儲(chǔ)能產(chǎn)品的“守護(hù)者”——IPM

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)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(jī)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(kāi)關(guān)，以及保護(hù)電路如過(guò)流、過(guò)熱等保護(hù)功能。

這種集成設(shè)計(jì)有助于簡(jiǎn)化系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，提高可靠性，并減少外部元件的數(shù)量。在工業(yè)驅(qū)動(dòng)、白色家電、汽車電子等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。而在儲(chǔ)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(chǎng)景下，IPM也能發(fā)揮其作用。

在儲(chǔ)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(hù)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(chǔ)能系統(tǒng)中的電能轉(zhuǎn)換，無(wú)論是從電網(wǎng)到電池存儲(chǔ)還是從電池存儲(chǔ)回饋到電網(wǎng)。

IPM通常會(huì)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(jìn)行電力轉(zhuǎn)換的核心部件。此外還包括一些驅(qū)動(dòng)電路，用來(lái)控制功率半導(dǎo)體器件的開(kāi)關(guān)操作。它接收來(lái)自控制單元的信號(hào)，并放大信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)功率器件的柵極。

除了驅(qū)動(dòng)電路，還有保護(hù)電路與控制電路，以及一些傳感器用于監(jiān)測(cè)電流、電壓、溫度等參數(shù)。這些信息對(duì)于控制電路進(jìn)行精確控制非常重要。

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

在工作時(shí)，IPM通?？梢苑譃閹讉€(gè)步驟，首先是從外部控制系統(tǒng)（如微處理器）接收控制信號(hào)；隨后控制電路根據(jù)接收到的信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)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(guò)傳感器不斷檢測(cè)電流、電壓和溫度等參數(shù)，并反饋給控制電路。如果檢測(cè)到異常情況，保護(hù)電路會(huì)立即采取行動(dòng)，如關(guān)閉功率器件以避免損壞。

IPM市場(chǎng)格局

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

比如三菱電機(jī)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(chǎng)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(gòu)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(fèi)等領(lǐng)域。

從市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看，公開(kāi)資料顯示，2023年全球IPM市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了135.44億人民幣，預(yù)計(jì)到2029年將增長(zhǎng)至226.53億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為9.38%。中國(guó)本土企業(yè)在IPM市場(chǎng)中雖然規(guī)模相對(duì)較小，但正在逐步發(fā)展，與國(guó)際巨頭共同競(jìng)爭(zhēng)。

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

斯達(dá)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(hào)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(gè)，電流范圍主要為10A-50A。

此外，比亞迪也是國(guó)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(guó)際國(guó)內(nèi)多個(gè)知名品牌。如自主研發(fā)的BIP30系列IPM，是一款車規(guī)級(jí)IPM產(chǎn)品，輸出功率最高可達(dá)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(chǔ)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(jiǎn)化設(shè)計(jì)和維護(hù)工作。同時(shí)隨著儲(chǔ)能市場(chǎng)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的公司開(kāi)始關(guān)注并投入到IPM產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中，為儲(chǔ)能領(lǐng)域帶來(lái)了更多的技術(shù)選擇和市場(chǎng)機(jī)會(huì)。