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儲能產(chǎn)品的“守護者”——IPM

Simon觀察 ? 來源:電子發(fā)燒友 ? 作者:黃山明 ? 2024-11-07 18:01 ? 次閱讀

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/黃山明)IPM是“智能功率模塊”(Intelligent Power Module)的縮寫,它是一種集成了控制電路與功率半導(dǎo)體器件的模塊化組件,通常用于電機控制和其他電力轉(zhuǎn)換應(yīng)用中。IPM內(nèi)部集成了IGBT或其他類型的功率開關(guān),以及保護電路如過流、過熱等保護功能。

這種集成設(shè)計有助于簡化系統(tǒng)的整體設(shè)計,提高可靠性,并減少外部元件的數(shù)量。在工業(yè)驅(qū)動、白色家電、汽車電子等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。而在儲能系統(tǒng)中,尤其是在那些需要高效能量轉(zhuǎn)換和精確控制的應(yīng)用場景下,IPM也能發(fā)揮其作用。

在儲能系統(tǒng)中,IPM的應(yīng)用主要體現(xiàn)在其高效的能量轉(zhuǎn)換和保護功能上。IPM能夠?qū)⒅绷麟娹D(zhuǎn)換為交流電,或反之,適應(yīng)不同的負(fù)載和應(yīng)用需求。這種靈活性使得IPM特別適合于儲能系統(tǒng)中的電能轉(zhuǎn)換,無論是從電網(wǎng)到電池存儲還是從電池存儲回饋到電網(wǎng)。

IPM通常會包含一些功能率半導(dǎo)體器件,如IGBT或MOSFET,這些器件負(fù)責(zé)處理大電流和高電壓,是進行電力轉(zhuǎn)換的核心部件。此外還包括一些驅(qū)動電路,用來控制功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)操作。它接收來自控制單元的信號,并放大信號來驅(qū)動功率器件的柵極。

除了驅(qū)動電路,還有保護電路與控制電路,以及一些傳感器用于監(jiān)測電流、電壓、溫度等參數(shù)。這些信息對于控制電路進行精確控制非常重要。

此外,由于IPM是一個高度集成的模塊,它可以減少外部元件的數(shù)量,從而簡化儲能產(chǎn)品的設(shè)計,降低體積和重量,同時也有助于降低成本。

在工作時,IPM通??梢苑譃閹讉€步驟,首先是從外部控制系統(tǒng)(如微處理器)接收控制信號;隨后控制電路根據(jù)接收到的信號,通過驅(qū)動電路來控制功率半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通和截止;而功率半導(dǎo)體器件根據(jù)其導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài),完成DC-AC或者AC-DC的轉(zhuǎn)換;最后,通過傳感器不斷檢測電流、電壓和溫度等參數(shù),并反饋給控制電路。如果檢測到異常情況,保護電路會立即采取行動,如關(guān)閉功率器件以避免損壞。

IPM市場格局

目前市場中IPM的主要參與者包括三菱電機、英飛凌、富士電機、羅姆、安森美等,其中,三菱電機、安森美、英飛凌、富士電機等公司在全球IPM市場中占據(jù)主導(dǎo)地位,這些頭部企業(yè)約占全球市場的75%份額。

比如三菱電機推出的IPM產(chǎn)品以高可靠性和方便易用著稱,其SUPER MINI封裝5-50A的智能功率模塊在市場上占有一席之地。最近兩年,三菱還推出了SLLIMM外形的新產(chǎn)品。

而安森美在收購了三洋和仙童后,擁有了IMS架構(gòu)和DBC架構(gòu)技術(shù),成為全球最佳的智能功率模塊方案供應(yīng)商之一。其產(chǎn)品陣容涵蓋各種不同技術(shù)的模塊化方案,應(yīng)用于汽車、工業(yè)和消費等領(lǐng)域。

從市場規(guī)模來看,公開資料顯示,2023年全球IPM市場規(guī)模達到了135.44億人民幣,預(yù)計到2029年將增長至226.53億元,年復(fù)合增長率為9.38%。中國本土企業(yè)在IPM市場中雖然規(guī)模相對較小,但正在逐步發(fā)展,與國際巨頭共同競爭。

其中士蘭微是國內(nèi)較早布局IPM領(lǐng)域的廠商之一,推出了多個IPM產(chǎn)品系列,如IPM23、DIP24/25/26/27、SOP37單芯片等系列產(chǎn)品。

斯達半導(dǎo)體主要專注于IGBT等功率半導(dǎo)體領(lǐng)域,其IGBT模塊型號齊全,目前形成了覆蓋工作電流 5A-3600A、工作電壓 600V-3300V的產(chǎn)品布局。IPM模塊產(chǎn)品已研發(fā)出多個,電流范圍主要為10A-50A。

此外,比亞迪也是國內(nèi)知名的IPM供應(yīng)商,目前其IPM產(chǎn)品已經(jīng)成功導(dǎo)入國際國內(nèi)多個知名品牌。如自主研發(fā)的BIP30系列IPM,是一款車規(guī)級IPM產(chǎn)品,輸出功率最高可達7500W。兼容三菱ver.4系列封裝形式,已大規(guī)模用于新能源汽車及家電領(lǐng)域。

小結(jié)

在儲能產(chǎn)品中使用IPM可以提升系統(tǒng)的性能、可靠性和安全性,也有助于簡化設(shè)計和維護工作。同時隨著儲能市場的不斷發(fā)展,越來越多的公司開始關(guān)注并投入到IPM產(chǎn)品的開發(fā)中,為儲能領(lǐng)域帶來了更多的技術(shù)選擇和市場機會。

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