tener un diseñador, por lo que el análisis de este tema debe ampliarse. Aquí, el autor lo divide en tres niveles: rendimiento, fiabilidad y precio, para explorar las diferencias que supone utilizar IPM como diseño del sistema.
Rendimiento:
(1) Reduce en gran medida el número de componentes y el área necesaria de la PCB
(2) Ofrece soluciones con alto aislamiento y buen rendimiento de disipación térmica
(3) Reduce en gran medida la complejidad del trazado de líneas
(4) Reduce el efecto de inductancia parásita de la conexión del cristal de potencia y del circuito de control
Los cristales integrados internamente tienen propiedades eléctricas similares
(6) Puede responder en tiempo real a todo tipo de protecciones anómalas


Las ventajas del primer punto son evidentes. La figura (1) aporta datos cuantitativos como referencia. La segunda ventaja se debe a las diferencias que ofrecen los distintos procesos. Cuando se utiliza el elemento separado tradicional para el diseño, como el emisor o colector del cristal de potencia interno está conectado directamente a la carcasa metálica desnuda, para lograr un diseño de alto aislamiento y fácil conducción del calor, además de seleccionar una junta aislante de alto coste unitario, también complica la operación de producción, dificulta el control de anomalías en el producto terminado ensamblado y resulta muy costoso
tiempo de montaje. El IPM rompe la idea de que el diseño tradicional solo puede dar vueltas sobre los problemas anteriores y ofrece una solución real con alto aislamiento y buena disipación térmica. El diagrama de la figura (2) presenta la conclusión anterior de forma más específica.
La figura (3) muestra el esquema de circuito utilizando componentes tradicionales, y la figura (4) muestra el esquema de circuito utilizando IPM. Ambos logran la misma función, pero el circuito obtenido mediante el sistema de diseño IPM es relativamente sencillo. De hecho, el esquema de la figura (IV) anterior destaca principalmente la comparación simplificada entre el circuito de potencia y el circuito de control. Si también se presentaran en la figura (IV) los resultados aún más simplificados del circuito que utiliza la alimentación auxiliar y la toma de corriente correspondientes al IPM, la diferencia en la simplificación del circuito sería mayor.
En los criterios de diseño de los componentes tradicionales, reducir la inductancia de fuga de la conexión entre líneas y acortar al máximo el lazo entre el IGBT y el IC de control para obtener menor estrés de conmutación e interferencia de línea siempre ha sido la dirección de los diseñadores de sistemas. Sin embargo, tomando como ejemplo el esquema de la figura (5), la conexión del colector y el emisor del IGBT presenta efectos de inductancia parásita de distinta magnitud. Para reducir estos efectos, el trayecto entre los encapsulados tradicionales debe ser corto y ancho. Por ello, es necesario utilizar PCB multicapa o aumentar el área de la PCB para cumplir con tales requisitos; el IPM puede resolver bien estos efectos parásitos a nivel de encapsulado. La razón es que, por muy cerca que el IC de control esté del interruptor de potencia (IGBT o MOSFET de potencia) mediante la disposición sobre la PCB, nunca estará tan cerca como si se colocara directamente junto al interruptor de potencia en forma de cristal desnudo. Del mismo modo, si cada interruptor de potencia se conecta directamente al marco de hilos mediante wire bonding, será mucho menor que la conexión a través del pin del propio componente tradicional y luego por la lámina de cobre de la PCB.
La característica mencionada en el quinto punto es que el IPM puede resolver directamente el problema del control anómalo de ensamblaje que preocupa al diseñador del sistema a nivel de oblea.
Los fabricantes japoneses suelen adoptar una postura estricta respecto al ensamblaje de sistemas. La práctica consiste en medir las características de cada cristal de potencia antes del ensamblaje en línea. Durante la producción y el ensamblaje, los componentes con características similares deben montarse en la misma PCB para reducir los posibles problemas causados por la desviación de los parámetros de los componentes en el sistema durante la producción en masa. Por ejemplo, si el retardo de apagado y el tiempo de apagado del brazo superior cumplen la especificación, pero están cerca del límite superior de la misma, mientras que las características de encendido del brazo superior son justo lo contrario, al añadir el efecto no lineal provocado por el aumento de la temperatura de funcionamiento, la posibilidad de que los brazos superior e inferior conduzcan al mismo tiempo durante la conmutación aumentará considerablemente, lo que dará lugar a un consumo adicional de energía. Además, el diseño original del disipador térmico se basaba en la suposición de que la potencia disipada por cada cristal era equivalente, pero si también se diera la suposición anterior en el parámetro V(CE), la distribución desigual del calor podría provocar aún más una fuga térmica y llevar al fallo del sistema. Pero en este caso, debido a la excepción de correspondencia
Los posibles problemas causados son ignorados por los diseñadores o negados por la dirección debido al impacto en los beneficios y los costes. Incluso si existe tal concepto, el diseñador solo puede recurrir a un mayor margen de diseño para superarlo, como aumentar el tiempo muerto y ampliar el área del disipador térmico para obtener una temperatura de funcionamiento más baja, etc.; pero el pago relativamente necesario es reducir el rendimiento del sistema y aumentar el coste de los materiales. De hecho, después de probar cada oblea, ya existiría un diagrama de distribución de características de cada chip desnudo, pero la información de esta característica de distribución desaparecerá a medida que cada chip desnudo de la oblea se encapsule en forma de TO220 o TO247, y lo mismo ocurre con el IC de alta tensión utilizado para accionar el cristal de potencia. El proceso de fabricación de los IPM parte de la oblea completa, por lo que puede garantizar la simetría y la correspondencia de las características trifásicas de los cristales del mismo módulo en la etapa de unión de chips, utilizando el método de seleccionar los chips desnudos adyacentes con las características más parecidas. Con un enfoque de proceso diferente, podemos resolver fácilmente este difícil problema del diseño tradicional.
El resultado del sexto punto proviene de la mejora del cuarto. La rapidez de la protección proviene de diferencias a nivel de us o incluso ns. Evitar el mal funcionamiento del sistema y acelerar la respuesta de la protección suele ser un dilema para los diseñadores de sistemas. Por ello, la reducción de la inductancia parásita no solo puede disminuir el retardo de transmisión de la propia señal anómala, sino también reducir la constante de la línea de filtrado, mejorando así la velocidad de respuesta del IC ante la señal anómala. De este modo, también puede reducir la tasa de fallos causada por no actuar a tiempo ante la señal de protección anómala.


Fiabilidad
(1) Reducir significativamente el riesgo potencial de fallos del personal de producción causado por procesos de ensamblaje complejos
(2) Proporcionar una estructura más robusta que el encapsulado tradicional
(3) Todo el sistema tendrá una menor tasa de fallos
La mejora del primer punto es muy significativa. El método de ensamblaje de los componentes tradicionales no solo es complejo, sino que además se repite muchas veces, por lo que es difícil evitar problemas como desalineaciones, falta de bloqueo de la tuerca de aislamiento, microfisuras internas del cristal y daños en la lámina aislante. Además, estos posibles problemas pueden no detectarse de forma eficaz. Por lo tanto, si los componentes semiconductores deben conectarse en paralelo debido a la relación de potencia nominal, el número de cristales puede pasar de seis a doce o más, y la probabilidad de fallos potenciales causados por el ensamblaje es mayor. La figura (6) muestra con mayor claridad la explicación anterior mediante una ilustración.
En general, el esfuerzo de vibración de los componentes distribuidos se transmite fácilmente al chip desnudo interno a través del pin, ya sea al apretar el tornillo, doblar la patilla o incluso durante el transporte del producto terminado. El esfuerzo mecánico que soportan los chips desnudos proviene en gran medida de la deformación causada por los cambios térmicos del chip interno o del entorno de funcionamiento del encapsulado. Por tanto, ya sea directamente en la etapa de ensamblaje o indirectamente por la deformación provocada por el esfuerzo del choque térmico, IPM ofrece una solución estructural más robusta que los componentes separados originales.
El tercer argumento se basa en que, si la tasa de fallos de los IPM fuera equivalente a la de los componentes tradicionales, sería necesario usar 20 o 30 componentes para lograr un modo funcional equivalente. La tasa de fallos posible de todo el sistema es naturalmente mucho mayor que la de un solo componente. Sin embargo, si la base de esta ventaja es o no sostenible implica muchos aspectos. Quizá en el futuro se pueda crear un tema especial para debatirlo.
Coste total
(1) Reducción de los costes de calidad gracias al aumento de la fiabilidad
(2) Acortar considerablemente el tiempo de desarrollo del producto para los diseñadores
(3) Reducir el coste de taladrado del disipador térmico y de la placa PCB
(4) Reducir las horas de trabajo para el ensamblaje y la inspección del personal de producción
No es difícil prever las ventajas anteriores, pero los resultados cuantitativos deben calcularse más a fondo en función de los procedimientos de desarrollo y de los costes de calidad de cada empresa. El autor cree que, aunque los resultados quizá no le lleven a abandonar el esquema tradicional maduro y elegir IPM, una acción así sin duda ayuda a la reflexión sobre la selección de esquemas y el diseño del sistema.
Precauciones para la selección de IPM
Aunque usar IPM como diseño ofrece muchas ventajas, en términos de madurez de la validación del mercado y de la complejidad de los propios componentes, IPM sigue sin ser tan fácil de dominar como los componentes separados tradicionales, por lo que la selección del módulo IPM
El diseño de los bloques debe seguir siendo muy cuidadoso. La siguiente discusión puede servir de referencia a los diseñadores.
Consideraciones orientadas a la cadena de suministro
(1) Capacidad de proveedores y fabricantes para controlar las excepciones del proceso
(2) Si existe una solución alternativa cuando el proveedor está sin existencias
(3) Soporte técnico del proveedor y mecanismo global de garantía de calidad de la cadena de suministro para los clientes
(4) Mejora y gestión del control de la retroalimentación de las aplicaciones en el mercado
Consideraciones sobre el diseño del módulo
(1) Estructura del encapsulado
(2) Si la disposición de los componentes internos es razonable
(3) Si el diseño del circuito periférico de adaptación es fácil de dominar
(4) Potencia del IC de control y del cristal semiconductor de potencia
Debido a limitaciones de espacio, a continuación solo se analizan los puntos clave de las partes relevantes del diseño del módulo.
Estructura del encapsulado
Características de un buen diseño de encapsulado de potencia
Un buen diseño de encapsulado de potencia debe tener alta resistencia estructural, un proceso de fabricación sencillo, alto aislamiento, fácil conducción térmica y baja resistencia térmica.
Que la resistencia de la estructura sea alta o no determina si la superficie de unión de la estructura dentro del módulo y el sistema de materiales son propensos a defectos y fallos en condiciones de cambios térmicos rápidos y vibración mecánica prolongada.
El proceso sencillo muestra que el proceso tiene un buen control sobre las anomalías, y los posibles defectos del proceso pueden detectarse con facilidad.
El requisito de fácil conducción térmica consiste en que, cuando el elemento semiconductor genera instantáneamente un consumo de energía elevado (como un cortocircuito o una conmutación anómala), el calor pueda conducirse de inmediato, de modo que el elemento semiconductor no provoque un efecto de punto caliente que dé lugar a una combustión instantánea.
El objetivo de una baja resistencia térmica es evacuar el calor una vez que el cuerpo calentado alcanza el estado estacionario de equilibrio térmico, para no provocar acumulación de calor y fallos prematuros de los componentes.
Diferencias entre diversas estructuras de encapsulado de potencia

Figura 7 Figura 8 figura 9
Las figuras (7), (8) y (9) representan varias estructuras típicas de encapsulado de IPM que se encuentran en el mercado. A continuación, utilizamos las conclusiones mencionadas anteriormente para verificar las ventajas y desventajas de estas tres estructuras.
La estructura de la figura (7) consiste en que el IC de control y el semiconductor de potencia se colocan sobre el lead frame en el mismo plano; el sustrato cerámico se utiliza directamente como material de aislamiento y conducción térmica hacia el disipador, y luego toda la estructura se recubre con un compuesto de moldeo similar al de los componentes encapsulados por separado. Este tipo de encapsulado puede describirse como simple y de alta resistencia, pero a continuación se detallan varios puntos a los que conviene prestar atención.
En primer lugar, aunque el sustrato cerámico es un material altamente aislante, no es un material fácil de conducir el calor, por lo que su efecto para disipar puntos calientes instantáneos será relativamente pobre. Por ello, es necesario prestar especial atención a si el bastidor conductor que soporta el semiconductor de potencia puede cumplir el requisito de conducción térmica instantánea sin generar puntos calientes. Al mismo tiempo, la resistencia térmica de un sustrato cerámico del mismo espesor es mucho mayor que la del aluminio, por no hablar del cobre. Por tanto, a la misma temperatura del disipador, la temperatura del cristal de potencia dentro del módulo es más alta que la de un módulo que utiliza aluminio o cobre. En resumen, el margen de operación segura del módulo se reducirá relativamente. La única forma de que el diseñador confirme plenamente las especificaciones es mediante la medición, no por mera suposición.
El segundo punto son los materiales y la tecnología utilizados en la superficie de unión del sustrato cerámico, porque ello está relacionado con si el uso prolongado provocará delaminación, lo que impedirá que el calor del semiconductor se evacúe con normalidad y acabará quemándolo. El diseñador puede solicitar al proveedor las condiciones de ensayo al respecto y luego contrastarlas con la aplicación real.
Compárese con el sistema real. Si no puede determinarse la equivalencia entre el ensayo del proveedor y el funcionamiento real del sistema, se recomienda realizar el experimento y confirmarlo por cuenta propia.
El tercer punto es el problema de la fractura del sustrato cerámico y el espesor anómalo. En términos generales, cuanto más grueso es el sustrato cerámico, menos probable es que se agriete. Incluso si se rompe, es difícil que la grieta atraviese por completo el material y provoque que el alto voltaje del terminal de potencia o de señal fugue electricidad directamente hacia el disipador fijado en la superficie del módulo. Por ello, este diseño no debería presentar grandes problemas en las pruebas de normas de seguridad. Además, aunque la conductividad térmica del sustrato cerámico no es tan buena como la de un bloque de cobre o aluminio, sí será bastante mejor que la del epoxi utilizado en la estructura de la figura (8). Por tanto, el espesor anómalo de módulos individuales tiene un impacto reducido en el rendimiento de disipación térmica. Al mismo tiempo, la holgura entre el módulo y el plano del disipador debida a la temperatura no es evidente, por lo que el problema de baja conductividad térmica no es importante.
La estructura de la figura (8) utiliza un bloque de aluminio en lugar de un sustrato cerámico como principal vía de disipación térmica. En teoría, debería tener una mejor conductividad térmica que la estructura de la figura (7). Sin embargo, debe señalarse que la estructura de la figura (8) emplea un proceso de doble moldeo para lograr el alto voltaje dentro del IPM y aislarlo del bloque de aluminio utilizado para la conducción térmica. Es decir, el bastidor conductor después de la implantación del cristal se vierte una vez; luego, el bloque de aluminio se coloca sobre el producto semiacabado tras el primer vertido y se vuelve a verter. Por tanto, también hay varios puntos importantes a los que debe prestarse atención.
El primero es el control del espesor de la capa de adhesivo aislante. Aunque el adhesivo aislante utilizado para el moldeo tiene una alta capacidad de aislamiento, su conductividad térmica correspondiente también es muy deficiente. Si el error en el control del espesor es demasiado grande, la conductividad térmica y la resistencia térmica de cada módulo se verán afectadas de forma considerable.
En segundo lugar, la curvatura anómala del plano del bloque de aluminio y la deformación causada por la temperatura generan un problema de holgura en el plano de fijación al disipador, lo cual también es un punto importante al que hay que prestar atención. La experiencia del autor es que los diseñadores que utilizan este tipo de módulos pueden reducir el efecto de esta parte aplicando pasta térmica. Sin embargo, el coeficiente de expansión térmica del bloque de aluminio es mucho mayor que el del adhesivo utilizado para el encapsulado, y la tensión causada por la deformación de un bloque de aluminio del mismo volumen es mucho mayor que la de un sustrato cerámico. La versión modificada de la figura (8) consiste en sustituir el bloque de aluminio por un bloque de cobre, pero dividirlo en varios bloques y conectarlo directamente con el bastidor conductor. Por último, el gel de moldeo se utiliza para proporcionar el aislamiento entre el alto voltaje interno del IPM y el exterior. Este cambio puede mantener un rendimiento de resistencia térmica similar al de la estructura de la figura (8), pero ofrecer una mejor conducción térmica instantánea y reducir la tensión provocada por la deformación de un bloque completo de cobre sobre todo el módulo. Como el bloque de cobre no sobresale, el plano de fijación entre el módulo y el disipador será más uniforme y el problema de deformación causado por el calor mejorará notablemente. La estructura de la figura (9) consiste en colocar directamente una parte del bastidor conductor sobre el cristal de potencia rebajado, para soportar el IC de control y el cristal de potencia.
El bastidor conductor forma dos planos distintos. El propósito de rebajar el bastidor conductor es hacer que el plano del cristal de potencia portador quede muy cerca de la superficie del gel del IPM en contacto con el disipador. Este diseño estructural permite moldear y encapsular directamente el bastidor conductor sin necesidad de otros materiales de acoplamiento ni procesos derivados después de completar la implantación del cristal en el bastidor.
Además de su menor espesor de aislamiento, también es la estructura más económica. Se recomienda, combinando el disipador del sistema, la temperatura máxima de operación posible y la tensión de funcionamiento del sistema real, determinar el rango límite del módulo.
Si la disposición de los componentes internos es razonable
Compruebe si la disposición de los componentes internos es razonable, incluyendo si la fuente de calor (en su mayoría cristales de potencia) está dispuesta sobre el bastidor conductor para lograr una distribución térmica uniforme, si el retardo de control de los cristales de potencia trifásicos es consistente y si el circuito de corriente de los cristales de potencia de los brazos superior e inferior es simétrico.


Cabe señalar que, con frecuencia, los diseñadores pueden ver que el IPM recomienda en la especificación (como se muestra en la Tabla 1) que la tensión del bus de CC del sistema no supere 450 V y que la tensión de conmutación no supere 500 V. Esto se debe a que en el IPM se forma una inductancia de fuga equivalente por el cableado y el bastidor conductor,
La caída de tensión puede ser mucho mayor que la tensión medida en el pin del IPM. Para garantizar que la caída de tensión a través del cristal de potencia interno no supere la tensión nominal de 600 V, se establece este rango límite.
Pero, en realidad, esto se debe a que la inductancia de fuga del bastidor conductor y del cableado es de aproximadamente 10-20 nH, y la tasa de cambio de corriente del conmutador del IPM rara vez supera 400 A/µs (generalmente entre 200 A/µs y 300 A/µs). De este modo, la diferencia de tensión entre la tensión en el pin y el IGBT interno debida a una variación brusca de tensión debería ser inferior a 10 V, y los resultados de medición reales son los mismos. Además, casi todos los IGBT con tensión nominal de 600 V tienen un margen de más de 100 V. En resumen, es poco probable que la tensión en el extremo del IGBT dentro del IPM supere su rango límite y falle por conmutación. Debe señalarse que, para reservar aún más margen en la zona en la que el consumo de potencia del IPM durante la conmutación no debe exceder la operación segura, la probabilidad de superar el límite de potencia es mucho mayor que la de superar el límite de tensión. No obstante, cabe esperar que cuanto mayor sea el margen de diseño, menor será la tasa de fallos en la aplicación de campo. Cuando resulta difícil estimar la corriente instantánea, reducir la tensión a través de la unión p-n es un criterio de diseño necesario.
En realidad, la relación entre la definición y la medición del área de operación segura del cristal de potencia y su aplicación de campo y tasa de fallos no es solo un tema propio del IPM, sino también un tema profundo y amplio en el encapsulado estándar de componentes separados. Quizá en otra ocasión pueda tratarse en un artículo especial.
¿Es fácil dominar el diseño de las líneas de adaptación periféricas?
La mayoría de los diseños de circuitos periféricos de adaptación de IPM apenas presentan diferencias. A grandes rasgos, basta con colocar correctamente, según el diseño de referencia, las tres fuentes de alimentación flotantes y las resistencias de protección contra cortocircuitos del brazo puente superior, como se muestra en la figura (11), y luego conectar las señales de control de los seis brazos puente. Sin embargo, que cada módulo sea realmente tan fácil de diseñar como dice el manual de referencia no siempre es cierto. En realidad, la base de juicio de esta parte debe determinarse por los componentes semiconductores seleccionados para el módulo y por las condiciones de aplicación del sistema. En particular, debe tenerse en cuenta la prevención de los problemas que puedan derivarse del IC de control especial seleccionado por el IPM. La discusión de esta parte se describe con detalle en la referencia [2].
Además, conviene mencionar si la lógica de control es de lógica positiva o de lógica negativa, cuál es más fiable. El autor conoció a un director de diseño bastante veterano, que creía en la afirmación de los principales fabricantes japoneses y pensaba que el control por lógica positiva sería mucho más fiable que el control por lógica negativa. En realidad, la lógica negativa ofrece una alta robustez
Cuando la alimentación del IPM es anómala, el interruptor puede apagarse de forma segura. Ambos modos de control tienen sus propias ventajas y desventajas. No se puede afirmar cuál es más fiable.

Tomando como referencia la figura (XII), cuando el nivel de ruido supera el nivel de control reconocido por el IPM, el mecanismo de la lógica negativa consiste en apagar el IGBT, mientras que la lógica positiva consiste en encender el IGBT. En general, los estados de conmutación de los brazos superior e inferior son en su mayoría complementarios. Por ello, para el IPM controlado por lógica negativa, apagar el IGBT que debería haberse encendido durante unos pocos microsegundos como máximo solo reduce el aprovechamiento de la tensión; pero en el IPM controlado por lógica positiva existe el peligro de que conduzcan simultáneamente arriba y abajo, lo que provoca un cortocircuito de brazo. Además, en el diseño de control directo, aunque el control por lógica negativa requiere un resistor pull-up, la capacidad de fan-out de un MCU general suele ser más débil que su capacidad de hundimiento, aproximadamente de 1/5 a 1/10. Por tanto, el riesgo del control por lógica positiva aparece cuando el puerto de salida del MCU requiere una corriente de salida alta, y el nivel de control puede activarse
Sin embargo, cuando el control por lógica negativa emite nivel alto, el puerto de control queda en alta impedancia, y la corriente de control la proporciona la fuente del resistor pull-up, por lo que no se presenta el problema del control por lógica positiva.
Alta fiabilidad del IC de control y del semiconductor de potencia
Aunque el IPM ofrece muchas ventajas que los componentes tradicionales no pueden tener al cambiar el tipo de encapsulado, debe señalarse que no modifica la función ni las características de la esencia del semiconductor. Por tanto, si el IC de control seleccionado y el cristal semiconductor de potencia presentan limitaciones y defectos de aplicación, el IPM
Estas limitaciones y defectos existirán inevitablemente. Por ejemplo: si se selecciona el IPM del fabricante A
El interruptor de potencia es un IGBT de tecnología no perforada (NPT), mientras que el IGBT de tecnología perforada (PT) seleccionado por el fabricante B hace que las características de ambos IPM sean diferentes. La recientemente popular tecnología trench es también una tecnología derivada del tipo perforado. Aunque mejora en gran medida la desventaja de la baja velocidad de conmutación de los IGBT tradicionales de tipo perforado, también presenta las características de una débil capacidad de soportar corriente de cortocircuito y de parámetros sensibles a los cambios de temperatura. El IC de control utilizado es el mismo. Por ello, si se logra comprender plenamente el rango limitado del semiconductor seleccionado para el IPM frente a cambios de temperatura, di/dt, dv/dt y subvoltaje instantáneo, y se elige así el IPM adecuado a los requisitos de la aplicación del sistema, entonces el diseño ya habrá tenido más de la mitad del éxito.
En cuanto a la experiencia del propio autor, la verificación ambiental combinada puede detectar fácilmente defectos del diseño del sistema debido a la combinación de esfuerzos de temperatura, vibración, tensión y corriente, pero dificultará enormemente el análisis de las causas del fallo. Si el diseñador tiene ya muy clara, en el esquema de diseño de componentes separados, la influencia de las distintas características de los componentes en el sistema, se recomienda que el proveedor facilite las especificaciones, la verificación de fiabilidad y la experiencia de aplicación en el mercado de los semiconductores seleccionados en el IPM frente a los componentes convencionales encapsulados por separado; se cree que esto será de gran ayuda para verificar la fiabilidad del IPM y las causas de los fallos de separación.
Conclusión
Aunque el IPM ofrece una solución para simplificar el diseño del sistema y mejorar la densidad de potencia en controladores de motores trifásicos o sistemas de alimentación ininterrumpida de topología de tres brazos, debido a sus especificaciones de encapsulado y métodos de fabricación únicos, todavía parece difícil competir, en términos de coste por componente, con los componentes encapsulados por separado estandarizados y producidos en masa. No obstante, bajo la ley de hierro según la cual el coste de cualquier tecnología emergente acabará resolviéndose con el tiempo, la tendencia a sustituir el encapsulado tradicional por el encapsulado integrado de potencia no podrá evitarse. Además de explicar claramente las diferencias de rendimiento, fiabilidad y coste total derivadas del uso del IPM en el diseño del sistema; también combinado
El modo de pensar de los diseñadores del fabricante del módulo y de los diseñadores del sistema ofrece a los lectores distintas perspectivas al comprender y seleccionar el IPM. Al mismo tiempo, en el artículo se aclaran algunas ideas erróneas. Se espera que los lectores interesados en usar o que ya hayan usado IPM mejoren su comprensión de este tipo de componentes
Referencias:
1. Dai Zhizhan, «Introducción al encapsulado y aplicación de módulos inteligentes de potencia», Red de aprendizaje en línea de tecnología de motores, n.º 94, septiembre de 2004
2. Dai Zhizhan, «Diseño de IC de control especial para circuitos de medio puente/completo puente», Red de aprendizaje en línea de tecnología de motores, n.º 184, junio de 2006
3. «Electrónica de potencia: convertidores, aplicaciones y diseño», Mohan, Undeland y Robbins, Wiley, 1989
4. «Dispositivos semiconductores de potencia para variadores de frecuencia», B. Jayant Baliga, 1994
5. T. Fukami, H. Senda, T. Onishi, T. Kushida, T. Shoji, M. Ishiko, «Propuesta de tecnología de detección para fallos del área de operación segura en polarización inversa mediante conmutación inductiva sin limitación», Proceedings of IEEE, pp. 2053-2059, 2005. 6. Nota de aplicación 9016 de Fairchild, K. S. Oh, febrero de 2001
7. "Módulo de potencia para control de electrodomésticos", revista de aplicaciones de IEEE, pp. 26-34, julio de 2002
8. Qiankun Technology, "seminario técnico sobre módulo inteligente de alimentación para accionamiento de motores de alta potencia", marzo de 2005
9. Daizhizhan, "nuevo amplificador de potencia conmutado para sistema maglev de alta eficiencia", tesis de maestría, Instituto de Ingeniería Eléctrica, Universidad de Tsinghua, junio de 1995
Seguir leyendo
.webp)
YZPST les desea un saludable Festival del Bote del Dragón, que cada año vaya bien y que todo les salga bien!🌿🌿🌿
.jpg)
Global Sources Indonesia Show (Electronics and Lifestyle)

Cortocircuito del IGBT en el sistema y su protección

Consideraciones sobre el uso del módulo IGBT en diseños en paralelo

Transistores bipolares de puerta aislada (IGBT)

¡Feliz Día del Trabajo!

Proyecto de banco de condensadores de potencia de millones de USD de YZPST
Feria China Source de Hong Kong

Feria comercial de Hong Kong

Visita del CTO de Electrotherm

Feria Comercial Internacional de Pakistán

Feria Comercial de Irán
Desde un número de pieza hasta un requisito energético completo.

Dispositivos semiconductores de potencia, componentes de protección y soluciones industriales de alimentación eléctrica.
Envíenos el número de pieza, el objetivo eléctrico y el contexto de la aplicación.
Contactar con YZPST →© 2026 YZPST. Todos los derechos reservados.
Utilizamos cookies necesarias para que este sitio web funcione. Con su permiso, las cookies analíticas nos ayudan a entender el uso del sitio. Lea nuestra Política de cookies.