電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）IPD智能功率器件的稱呼很多，有的稱其為IPS智能電源開關(guān)、SMARTMOS、受保護(hù)的MOSFET或者智能功率驅(qū)動(dòng)IC。總的來說，它是在單一芯片上集成了輸出階段的功率MOSFET或IGBT以及控制輸出階段的一個(gè)電路，是適用于各種應(yīng)用的功率IC產(chǎn)品，有著緊湊、輕量和功率高效的特點(diǎn)。

開關(guān)電源電子器件的轉(zhuǎn)變

隨著工業(yè)和汽車應(yīng)用的不斷發(fā)展，市場對(duì)于開關(guān)器件性能的要求也在發(fā)生變化。此前通常采用機(jī)械繼電器或MOSFET來執(zhí)行電子電路的ON/OFF控制，但這些器件在系統(tǒng)故障時(shí)卻不具備相應(yīng)的保護(hù)功能，而且并不是那么高效。

因此隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，更高效的半導(dǎo)體開關(guān)開始取代這些傳統(tǒng)開關(guān)器件，而且現(xiàn)在的工業(yè)和汽車市場已經(jīng)不僅僅限于開關(guān)的控制，對(duì)內(nèi)置保護(hù)、診斷功能、高效化等先進(jìn)特性的需求，讓智能功率器件正在改變?nèi)〈鷤鹘y(tǒng)半導(dǎo)體開關(guān)。

常見保護(hù)功能肯定是必不可少的，如欠電壓保護(hù)、過電壓保護(hù)、過電流及短路保護(hù)、過熱保護(hù)等。但這些還不足夠，智能功率器件中內(nèi)置的保護(hù)功能更多，如輸出電壓過沖保護(hù)、瞬態(tài)電流限制、軟啟動(dòng)和最大輸入功率限制等，這些內(nèi)置的保護(hù)功能大大提高了整個(gè)電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。

說到開關(guān)肯定離不開MOSFET，獨(dú)立使用MOSFET開關(guān)在遇到短路狀況時(shí)雖然也能提供保護(hù)但MOSFET本身也會(huì)故障，IPD則不會(huì)受到破壞，仍舊起到開關(guān)的作用。

另一個(gè)常拿來對(duì)比的是機(jī)械繼電器，繼電器本身作為一種電控制器件是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開關(guān)”。機(jī)電式繼電器是電子工程里很常見的繼電器類型，傳統(tǒng)的機(jī)械式繼電器是根據(jù)電流變化而開關(guān)狀態(tài)的變化，當(dāng)電流通過線圈時(shí)，可以產(chǎn)生磁場，磁場會(huì)吸引極性相反的觸點(diǎn)，這樣觸點(diǎn)就會(huì)接通或斷開電路，但一直以來都有其被詬病的地方。

繼電器對(duì)環(huán)境溫度比較敏感，當(dāng)環(huán)境溫度過高或者過低，都可能影響其性能表現(xiàn)，而且在不斷的機(jī)械切換過程中，其接觸點(diǎn)磨損較快，很容易產(chǎn)生電弧和噪音。半導(dǎo)體繼電器IPD則完全沒有觸電磨損、噪音困擾，通過檢測電流即可實(shí)現(xiàn)控制。

BLDC中的IPD

近年來，高效節(jié)能電機(jī)的滲透率逐漸提高，在BLDC驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，IPD的應(yīng)用越來越多。高壓IPD專門用于驅(qū)動(dòng)BLDC電機(jī)，通過霍爾器件和控制IC接收高壓的控制信號(hào)，再配合電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)IC來控制信號(hào)從低壓電路傳輸至高壓電路。一般來說，配合高壓IPD用于方波驅(qū)動(dòng)或正弦波驅(qū)動(dòng)的霍爾器件也需要由較高的輸出電壓。

雖然和傳統(tǒng)大電流控制的繼電器相比IPD效率更高，但既然是功率器件，那導(dǎo)通電阻肯定是需要注意的。為了電機(jī)本身效率夠高，就需要盡可能減少功率損耗，這就意味著導(dǎo)通電阻要盡可能低。

IPD的導(dǎo)通電阻和散熱能力是相互制約的，想要實(shí)現(xiàn)更低的導(dǎo)通電阻和更高的散熱能力需要互相平衡，尤其是在現(xiàn)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)板小型化發(fā)展的趨勢下，實(shí)現(xiàn)IPD兼顧低導(dǎo)通電阻和高散熱能力愈發(fā)具有挑戰(zhàn)。所以一味選擇導(dǎo)通電阻最低的器件絕對(duì)不是最優(yōu)解。

整個(gè)IPD的性能需要從工藝、設(shè)計(jì)、封裝全面的角度來提升，采用更先進(jìn)的高擊穿電壓SOI工藝的IPD可以進(jìn)一步降低電機(jī)功率損耗，更全面的電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)更多智能控制功能，功率封裝上改進(jìn)也能提升散熱性能，為整個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶來更好的體驗(yàn)。

小結(jié)

IPD把功率器件與傳感、檢測和控制電路、保護(hù)電路及故障自診斷電路等集成為一體可代替人工來完成復(fù)雜的功率控制，因此被冠上了智能控制之名，也電機(jī)控制帶來了更高的功率控制。