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隨著企業向低碳未來邁進，市場越來越需要更高效的功率半導體。開發功率半導體解決方案的關鍵目標在于，盡量降低系統總成本和縮小尺寸，同時提高效率。于是，智能功率模塊 (IPM) 應運而生，并成為熱泵市場備受矚目的解決方案。這種模塊結構緊湊、高度集成，具有高功率密度以及先進的控制與監測功能，非常適合熱泵應用。
熱泵（圖 1）由電力驅動，可以滿足供暖、制冷和除濕需求，是一種成熟的可持續供暖解決方案。熱泵是家庭和辦公室的環保之選，有助于我們逐漸擺脫對化石燃料的依賴，轉向使用更多的可再生能源技術。隨著全球對能源安全和氣候承諾的關注，熱泵正在成為室內和熱水供暖系統脫碳的主要工具。
根據國際能源署 (IEA) 的數據，全球熱泵的安裝數量預計將從 2020 年的 1.8 億臺增加至 2030 年的約 6 億臺。與傳統化石燃料鍋爐相比，熱泵的效率至少要高出三倍，因此備受青睞。預計到 2030 年，熱泵在單體建筑物中的安裝數量將從目前的每月 150 萬臺增加到約 500 萬臺（數據來源：國際能源署）。在美國，《通脹削減法案》為購置熱泵提供稅收抵免和補貼，覆蓋費用的比例具體取決于家庭的資格條件，最高可達 100%。
圖 1：熱泵工作原理
IPM 廣泛用于各種應用和系統。由于高度集成，無論是在功率級、驅動器還是保護方面，IPM 都有助于縮短開發周期。
圖 2：三相熱泵框圖
安森美 (onsemi) 最近發布了新的 1200 V SPM31 IPM 系列產品，為三相變頻應用設立了新標準。這一突破性技術不僅滿足了持續增長的節能需求，還致力于降低系統成本和提升整體性能。可以預見的是，具有全新和改進功能的 SPM31 IPM 將在熱泵市場上產生深遠影響。
圖 3：1200 V SPM31 IPM
由于該技術大力降低了電磁干擾 (EMI)，與上一代產品相比，SPM31 IPM 的功率損耗降低了多達 10％，功率密度提高了多達 9％，IGBT 芯片尺寸縮小了 20％。功率密度的提高有助于設計人員簡化布局，騰出熱泵系統中的寶貴空間，同時提高效率。SPM31 IPM 提供多種額定電流選項，范圍從 15 至 35 安培 (A) 不等。
圖 4：SPM31 IPM 尺寸
欠壓鎖定：SPM31 IPM 可防止欠壓情況導致系統出現不可預測的操作或對系統造成的損壞。
過流關斷：此功能可防止過大電流對系統造成永久性損壞。
熱監測：SPM31 IPM 可以準確感測溫度，有助于實現良好的熱管理，避免出現過熱情況。
故障報告：這些模塊可檢測各種故障并向系統報告，為潛在問題提供早期預警信號。
此外，SPM31 IPM 采用直接鍵合銅襯底，熱性能出色。這些功能增強了模塊的穩健性，使其適合各種應用場景。SPM31 IPM 用途廣泛，非常適合暖通空調、熱泵、變頻驅動器 (VFD)、工業泵和風機以及伺服電機等各種變頻驅動應用。
圖 5：SPM31 IPM 的橫截面
除了 SPM31，安森美還提供了其他多款多功能 IPM 產品系列。
圖 6：IPM 的應用場景
這些模塊應用場景廣泛，可實現高效緊湊的解決方案，有望在多個行業引發變革。
?點個星標，茫茫人海也能一眼看到我?
