隨著電子技術(shù)的發(fā)展，功率半導(dǎo)體技術(shù)已成為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的核心。
以絕緣柵雙極晶體管（IGBT）為代表的功率器件廣泛用于許多工業(yè)控制領(lǐng)域。
IGBT作為典型的雙極MOS復(fù)合功率器件，結(jié)合了MOSFET和GTR（高功率晶體管）的優(yōu)點(diǎn)，具有輸入阻抗高，開關(guān)速度快，熱穩(wěn)定性好，驅(qū)動(dòng)電路簡單等優(yōu)點(diǎn)。
它還具有低導(dǎo)通電壓，高耐壓和大電流的優(yōu)點(diǎn)。
IPM由一個(gè)高速，低功耗的IGBT芯片和一個(gè)首選的門級(jí)驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路組成，如圖1所示。
根據(jù)內(nèi)部電源電路配置，IPM分為四種類型：H型，D型類型，C型和R型。
在圖中，一個(gè)IGBT封裝在H型中，兩個(gè)IGBT封裝在D型中，六個(gè)IGBT封裝在C型中，七個(gè)IGBT封裝在R型中。
IPM內(nèi)部設(shè)有柵極驅(qū)動(dòng)控制電路，故障檢測電路和各種保護(hù)電路，帶有電流傳感器的IGBT芯片用于監(jiān)控IGBT的主電流。
內(nèi)部故障保護(hù)電路主要用于檢測過流，過熱和欠壓等故障。
圖2顯示了IPM的功能框圖。
智能功率模塊的內(nèi)置驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路使系統(tǒng)硬件電路簡單可靠，縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期，提高了系統(tǒng)在故障條件下的自我保護(hù)能力。
與普通IGBT模塊相比，智能功率模塊由于增加了保護(hù)電路，系統(tǒng)性能和可靠性大大提高。
智能功率模塊的保護(hù)功能包括控制電壓欠壓保護(hù)，過熱保護(hù)，過流保護(hù)和短路保護(hù)。
如果智能功率模塊模塊中的保護(hù)電路產(chǎn)生動(dòng)作，則其內(nèi)部IGBT柵極驅(qū)動(dòng)單元關(guān)閉柵極電流并輸出故障信號(hào)（Fo）。
（1）控制電壓欠壓保護(hù)（UV）：智能電源模塊使用單個(gè)15 V電源。
如果電源電壓低于12.5 V且時(shí)間超過toff = 10 ms，則會(huì)發(fā)生欠壓保護(hù)，柵極驅(qū)動(dòng)電路被阻斷，輸出被阻斷。
故障信號(hào)Fo。
如圖3所示。
（2）過熱保護(hù)（0T）：溫度傳感器安裝在靠近IGBT芯片的絕緣基板上。
當(dāng)智能功率模塊的溫度檢測到基板的溫度超過溫度值時(shí)，發(fā)生過熱保護(hù)，并且柵極驅(qū)動(dòng)電路被阻斷。
輸出故障信號(hào)Fo。
（3）過電流保護(hù)（0C）：如果流過IGBT的電流值超過過電流工作電流且時(shí)間超過toff，則發(fā)生過電流保護(hù)，柵極驅(qū)動(dòng)電路被阻斷，輸出故障信號(hào)Fo。
為避免過大的電流變化率di / dt，大多數(shù)智能電源模塊使用兩級(jí)關(guān)斷模式。
如圖4所示。
（4）短路保護(hù)（SC）：如果負(fù)載短路或控制系統(tǒng)故障，導(dǎo)致短路，流過IGBT的電流值超過短路動(dòng)作電流，立即發(fā)生短路保護(hù)，柵極驅(qū)動(dòng)電路被阻斷，輸出故障信號(hào)。
與過流保護(hù)一樣，大多數(shù)智能功率模塊使用兩級(jí)關(guān)斷模式，以避免過大的電流變化率di / dt。
為了縮短電流檢測的響應(yīng)時(shí)間和過流保護(hù)的故障動(dòng)作，在智能功率模塊內(nèi)部使用實(shí)時(shí)電流控制電路（RTC），使響應(yīng)時(shí)間小于100 ns，有效抑制電流和電流。
功率峰值，提高保護(hù)效果。
當(dāng)智能電源模塊在UV，OC，OT和SC中的任何一個(gè)發(fā)生故障時(shí)，智能電源模塊將立即輸出故障信號(hào)Fo，其持續(xù)時(shí)間tFo為1.8 ms（SC持續(xù)時(shí)間將更長）。
智能電源模塊阻斷門驅(qū)動(dòng)器并關(guān)閉智能電源模塊。
當(dāng)故障輸出信號(hào)持續(xù)時(shí)間結(jié)束時(shí)，智能電源模塊將自動(dòng)復(fù)位，柵極驅(qū)動(dòng)通道將重新打開。
智能電源模塊設(shè)備自身產(chǎn)生的故障信號(hào)是非保持性的。
如果在tFo結(jié)束后仍未消除故障源，則智能電源模塊重復(fù)自動(dòng)保護(hù)過程并重復(fù)該動(dòng)作。
過流，短路和過熱保護(hù)動(dòng)作是非?？量痰牟僮鳁l件，應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)避免。
因此，智能功率模塊的內(nèi)部保護(hù)電路不能完全實(shí)現(xiàn)器件的自我保護(hù)。
為了使系統(tǒng)真正安全可靠地運(yùn)行，通常需要設(shè)計(jì)輔助外圍保護(hù)電路。
同時(shí)，當(dāng)發(fā)生欠壓，過流，短路和過熱等故障時(shí)，智能功率模塊輸出相同的故障信號(hào)Fo，因此主控系統(tǒng)無法判斷故障的具體原因，需要進(jìn)一步的故障診斷技術(shù)。
