智能功率模块IPM
IPM(智能功率模块)应用手册
IPM （智能功率模块）应用手册Intelligent Power Modules Application Manual*本文所有关于三菱IPM 或IGBT 技术参数，图片均源自三菱官方资料，仅供学术交流，不做商业用途。
目录1．引言 (5)2．IPM（智能功率模块）的一般认识 (5)2.1.功率电路之设计 (5)a.关断浪涌电压b.续流二极管恢复浪涌c.接地回路d.减小功率电路之电感2.2吸收电路之设计 (6)a.吸收电路的类型b.吸收电感的作用c.母线电感的作用d.功率电路和吸收电路设计的建议2.3功耗设计 (8)a.功耗的估算b.VVVF变频器功耗的计算c.平均结温的估算d.瞬态温升的估算e.散热器之安装3.IPM的前身-IGBT模块的使用 (11)3.1. IGBT模块的结构和工作原理 (11)3.2.IGBT模块的额定值和特性 (11)a.最大额定值b.电气特性c.热阻3.3.特性曲线 (12)a.输出特性b.饱和特性c.开关特性3.4栅极驱动及模块的保护 (13)a.驱动电压b.串联栅极电阻（R G）c.栅极驱动所须功率要求d.栅极驱动布线注意e.dv/dt保护f.短路保护4.IPM智能功率模块的使用 (16)4.1.IPM的结构 (16)a.多层环氧树脂工艺b.铜箔直接铸接工艺c.IPM的优点4.2.IPM额定值和特性 (19)a.最大额定值b.热阻c.电气特性d.推荐工作条件4.3.安全工作区 (21)a.开关安全工作区b.短路安全工作区4.4.IPM的保护功能 (21)a.自保护特性b.控制电源的欠压锁定（UV）c.过热保护（OT）d.过流保护（OC）e.短路保护（SC）4.5.IPM的选用 (24)4.6.控制电路电源a.IPM的控制电源功率消耗b.布线指南c.电路结构4.7.IPM接口电路 (25)a.接口电路要求b.布线c.内部输入输出电路d. 连接接口电路e. 死区时间（T d ）f.故障信号FO 输出的使用 g. IPM 的一般应用h.一般变频系统的结构MCU1． 引言:把MOS管技术引入功率半导体器件的思想开创了革命性的器件：绝缘栅双极晶体管IGBT。
变频器常用智能功率模块IPM的主要特点及内部结构原理变频器_软启动器
变频器常用智能功率模块IPM的主要特点及内部结构原理 - 变频器_软启动器智能功率模块将功率开关和驱动电路集成在一起，而且还设有过电压、过电流、过热等故障检测电路，并将检测信号送给CPU。
它具有体积小、功能多、功耗小、使用便利等优点，被广泛应用于通用变频器之中。
IPM是将主开关器件、续流二极管、驱动电路、过电流爱护电路、过宠爱护电路和短路爱护电路以及驱动电源不足爱护电路、接口电路等集成在同一封装内，形成的高度集成的智能功率集成电路。
IPM的主要特点1.驱动电路在IPM内部设置了高性能的驱动电路，具有消灭故障后自动软关断IGBT的功能，同时，由于结构紧凑，驱动电路与IGBT之间距离极短，抗干扰力量强，输出阻抗又很低，不需要加反偏电压，简化了驱动电路电源，仅需供应1组下桥臂的公共电源和3组上桥臂的独立“浮地”电源。
2.欠电压爱护每个驱动电路都具有欠电压（UV）爱护功能。
无论什么缘由，只要驱动电路电源电压Ucc低于欠电压阀值Uuv时间超过10ms，IPM就会关断，同时输出一个故障报警信号。
3.过宠爱护IPM内部绝缘基板上设有温度传感器，当温度超过过热断开阀值时，IPM内部的爱护电路就会阻挡门极驱动信号，不接受把握输入信号，直至过热现象消逝，爱护器件不受损坏，同时输出过热故障信号。
当温度下降到过热复位阀值时，电路自动恢复正常工作。
4.过电流、短路爱护IPM中的IGBT电流传感器是射极分流式，采样电阻上流过的电流很小，但与流过开关器件上的电流成正比例关系，从而取代了大功率电阻、电流互感器、霍尔电流传感器等电流监测组件。
假如IPM中任意一IGBT的C极电流大于过电流淌作电流10μs时，IPM将软关断，并且输出过电流报警信号。
5.制动电路IPM中设有IGBT组成的制动电路。
当IPM接收到制动信号后，制动电路中的IGBT导通，接在制动端BN的制动电阻吸取电能，制动电路工作。
6.使用便利IPM接受陶瓷绝缘结构，直接安装在绝缘板上。
mosfet型ipm用途
mosfet型ipm用途MOSFET型IPM用途引言：随着电子技术的发展，功率电子器件在现代电力系统中扮演着重要的角色。
MOSFET型智能功率模块（IPM）作为一种集成了多种功能的功率电子器件，被广泛应用于各种电力控制系统中。
本文将介绍MOSFET型IPM的用途及其在不同领域中的应用。
一、MOSFET型IPM的基本原理MOSFET型IPM是一种集成了功率MOSFET、驱动电路和保护功能的智能功率模块。
功率MOSFET是一种常见的功率开关器件，具有低导通电阻和快速开关速度的特点。
IPM通过集成多个功率MOSFET，实现了功率开关功能，并通过驱动电路实现了对MOSFET的控制。
此外，IPM还集成了过流、过温、过压等多种保护功能，提高了系统的可靠性和稳定性。
二、MOSFET型IPM的用途1. 变频器MOSFET型IPM广泛应用于变频器中，用于电机控制。
变频器将输入的直流电源转换为可变频率、可变幅值的交流电源，实现对电机的精确控制。
IPM作为变频器的核心部件，具有高效、可靠的特点，能够提高系统的性能和效率。
2. 电力传输与配电MOSFET型IPM在电力传输与配电系统中扮演着重要的角色。
它可以用于高压直流输电系统，实现对电流的控制和保护。
此外，IPM 还可以用于电力配电系统中的开关和保护装置，提高系统的可靠性和安全性。
3. 电动汽车随着电动汽车的普及，MOSFET型IPM在电动汽车的电力控制系统中得到了广泛应用。
它被用于电机驱动和电池管理系统，实现对电动汽车的高效控制和管理。
IPM的高效率和高可靠性使得电动汽车具有更好的性能和续航里程。
4. 电力电子设备MOSFET型IPM还被广泛应用于各种电力电子设备中。
例如，它可以用于工业电机驱动、UPS电源、太阳能逆变器等。
IPM的集成化设计和高性能特点，使得这些电力电子设备具有更高的效率和可靠性。
5. 电力系统控制MOSFET型IPM在电力系统控制中起到了重要的作用。
智能功率模块原理
智能功率模块原理智能功率模块（Intelligent Power Module，简称IPM）是一种集成了功率开关器件、驱动电路和保护功能的功率模块。
它通过对功率器件进行控制和监测，提供了高性能的功率转换和保护功能，广泛应用于电力电子领域。
智能功率模块原理主要由以下几个方面组成：1. 功率开关器件：智能功率模块中的功率开关器件通常是IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）或MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）。
这些器件能够承受高电流和高电压，并具有低导通压降和高开关速度的特点。
2. 驱动电路：智能功率模块内部包含了用于驱动功率开关器件的驱动电路。
驱动电路通常由功率驱动器、转换器和隔离器组成。
功率驱动器负责提供足够的电流和电压来驱动功率开关器件。
转换器将输入电压转换为适合驱动电路的信号。
隔离器用于隔离控制信号和功率电路，以提高安全性。
3. 控制电路：智能功率模块的控制电路用于控制功率开关器件的开关行为。
控制电路通常由微控制器或数字信号处理器（DSP）实现，通过接收输入的控制信号，根据设定的工作模式和保护算法，产生适当的驱动信号来控制功率开关器件的开关。
4. 保护功能：智能功率模块还集成了多种保护功能，用于提高系统的可靠性和安全性。
常见的保护功能有过流保护、过温保护、短路保护和过电压保护等。
当系统发生异常情况时，保护功能会立即触发，切断功率开关器件的通路，以保护系统和器件免受损害。
智能功率模块的工作原理如下：1. 输入信号处理：智能功率模块首先接收外部的控制信号，包括开关信号、调制信号和保护信号等。
这些信号经过输入信号处理电路的处理，转换为适合内部控制电路使用的信号。
2. 控制信号生成：内部的控制电路根据输入信号和设定的工作模式，生成适当的控制信号。
根据不同的工作模式，控制电路可以实现PWM（脉宽调制）、SPWM （正弦脉宽调制）或SVPWM（空间矢量脉宽调制）等调制方式，控制开关器件的导通和断开。
IPM模块
一、IPM模块的结构形式直流无刷电机驱动：SD20M60、SD18M10二、IPM模块的优点智能功率模块 IPM（Intelligent Powr Module）不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起，而且还内藏有过电压，过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到 CPU或 DSP 作中断处理。
它由高速低工耗的管芯和优化的门级驱动电路以及快速保护电路构成。
即使发生负载事故或使用不当，也可以IPM自身不受损坏。
IPM一般使用 IGBT作为功率开关元件，并内藏电流传感器及驱动电路的集成结构。
IPM模块是集外围电路内置于一块功率模块的器件，IPM以其高可靠性，使用方便赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器和各种逆变电源，广泛应用于交流电机变频调速和直流电机斩波调速，冶金机械，电力牵引，伺服驱动，变频家电以及各种高性能电源（如UPS、感应加热、电焊机、有源补偿、DC-DC等）、工业电气自动化等领域，有着广阔的市场，一种非常理想的电力电子器件。
1）开关速度快。
IPM 内的 IGBT芯片都选用高速型，而且驱动电路紧靠 IGBT芯片，驱动延时小，所以 IPM 开关速度快，损耗小。
2）低功耗。
IPM 内部的 IGBT 导通压降低，开关速度快，故 IPM 功耗小。
3）快速的过流保护。
IPM 实时检测 IGBT 电流，当发生严重过载或直接短路时，IGBT将被软关断，同时送出一个故障信号。
4）过热保护。
在靠近 IGBT 的绝缘基板上安装了一个温度传感器，当基板过热时，IPM内部控制电路将截止栅级驱动，不响应输入控制信号。
5）桥臂对管互锁。
在串联的桥臂上，上下桥臂的驱动信号互锁。
有效防止上下臂同时导通。
6）抗干扰能力强。
优化的门级驱动与 IGBT 集成，布局合理，无外部驱动线。
7）驱动电源欠压保护。
当低于驱动控制电源（一般为 15V）就会造成驱动能力不够，增加导通损坏。
IPM自动检测驱动电源，当低于一定值超过 10?s时，将截止驱动信号。
智能功率模块(IPM)驱动与保护电路
（ １ ） 开通时建议用１ ５ Ｖ＋１ ０ ％的正栅极 电压 ， 该 电压 Ｍｉ ￣障报警信号输 出时 ， 将故障输 出信号 完全饱和 。 在任何情 况下不应超过（ １ ２ Ｖ －２ ０ Ｖ） 的范围。 为 了保 证不 Ｆ ｏ 经光 电隔离后送至嵌入 式处 理器 外部中断端 口， 处理器进行相 会 因为ｄ ｉ ／ ｄ ｔ 噪声产生误开通 ， 故采用反偏压（ 一 ５ Ｖ至－１ ５ ｖ） 来作为 应 的中断子程序 ， 利用软件方式停止嵌入式处理器输 出Ｐ ＷＭ控制 关断 电压 。 信号 ， 使得 Ｉ Ｐ Ｍ中的开关管全部处于关断状态 ， 从而达到保护器件 （ ２ ） 六个或七个Ｉ Ｇ Ｂ Ｔ单元 的Ｉ Ｐ Ｍ四组 隔离 的供 电电源 ， 两单元 的 目的 或一 单元 的则在三相大功率 中需要六组隔离 电源 ， 以避免 噪声。 （ ３ ） Ｉ Ｐ Ｍ的控制 电源端子应接一个至少ｌ ０ “Ｆ 的退耦 电容 ， 该 电 ４结 语 容帮 助过滤共模噪声 。 文 中介绍的驱动 电路可 以很好地满足Ｉ Ｐ Ｍ的工作要求， Ｉ Ｐ Ｍ正 （ ４ ） 控制端上拉 电阻应尽可能小以避免高阻抗Ｉ Ｐ Ｍ拾取噪声 ， 但 常工作对 电源要求相 当高 。 Ｉ Ｐ Ｍ故障输出信号并辅助外 围保护 电路 又要足够可靠 地控 制Ｉ Ｐ Ｍ。 低速光耦可用于故障输出端和制动输入 反应迅速 ， 工作可靠 ， 软件保护又不需要额 外增 加硬件 ， 简便易行 。 端。 实际应用 中某 些开关可能不需要 用， 但输入信号加上拉 电阻以 所 以在实践 中采取软硬结合的保护方法 能更好地提高系统的可靠
２驱 动 电路 的设 计
Ｉ Ｐ Ｍ外部驱动 电路是Ｉ Ｐ Ｍ内部 电路和控制 电路之 间的接 口，外 围驱动 电路的设计对 以Ｉ Ｐ Ｍ构成的整个系统 的可靠性和安 全性十
IPM功率模块分析
引言IPM智能功率模块是先进的混合集成功率器件，由高速、低功耗的IGBT芯片和优化的门极驱动以及保护电路构成.由于采用了能连续监测功率器件电流的、有电流传感功能的IGBT芯片，从而可实现高效的过流保护和短路保护.由于IPM智能功率模块集成了过热和欠压锁定保护电路，因而系统的可靠性得到了进一步提高.IPM智能功率模块的性能特点IPM智能功率模块的优点使用智能功率模块可以使生产厂家降低在设计、开发和制造上的成本.与普通的IGBT 相比，在系统性能和可靠性上有进一步的提高。
由于IPM集成了驱动和保护电路,使得用户的产品设计变得相对容易，并能缩短开发周期；由于IPM通态损耗和开关损耗都比较低，使得散热器减小，因而系统尺寸也减小；所有的IPM均采用同样的标准化与逻辑电平控制电路相联的栅极控制接口，在产品系列扩充时无需另行设计电路.IPM在故障情况下的自保护能力，也减少了器件在开发和使用中过载情况下的损坏机会。
IPM智能功率模块安全工作区IPM内置的栅极驱动电路和保护电路可以对许多违反IGBT模块安全工作区（SOA)的运行模式加以保护，智能功率模块的开关安全工作区和短路安全工作区定义概述如下:开关安全工作区开关(关断）安全工作区通常定义为在重复关断运行时的最大允许瞬时电压和电流.对于IPM，内置栅极驱动取消了因不正确的栅极驱动而造成的许多电压和电流的危险组合，此外，最大工作电流受过流保护电路的限制。
根据这些限制条件，开关安全工作区可用图1中的波形来定义，只要主电路直流母线电压低于数据手册中的Vcc（port)指标,每个IPM功率单元的C—E间关断瞬时电压低于VCES指标，Tj小于125℃，控制电源电压在13。
5V和16。
5V之间，IPM将会安全工作.波形中的IOC是IPM的过流故障不会动作的最大允许电流。
换句话说,它正好处在OC动作数值以下。
该波形定义了硬关断操作的最坏情况，当电流高于OC动作数值时,IPM将关断该电流。
IPM原理及测试方法
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3.3正向导通电压（VDSON）测试
正向导通电压是指IPM内置功率开关器件（IGBT） 处于开启状态时，当CE之间流过一定值电流后，C极与E 极之间的电压差。 以FSB20CH60为例，正向导通电压测试图如下：
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• IPM即智能功率模块（Intelligent Power Module ），是一种把功率开关器件和门极驱动电路集成 在一起的电力集成电路，其在电力电子领域的应 用非常广泛。在IPM中不仅集成了高效的功率开 关器件（MOSFET，IGBT）和优化过的门极驱动 电路，往往还内藏有过电压，过电流和过热等故 障检测电路。
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2.IPM的驱动控制方法简介
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120度（方波）和180度（正弦波）控制方式简介
IPM的一个重要应用领域就是无刷直流电机（BLDC）领域， 目前我们所拿到的无刷直流电机的驱动方式主要有两种，分别 为120度驱动和180度驱动，其中120度驱动方式中每一相的导 通角度为120度，电流输出信号为矩形；180度驱动方式中每 一相的导通角度为180度，电流输出信号为正弦波。 下图分别为三相无刷直流电机中采用120度驱动方式和180 度驱动方式时的输入信号。
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智能功率模块IPM讲解
智能功率模块IPM讲解智能功率模块（Intelligent Power Module，简称IPM）是一种集成了功率器件（如IGBT或MOSFET）、驱动电路和保护功能的模块化器件。
它能够实现高效可靠的电力转换，并具有智能控制、故障保护和监测功能。
IPM的主要功能包括：1. 功率开关：IPM集成了高压IGBT或MOSFET等功率开关器件，在开关状态时能够实现高电压、高电流的功率转换。
2. 驱动电路：IPM内部的驱动电路能够提供适当的电压和电流信号，控制功率开关的开关时间和开关频率，从而实现精确的功率控制。
3. 保护功能：IPM具备过流、过压、过温和短路等保护功能，当检测到异常电流、电压或温度时，会主动切断电路，以保护设备和系统的安全。
14. 智能控制：IPM通常具备智能控制芯片，能够实现高级的控制算法和调试功能，以满足各种应用场景的需求。
5. 监测功能：IPM可以通过内置的传感器或外部接口实时监测功率、电流、电压和温度等参数，提供数据反馈和状态检测。
IPM的优点主要有：1. 集成度高：IPM集成了功率开关、驱动电路和保护功能等多种功能，减少了外部器件的使用和连接，简化了系统设计和布板。
2. 可靠性高：IPM通过内部的保护功能，可实现对电路的严格保护，提高了系统的可靠性和稳定性。
3. 效率高：IPM的内部器件和驱动电路的设计优化，能够实现高效能的功率转换，减少能量损耗。
4. 体积小：IPM采用封装紧凑的模块化设计，占用空间小，方便集成到各种设备和系统中。
2IPM广泛应用于各种功率电子设备和系统中，如工业控制、交通运输、电动汽车、太阳能发电和风能发电等领域。
通过使用IPM，可以提高系统的性能、可靠性和效率，同时简化系统设计和开发过程。
3。
IPM功率模块分析
IPM功率模块分析IPM功率模块（Intelligent Power Module）是一种集成了多种功率半导体器件和驱动电路的模块化设备。
它能够提供包括MOSFET、IGBT、二极管、保护电路、电源电路等多种功能，广泛应用于工业控制、电站电力转换、驱动器等领域。
本文将对IPM功率模块进行分析，以了解其工作原理、特点以及应用领域。
IPM功率模块的工作原理是通过集成在模块内部的控制电路，将信号转换为相应的驱动电压和电流，控制功率半导体器件的开关状态，从而实现对电路的控制。
常见的功率半导体器件包括MOSFET和IGBT，它们能够提供较大的开通电流和开启电压，以及低开通电阻和开启电压，从而实现高效的功率转换。
1.高集成度：IPM功率模块集成了多种功率半导体器件和驱动电路，减少了电路的复杂度和元器件的数量。
同时，模块化的设计也使得IPM功率模块易于安装和维护。
2.高性能：IPM功率模块通过优化电路设计和材料选择，能够提供较小的开关损失和导通损失，从而提高了功率转换效率。
此外，模块内部集成了多种保护电路，能够提供过电流、过温、过电压、反向电压等多种保护功能。
3.稳定可靠：IPM功率模块经过严格的生产工艺和质量控制，具有较高的稳定性和可靠性。
同时，模块内部的保护电路能够有效地防止外部故障对整个电路的影响，提高了系统的稳定性。
4.灵活多样：IPM功率模块可以根据不同的应用需求进行定制，并且支持多种控制方式，例如PWM（脉冲宽度调制）、SPWM（正弦脉宽调制）等。
这使得IPM功率模块能够适应不同的工作环境和要求。
IPM功率模块在工业控制、电站电力转换、驱动器等领域有着广泛的应用。
在工业控制中，IPM功率模块可以用于驱动各种电机，如三相异步电动机、直流电动机等，提供高效、可靠的功率转换。
在电站电力转换中，IPM功率模块可以用于电压和频率的变换，以及电网与电池等能源存储系统的连接。
在驱动器中，IPM功率模块可以用于电动车辆的驱动系统、电动工具的驱动系统等，提供高效、稳定的动力支持。
概述智能功率模块IGBT—IPM及其应用
1引⾔ 在⼤功率电⼒电⼦器件应⽤中，IGBT 已取代GTR 或MOsF 龃成为主流。
⼼盯的优点在予输⼊阻抗⾼、开关损耗⼩、饱和压降低、通断速度快、热稳定性能好、耐⾼压且承受⼤电流、驱动电路简单。
⽬前，由妇BT 单元构成的功率模块在智能化⽅⾯得到了迅速发展，智能功率模块(IPM)不仅包括基本组合单元和驱动电路，还具有保护和报警功能。
IPM 以其完善的功能和⾼可靠性创造了很好的应⽤条件，利⽤IPM 的控制功能，与微处理器相结合，可⽅便地构成智能功率控制系统。
IGBT ⼀IPM 模块适⽤变频器、直流调速系统、DC—DC 变换器以及有源电⼒滤波器等，其中富⼠R 系列IGBT ⼀IPM 是应⽤较⼴泛的产品之⼀。
2 IGBll_IPM 的结构 IPM Ⅱ模块有6单元或7单元结构，⽤陶瓷基板作绝缘构造，基板可直接安装在散热器上，控制输⼊端为2.54m 标准单排封装，可⽤⼀个通⽤连接器直接与印刷电路板相连。
主电源输⼊(P ，N)、制动输出(B)及输出端(u ，v ，w)分别就近配置，主配线⽅便;主端⼦⽤M5螺钉，可实现电流传输。
IPM 的结构框图如图l 所⽰，其基本结构为IGBT 单元组成的三相桥臂;内含续流⼆极管、制动⽤IG 明和制动⽤续流⼆极管;内置驱动电路、保护电路和报警输出电路。
IPM 共有6个主回路端(P ，N ，B ，u ，v ，w)、16个控制端，其中vccu 、vccv 、vccw 分别为u 、v 、w 相上桥臂控制电源输⼊的+端，GNDU 、GNDV 、GNDW 分别为对应的⼀端;Vinu 、vinV 、vinW 分别为上桥臂u 、v 、w 相控制信号输⼊端，vcc 、GND 为下桥臂公⽤控制电源输⼊;vinX 、vinY 、vinZ 分别为下桥臂x 、Y 、z 相控制信号输⼊端;vinDB 为制动单元控制信号输⼊端;ALM 为保护电路动作时的报警信号输出端。
图1 IPM 结构框图 R 系列IGBT—IPM 产品包括：中容量600v 系列50A ～150A 、1200v 系列25A ～75A;⼤容量600v 系列200A ～300A 、1200v 系列100A ⼀150A 。
ipm模块原理
ipm模块原理IPM模块，全名为Intelligent Power Module，是一种集成化的电源模块，主要用于驱动电机和控制电源。
它由功率半导体器件和驱动电路组成，可以实现高效的电源管理和精确的电机控制。
IPM模块广泛应用于工业控制、电动车辆、家电等领域，为各种电力应用提供了稳定可靠的驱动和控制解决方案。
IPM模块的工作原理是将功率半导体器件、驱动电路和保护电路集成在一个模块中，以实现高效的电源管理和电机控制。
其中，功率半导体器件主要包括IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）和MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等，它们能够承受高电压和大电流，具有低导通电阻和高开关速度的特点。
驱动电路则负责控制功率半导体器件的开关，通过控制开关时间和频率来调节输出功率和电机转速。
IPM模块的优势在于集成化和高效性。
通过集成功率半导体器件和驱动电路，IPM模块不仅能够减少电路布局的复杂度，节省空间，还能提高系统的可靠性和稳定性。
同时，IPM模块采用了先进的功率管理技术，能够高效地转换和调节电源，降低能量损耗，提高系统的能效。
此外，IPM模块还具有保护功能，能够实时监测电流、电压、温度等参数，并在异常情况下及时切断电源，保护电路和设备的安全。
在工业控制领域，IPM模块被广泛应用于各种电机驱动系统。
例如，工厂中的机械设备、输送带、风机等都需要通过电机驱动来完成工作。
IPM模块能够根据实际需要，精确控制电机的转速和扭矩，提高生产效率和质量。
同时，IPM模块还能实现电机的无级调速和反向刹车等功能，提高系统的灵活性和安全性。
在电动车辆领域，IPM模块被广泛应用于电动汽车、混合动力车等车辆的电机驱动系统。
通过IPM模块的高效管理和控制，电动车辆能够实现高效的能量转换和驱动性能。
此外，IPM模块还能实现电动车辆的制动能量回收和电池充电等功能，提高能源利用率和续航里程。
IPM智能功率模块
第１ｅ １ ２４ ： ２ ０ １ １ Ｎ
年 １ ２月
鼋 潦 敷 石阂
Ｐ ｏＷ Ｅ ＵＰ Ｌ Ｅ Ｒ Ｓ Ｐ Ｙ Ｔ ＣＨＮ ＯＬ ＯＧ ＮＳ
Ｖｏ ． ４ ＮＯ １ １１ ． ２ Ｄｅ ０１ｌ ｃ２
保护辅助 电路
的 电力 电子 器件 。
（） ５内含报警输出（ Ｌ 。Ａ Ｍ是向外部输出 Ａ Ｍ） Ｌ
故障报警的一种功能 ，当Ｏ Ｈ及下桥臂Ｏ 、 Ｃ ＵＶ 保护动作时，通过 向控制ＩＭ的微机输出异常 Ｐ
信号 ，能切实停止系统。
１ Ｐ ＩＭ模块 内部结构原理 图
ＩＭ模块内部结构原理 图如图ｌ Ｐ 所示。 从图１ 以看 出，Ｉ Ｍ模块与普 通的Ｉ Ｂ 模 可 Ｐ Ｇ Ｔ 块及驱动 电路的组件相 比具有如下特点 ： （） １内含驱动 电路。设定了最佳的Ｉ Ｂ 驱动条 ＧＴ 件 ，驱动电路与Ｉ Ｂ 间的距离很短 ，输出阻抗很 Ｇ Ｔ
ｔ ，软件 设计 中死 区时 间不 能小 于最 小 死 区时 间ｔ ；除了上 述 主要参 数 以外 ， 渤
大大降低系统的硬件成本。◆
还有其他一些参数也需要考虑 ，３ Ｉ Ｂ ￣Ｇ Ｔ Ｉ ］
的最大结温Ｔ等 ，为了Ｉ Ｂ Ｇ Ｔ的长时间正
常工作 ，必须使Ｉ Ｍ有 良好的散热条件 ， Ｐ 如通过散热器 和强冷风扇散 热等。ＩＭ Ｐ 模块参数 的选择 ，主要依赖于具体 的应 ．
图
用系统 ， 只有正确选择ＩＭ模块和相关 Ｐ 的元器件 ，才能设计 出可靠的系统。
３ Ｐ ＩＭ模块的典型应用
Ｉ Ｍ模 块应用 非常广泛 ，尤其在 中 Ｐ 小功率变频系统中 ，如工业洗衣机控制 用变频器 ，纺织机 控制用储纬器 ，注塑
机控制系统 中等 ，家 电行业应用也非常
智能功率模块IPM
图7示出逆变器在发生相间短路时的IPM内部 IGBT单元的测试波形。电动汽车通常采用水 冷散热。为提高冷却能力，水冷的水路应设计 在IPM内的IGBT硅片正下方。此外，必须确保 这些水路的密封以避免泄露，并选择合适的位 置以消除管道与安装孔之间的冲突。高效的散 热系统能保证功率循环寿命和热循环寿命。
1、IPM的特点
1.1、IPM的构成
智能功率模块IPM(Intelligent Powr Module)不仅 把功率开关器件和驱动电路集成在一起,而且还内 藏有过电压,过电流和过热等故障检测电路,并可将 检测信号送到CPU或DSP作中断处理。它由高速 低工耗的管芯和优化的门级驱动电路以及快速保 护电路构成。即使发生负载事故或使用不当,也可 以IPM自身不受损坏。IPM一般使用IGBT作为功 率开关元件,并内藏电流传感器及驱动电路的集成 结构。
3）IPM模块MSK4462及其应用
一般说来, 智能功率模块( IPM ) 包含有数字接 口电路、驱动电路、功率器件、保护电路、内 部DC --DC变换器等部分, 是数模混合式大规模 集成电路。事实上, 智能功率模块是复杂分立器 件的集成, 它在原理上并没有增加新的功能。智 能功率模块是微电子技术和电力电子技术相结 合的产物, 它是计算机与电气设备之间的关键接 口。
电动汽车的种类有很多，包括纯电动汽车、 混合动力汽车和燃料电池汽车等。纯电动汽 车是用电代替内燃机驱动的汽车。其电机工 作的能源来自于蓄电池。图6示出其应用框 图。
高度集成的技术使得IPM能够显著简化整个 PWM变频器的设计。变频器开发工程师只需设 计简单的绝缘接口和4个或者6个IPM供电电源电 路。简化的外围电路能够很好的满足电动汽车变 频器对于单位体积内功率密度高的要求。当IPM 快速关断时．储存在杂散电感中的能量耗散在开 关器件上。从而在开关器件上会产生浪涌电压。 浪涌电压的值直接与杂散电感值以及集电极电流 关断变化率相关。因此。功率部分的换流电路设 计必须尽可能地降低杂散电感。电动汽车变频器 通常采用叠层母线排可有效降低杂散电感。即使 IPM在直流母线电压很高时发生短路关断，浪涌 过电压也不会超过模块的耐压极限。
IPM模块
一、IPM模块得结构形式直流无刷电机驱动：SD20M60、SD18M10二、IPM模块得优点智能功率模块 IPM（Intelligent Powr Module）不仅把功率开关器件与驱动电路集成在一起，而且还内藏有过电压，过电流与过热等故障检测电路，并可将检测信号送到 CPU或 DSP 作中断处理。
它由高速低工耗得管芯与优化得门级驱动电路以及快速保护电路构成。
即使发生负载事故或使用不当，也可以IPM自身不受损坏。
IPM一般使用 IGBT作为功率开关元件，并内藏电流传感器及驱动电路得集成结构。
IPM模块就是集外围电路内置于一块功率模块得器件，IPM以其高可靠性，使用方便赢得越来越大得市场，尤其适合于驱动电机得变频器与各种逆变电源，广泛应用于交流电机变频调速与直流电机斩波调速，冶金机械，电力牵引，伺服驱动，变频家电以及各种高性能电源（如UPS、感应加热、电焊机、有源补偿、DC-DC等）、工业电气自动化等领域，有着广阔得市场，一种非常理想得电力电子器件。
1）开关速度快。
IPM 内得 IGBT芯片都选用高速型，而且驱动电路紧靠 IGBT芯片，驱动延时小，所以 IPM 开关速度快，损耗小。
2）低功耗。
IPM 内部得 IGBT 导通压降低，开关速度快，故 IPM 功耗小。
3）快速得过流保护。
IPM 实时检测 IGBT 电流，当发生严重过载或直接短路时，IGBT将被软关断，同时送出一个故障信号。
4）过热保护。
在靠近 IGBT 得绝缘基板上安装了一个温度传感器，当基板过热时，IPM内部控制电路将截止栅级驱动，不响应输入控制信号。
5）桥臂对管互锁。
在串联得桥臂上，上下桥臂得驱动信号互锁。
有效防止上下臂同时导通。
6）抗干扰能力强。
优化得门级驱动与 IGBT 集成，布局合理，无外部驱动线。
7）驱动电源欠压保护。
当低于驱动控制电源（一般为 15V）就会造成驱动能力不够，增加导通损坏。
IPM自动检测驱动电源，当低于一定值超过 10?s时，将截止驱动信号。
IPM模块演示教学
一、IPM模块的结构形式直流无刷电机驱动：SD20M60、SD18M10二、IPM模块的优点智能功率模块 IPM（Intelligent Powr Module）不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起，而且还内藏有过电压，过电流和过热等故障检测电路，并可将检测信号送到 CPU或 DSP 作中断处理。
它由高速低工耗的管芯和优化的门级驱动电路以及快速保护电路构成。
即使发生负载事故或使用不当，也可以IPM自身不受损坏。
IPM一般使用 IGBT作为功率开关元件，并内藏电流传感器及驱动电路的集成结构。
IPM模块是集外围电路内置于一块功率模块的器件，IPM以其高可靠性，使用方便赢得越来越大的市场，尤其适合于驱动电机的变频器和各种逆变电源，广泛应用于交流电机变频调速和直流电机斩波调速，冶金机械，电力牵引，伺服驱动，变频家电以及各种高性能电源（如UPS、感应加热、电焊机、有源补偿、DC-DC等）、工业电气自动化等领域，有着广阔的市场，一种非常理想的电力电子器件。
1）开关速度快。
IPM 内的 IGBT芯片都选用高速型，而且驱动电路紧靠 IGBT芯片，驱动延时小，所以 IPM 开关速度快，损耗小。
2）低功耗。
IPM 内部的 IGBT 导通压降低，开关速度快，故 IPM 功耗小。
3）快速的过流保护。
IPM 实时检测 IGBT 电流，当发生严重过载或直接短路时，IGBT将被软关断，同时送出一个故障信号。
4）过热保护。
在靠近 IGBT 的绝缘基板上安装了一个温度传感器，当基板过热时，IPM内部控制电路将截止栅级驱动，不响应输入控制信号。
5）桥臂对管互锁。
在串联的桥臂上，上下桥臂的驱动信号互锁。
有效防止上下臂同时导通。
6）抗干扰能力强。
优化的门级驱动与 IGBT 集成，布局合理，无外部驱动线。
7）驱动电源欠压保护。
当低于驱动控制电源（一般为 15V）就会造成驱动能力不够，增加导通损坏。
IPM自动检测驱动电源，当低于一定值超过 10?s时，将截止驱动信号。
ipm 模块电流过大。
ipm 模块电流过大。
（原创实用版）目录1.IPM 模块简介2.IPM 模块电流过大的原因3.IPM 模块电流过大的影响4.解决 IPM 模块电流过大的方法5.结论正文1.IPM 模块简介IPM（Intelligent Power Module）模块，即智能功率模块，是一种高度集成的电力电子装置，具有功率开关、驱动和控制功能。
它广泛应用于工业控制、电源变换、电机驱动等领域，以其高效、紧凑、可靠等优点受到业界的青睐。
2.IPM 模块电流过大的原因IPM 模块电流过大的原因可能有以下几点：（1）负载侧电流突然增大：当负载侧电流突然增大时，IPM 模块需要提供更大的电流来满足负载需求，可能导致电流过大。
（2）驱动电路故障：驱动电路负责为 IPM 模块提供控制信号，如果驱动电路出现故障，可能导致 IPM 模块无法正常工作，进而导致电流过大。
（3）IPM 模块自身故障：IPM 模块内部元器件老化、短路等问题，可能导致其电流承受能力下降，当负载电流超过其承受范围时，会出现电流过大的现象。
3.IPM 模块电流过大的影响IPM 模块电流过大可能导致以下影响：（1）温升过高：电流过大会导致 IPM 模块内部损耗增加，使得模块温度升高，长期高温运行可能加速元器件老化，影响模块寿命。
（2）设备故障：电流过大可能造成 IPM 模块内部元器件损坏，导致设备故障，影响系统正常运行。
（3）安全隐患：严重过载可能引发火灾等安全隐患。
4.解决 IPM 模块电流过大的方法针对 IPM 模块电流过大的问题，可以从以下几个方面进行解决：（1）检查负载侧：了解负载侧电流突然增大的原因，如果可能，尽量减小负载侧电流，避免过大的电流对 IPM 模块造成损害。
（2）检查驱动电路：对驱动电路进行检查和维修，确保驱动电路正常工作，为 IPM 模块提供可靠的控制信号。
（3）更换 IPM 模块：如果 IPM 模块出现故障，应及时更换，避免故障扩大，影响设备安全运行。
ipm 模块电流过大。
ipm 模块电流过大。
摘要：1.IPM 模块电流过大问题概述2.IPM 模块电流过大的原因分析3.IPM 模块电流过大时的解决措施4.预防IPM 模块电流过大的方法正文：1.IPM 模块电流过大问题概述IPM 模块，即智能功率模块，是一种集成了驱动电路和IGBT 的半导体器件。
在工业控制、电力电子、交通运输等领域有着广泛的应用。
然而，在使用过程中，可能会出现IPM 模块电流过大的问题，导致设备运行异常，甚至损坏。
本文将针对IPM 模块电流过大这一问题进行详细分析，并提供相应的解决措施。
2.IPM 模块电流过大原因分析IPM 模块电流过大可能是由以下几个原因导致的：a) 负载过大：当IPM 模块所驱动的负载超过其额定负载时，会导致电流过大。
b) 驱动电路故障：IPM 模块的驱动电路出现故障，如晶体管损坏、电阻变值等，可能引起电流过大。
c) IGBT 损坏：IPM 模块中的IGBT 器件本身存在缺陷，如内部短路、开路等，也可能导致电流过大。
d) 过压或欠压：当输入电压过高或过低时，可能导致IPM 模块的电流过大。
e) 环境温度过高：IPM 模块所处环境温度过高，使其散热不良，可能导致电流过大。
3.IPM 模块电流过大时的解决措施针对IPM 模块电流过大的问题，可以采取以下措施进行解决：a) 检查负载：检查设备负载是否过大，适当减轻负载，避免超过IPM 模块的额定负载。
b) 检修驱动电路：对IPM 模块的驱动电路进行检修，更换损坏的元器件，确保电路正常工作。
c) 更换IGBT：如果发现IPM 模块中的IGBT 损坏，应及时更换，以确保模块正常工作。
d) 调整输入电压：检查输入电压是否过高或过低，适当调整，使其稳定在正常范围内。
e) 改善散热条件：提高IPM 模块所处环境的通风散热条件，确保其正常工作温度。
4.预防IPM 模块电流过大的方法为避免IPM 模块电流过大，可以采取以下预防措施：a) 合理选择IPM 模块：根据实际应用需求，选择适当容量和额定电流的IPM 模块。
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小组成员：李海燕 朱莉莉 夏漪婷 金中亚 顾静静 黄银萍
一、IPM的原理
本段介绍了智能功率模块IPM的特点和特性,分析了 IPM在应用设计过程中应考虑的诸多问题及解决方法。 把MOS管技术引入功率半导体器件的思想开创了革 命性的器件:绝缘栅双极晶体管IGBT。随着IGBT在工 作频率为20KHZ的硬开关及更高的软开关中的应用,它 已经代替了MOSFET和GTR,成为最主要的电力电子器 件。 IGBT的发展使集外围电路内置于一块功率模块的智 能功率IPM脱颖而出。IPM内含栅极驱动、短路保护、 过流保护、过热保护和欠压锁定等功能,已被广泛用于 无噪声逆变器,低噪声UPS系统和伺服控制器等设备上。 IPM使产品的体积减小,缩短了开发时间,简化了开发步 骤。
(5)桥臂对管互锁。在串联的桥臂上,上下桥臂 的驱动信号互锁。有效防止上下臂同时导通。 (6)抗干扰能力强。优化的门级驱动与 IGBT集 成,布局合理,无外部驱动线。 (7)驱动电源欠压保护。当低于驱动控制电源 (一般为15V)就会造成驱动能力不够,增加导通 损坏。IPM自动检测驱动电源,当低于一定值超 过10μs时,将截止驱动信号。 (8)IPM内藏相关的外围电路。缩短开发了时间。 (9)无须采取防静电措施。 (10)大大减少了元件数目。体积相应小。
5、结语
由于IPM均采用具有标准化的逻辑电平的栅控 接口,使IPM很方便与控制电路板相连接。IPM 在故障情况下的自保护能力,降低了器件在开 发和使用中损坏的机会,大大提高了整机的可 靠性,被广泛地应用于工业,军事等电力电子系 统。
二、IPM的应用
1、IPM模块在变频器中的应用
随着电力电子技术、计算机技术和超大规模集成电路技 术的快速发展，变频调速系统趋向数字化和高集成度方向 发展。变频器的功率器件也经历了从SCR, GTO到IGBT的 发展历程，控制方式也从最初的v/f控制，发展到矢量控制， 直接转矩控制。变频家电等控制系统中，功率驱动器件是 必不可少的，智能功率模（IPM）就是一个典型的高度集成 的功率驱动器件，然而，电力变换技术的进步和电力变换 器的广泛应用也带来了很多弊端，其产生的公害－电磁干 扰以及谐波污染已成为世人关注的社会问题。而双PWM变 频调速技术以其可以实现电机的四象限运行、能量转换效 率高、能量能双向流动，尤其是能方便地实现电网侧输入 功率因数近似为1，消除了谐波污染等特点已成为研究的一 个热点。
2）在双PWM变频器中的应用
双PWM变频器中整流及逆变部分均需要采用六个 IGBT开关管进行控制，如果采用单独的IGBT开关 管再加上续流二极管，势必会使得变频器的体积增 大。而采用IPM智能模块就可以很方便的节约成本 和减少体积。文中所介绍的IPM智能模块是富士公 司型号为6MBP20RH060的IPM智能模块，它内部 具有低功耗、软开关、高性能及拥有过热保护的高 可靠性IGBT。内置有过电流保护、短路保护、控 制电压欠压保护、过热保护及外部输出警报端口。 用这样的模块作为双PWM变频器的功率器件，大 大简化了硬件电路的设计，缩小了电源体积，简化 了接线，大大缩短了开发周期，更主要的是，它提 高了系统的安全性和可靠性。
1、IPM的特点
1.1、IPM的构成
智能功率模块IPM(Intelligent Powr Module)不仅 把功率开关器件和驱动电路集成在一起,而且还内 藏有过电压,过电流和过热等故障检测电路,并可将 检测信号送到CPU或DSP作中断处理。它由高速 低工耗的管芯和优化的门级驱动电路以及快速保 护电路构成。即使发生负载事故或使用不当,也可 以IPM自身不受损坏。IPM一般使用IGBT作为功 率开关元件,并内藏电流传感器及驱动电路的集成 结构。
1）在变频调速控制器中的应用
单电源IPM模块应用非常广泛，尤其在中小功率 变频系统中，如工业洗衣机控制用变频器，纺织 机控制用储纬器，注塑机控制系统中等，家电行 业应用也非常广泛，如变频空调、洗衣机、冰箱 等。下面以IPM模块在小功率变频器中的实际使 用情况，具体说明单电源ipm在系统中的应用。 单电源IPM模块在系统中应用示意图如图4所示。
图7示出逆变器在发生相间短路时的IPM内部 IGBT单元的测试波形。电动汽车通常采用水 冷散热。为提高冷却能力，水冷的水路应设计 在IPM内的IGBT硅片正下方。此外，必须确保 这些水路的密封以避免泄露，并选择合适的位 置以消除管道与安装孔之间的冲突。高效的散 热系统能保证功率循环寿命和热循环寿命。
1.2、IPM的优点
(1)开关速度快。IPM内的IGBT芯片都选用高 速型,而且驱动电路紧靠IGBT芯片,驱动延时 小,所以IPM开关速度快,损耗小。 (2)低功耗。IPM内部的IGBT导通压降低,开关 速度快,故IPM功耗小。 (3)快速的过流保护。IPM实时检测 IGBT电流, 当发生严重过载或直接短路时,IGBT将被软关 断,同时送出一个故障信号。 (4)过热保护。在靠近IGBT的绝缘基板上安装 了一个温度传感器,当基板过热时, IPM内部控 制电路将截止栅级驱动,不响应输入控制信号。
3）IPM模块MSK4462及其应用
一般说来, 智能功率模块( IPM ) 包含有数字接 口电路、驱动电路、功率器件、保护电路、内 部DC --DC变换器等部分, 是数模混合式大规模 集成电路。事实上, 智能功率模块是复杂分立器 件的集成, 它在原理上并没有增加新的功能。智 能功率模块是微电子技术和电力电子技术相结 合的产物, 它是计算机与电气设备之间的关键接 口。
1）雷达伺服系统
早期的雷达伺服系统中多采用普通直流电动机 作为执 行元件来完成对雷达天线的驱动控制。但是, 普通直流电 动机由于使用了电刷和机械换向器, 因此在工作时会产生 电火花干扰, 且碳刷在一些环境中磨损快、寿命短, 维护 不便。而稀土永磁无刷直流电动机作为一种新型的驱动 执行元件, 采用了电子换向, 因而具有可靠性高、寿命长、 无电火花干扰的特点, 它同时还具有低转速、大转矩、高 精度等性能。目前, 采用无刷直 流电动机作为驱动执行 元件的伺服系统在一些雷达系统中已经开始应用。采用 无刷直流电动机作为驱动执行元件的雷达伺服系统原理 框图如图 1 所示。
电动汽车的种类有很多，包括纯电动汽车、 混合动力汽车和燃料电池汽车等。纯电动汽 车是用电代替内燃机驱动的汽车。其电机工 作的能源来自于蓄电池。图6示出其应用框 图。
高度集成的技术使得IPM能够显著简化整个 PWM变频器的设计。变频器开发工程师只需设 计简单的绝缘接口和4个或者6个IPM供电电源电 路。简化的外围电路能够很好的满足电动汽车变 频器对于单位体积内功率密度高的要求。当IPM 快速关断时．储存在杂散电感中的能量耗散在开 关器件上。从而在开关器件上会产生浪涌电压。 浪涌电压的值直接与杂散电感值以及集电极电流 关断变化率相关。因此。功率部分的换流电路设 计必须尽可能地降低杂散电感。电动汽车变频器 通常采用叠层母线排可有效降低杂散电感。即使 IPM在直流母线电压很高时发生短路关断，浪涌 过电压也不会超过模块的耐压极限。
②无刷直流电动机的控制 无刷直流电动机系统的原理框图如图2 所示。 它由脉宽调制器、无刷直流电动机的换相处理、 驱动与保护及桥式逆变主回路几部分组成。本 系统中驱动采用IPM , 主回路为脉宽调制式变 换器, 即PWM变换器。PWM变换器分为不可 逆和可逆两类, 它在控制上又分为双极式和单 极式两种方式。由于双极式可逆分为双极式和 单极式两种方式。由于双极式可逆 PWM运行, 因此, 在静、动态性能要求比较高的雷达伺服 系统中应采用双极式可逆PWM 变换器。
由于系统中使用了单电源IPM模块，即只 需要给IPM模块提供一路电源，整个系统可 以共一个参考地，这样可以减少用于电气隔 离用的光耦，包括6路IPM驱动信号，故障检 测信号。另外，电压、电流检测也可以方便 地通过检测直流侧电压和n线电流，而不需要 电压互感器和电流互感器，从而大大降低系 统的硬件成本。
结构原理 基于IPM的双PWM变频调速系统框图
双PWM变频调速系统以其优越的性能越来越 受关注，但整流部分由原先的整流二极管替换成 可控器件势必增加了成本，然而IPM智能模块的 出现不仅为降低成本提供了可能性，而且其高度 的集成性和保护性能为设计提供了极大的方便。 因此采用IPM智能模块设计双PWM变频调速系统 具有电路设计简单、保护措施完善、体积小等特 点，具有很好的发展前景。影响整个系统的性能。
2、智能功率模块在电动汽车中的 应用
节能和可替代能源的探索已成为当今工业发展 的主题．而且这一趋势还将持续。风能、太阳 能和电动汽车近年来得到蓬勃发展，而电力电 子器件则成为这些领域的热点。 系统硬件配置以TMS320LF2407为核心的硬件 控制系统结构如图2所示，主要由以下几部分 构成:控制器核心TMS320LF2407，外围接口 电路、功率开关模块及其驱动，DC-DC变换模 块。
2、IPM参数和特性
3、控制电路电源
3.1 、IPM控制功率消耗控制电路电流ID与 开关频率FC有关; 600V IPM控制电流(mA) 3.2、布线指南 六个或七个IGBT单元的IPM四组隔离的 供电电源,两单元或一单元的则在三相大功 率中需要六组隔离电源,以避免噪声。 IPM 的控制电源端子应接一个至少10μF的退耦 电容,该电容帮助过滤共模噪声提供IPM栅 极电路所须电流。
4.3、接口电路的连接 把接口直接做在PCB板上可靠近模块输入脚以 减少噪声，如图1所示。
4.4 、FO输出信号的使用 当TFO=1.8ms(典型值)有效时,IPM会关断开关 并使输入无效。在 FO结束后,自动复位,同时使 输入有效。在 FO输出时系统必须在1.8ms内使 PWM信号无效,等故障排除后方可重新有效。 必须避免重复故障而导致结温升高损坏IPM。 系统可通过检测tFO时间长度来确定是过流还 是短路引起(1.8ms),过热时间会长一些。过热 复位一般要等基板冷却到OTR以下需要几十秒 钟。