在消費類和通用工業應用中，針對小型交流電動機的逆變器設計師面臨著日益嚴格的效率、可靠性、尺寸和成本的挑戰。傳統上，許多小型逆變器設計采用離散功率器件封裝，并結合實現接口、驅動和保護功能所需的輔助組件。

這種方法需要較大的復雜PCB設計，以滿足驅動器和離散功率器件組合的所有間距和布局要求。另一個同樣令人困惑的問題是，當驅動器和功率器件的特性未能正確匹配時，如何保持一致的性能和可靠性。解決這些問題的另一種方案是使用集成功率模塊，該模塊包含所有所需的功率器件，以及與低壓和高壓集成電路(LVIC & HVIC)匹配的門驅動器和保護功能。最終，完全集成的封裝解決方案減少了庫存管理，并縮短了組裝時間，相比離散解決方案具有顯著優勢。

在其智能功率模塊(IPM)方法取得成功的基礎上，三菱電機于1997年首創了DIPIPM?概念，基于使用緊湊的轉模引線框設計將裸功率芯片與LV/HVIC組合，從而在滿足模塊低成本需求的同時，保持優化且可靠的一致性性能。

三菱電機的產品系列，包括表面貼裝的SP2SK模塊和高電流額定的Large DIPIPM+，其轉模IPM的功率范圍覆蓋了從數十瓦到超過12kW，如圖1所示。

拓撲結構和保護功能

低功率范圍內的硬開關電動機驅動器的拓撲結構相似。為了實現最佳的成本和可靠性，所使用的半導體數量應盡可能少。幾乎所有類型的伺服驅動器、家電逆變器、風扇逆變器和泵逆變器的解決方案都是使用絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的三相全橋。使用IGBT的優點在于其高阻斷能力與較低的導通損耗，相比MOSFET技術具有更好的性能。圖2顯示了超級迷你DIPIPM?系列中使用的拓撲。

消費和工業產品市場變得越來越動態。智能家居技術和工業4.0(物聯網)需求的趨勢促使設計師迅速開發下一代逆變器，且更加經濟高效。在這里，三菱電機的轉模模塊以其高度集成、易于實施和具競爭力的成本解決方案在市場上脫穎而出。它們因緊湊的模塊輪廓和精心設計的引腳設計(具有良好的間隙和爬電距離)而能夠縮小逆變器的體積。此外，具有不同系列的產品組合提供了設計可擴展平臺逆變器的可能性，因為每個系列都有多個電流額定值可供選擇。提供的600V和1200V的阻斷電壓覆蓋了常用的單相和三相應用。具有2.5kV(SP2SK模塊為1.5kV)額定隔離熱接口的UL認證以及低熱阻，使用戶安全設計的工作量降低，同時滿足工業使用的更高要求。此外，模塊中使用有機材料大幅降低了機械應力，因為與陶瓷材料相比，其熱膨脹系數更好匹配。對于高功率額定值，模塊內還模制了額外的內部散熱片，以改善熱分布。

三菱電機的模塊由六個IGBT和單獨的自由輪回二極管或六個反導電IGBT(RC-IGBT)組成。為了便于對IGBT的控制，集成了一個或三個高側驅動IC、一個低側驅動IC，并根據系列情況集成三個帶有電流限制電阻的引導二極管。由于與HVIC集成的電平轉換器，三菱電機的轉模模塊可以通過單一的15V電源供電，并且可以直接由MCU控制，而無需進行高側開關的電隔離。所有芯片都直接安裝在引線框上，而不使用模塊內部的PCB，從而提供市場領先的使用壽命性能。

低側IGBT的發射極是開放的，允許通過使用分流電阻實現對每個電動機相的獨立電流測量。通過獨立檢測三相電流，可以在用戶的控制框架中使用最先進的無位置傳感器機器控制。電流測量分流器的輸出信號還用于內部短路保護，防止模塊在短路安全工作區域(SCSOA)外操作。此外，模塊集成了具有線性溫度-電壓依賴性的溫度輸出，便于實現狀態監測，并提供集成動態控制降額和可選的過溫保護的可能性。

所有離開生產線的三菱電機轉模模塊都經過靜態和動態電氣特性的測試，并進行帶有電感負載的功能測試，以確保所交付產品的高質量。所有結果都記錄在工廠的單獨的終端測試報告中。

封裝

電動機逆變器在各種應用中都能找到。三菱電機提供不同的封裝，因此可以為每種需求提供最佳解決方案。

外形最小的模塊是表面貼裝的SP2SK模塊。除了DIPIPM系列的常見保護功能外，模塊還集成了聯鎖保護，防止高低側開關同時導通造成的短路。由于使用RC-IGBT技術，該模塊的緊湊性使其非常適合于功率較低的單相應用，如洗碗機或風扇。

如果目標是更高的功率額定值，SLIMDIP封裝是最佳選擇。它與SP2SK模塊使用相同的RC-IGBT技術，提供出色的緊湊性，采用通孔技術。它滿足家用電器中價格敏感的平臺逆變器的需求，功率范圍在0.5kW到1.5kW之間，結合精心設計的引腳，顯著縮短了產品上市時間。

采用Super Mini DIPIPM封裝，三菱電機為轉模IPM模塊設定了市場標準。它覆蓋了廣泛的電流額定值，允許精確選擇最適合的模塊。作為亮點，除了選擇硅IGBT和硅MOSFET模型外，還有兩款基于三菱電機長期經驗的SiC MOSFET模塊可供選擇。

Mini DIPIPM封裝由于其更大的封裝，允許更好的散熱，因此具備更高的功率額定值。此外，增大的引腳間距允許某些型號使用1200V IGBT。

Large DIPIPM?封裝旨在滿足高功率逆變器的需求，適用于空間有限且優先考慮PCB設計的情況。提供600V和1200V的阻斷電壓，以及廣泛的電流范圍。

DIPIPM+和大型DIPIPM+是最新的開發之一。基于三菱電機的經驗和知識，該封裝包含三相整流器、三相全橋和可選的剎車IGBT。憑借最高水平的集成度和緊湊性，它為用戶提供了最完整的解決方案，縮短了組件決策過程和使用壽命評估。