Potser has sentit parlar de els xips IPM, o potser ni tan sols et sonen de res. Tot i això, tenen múltiples aplicacions en diferents sectors de la indústria i també en projectes DIY amb motors, per exemple, de manera que en aquest article els tractarem perquè no tinguin secrets per a tu.
Aquests circuits integrats poden ser molt pràctic, com veuràs, i els pots trobar a diverses variants o de diversos fabricants, com Infineon, STMicroelectronics, etc.
Què és un IPM?
Un mòdul de potència intel·ligent o IPM (Intelligent Power Module) és un dispositiu de commutació de potència d'estat sòlid avançat i integrat a un xip. El terme “mòdul de potència” fa referència a la presència d'un component de commutació de potència (generalment un transistor tipus IGBT), i el mòdul és “intel·ligent” perquè inclou circuits de control i protecció addicionals. L'objectiu és optimitzar el rendiment i facilitar el disseny i la implementació de la solució global.
Els IPM utilitzen dispositius semiconductors per a la commutació d'alta potència. Aquests dispositius poden ser FET, BJT o IGBT, i aquest és el més freqüent, encara que tot dependrà de l'aplicació per a la qual es destinarà aquest IC.
Un IPM implica molt més que simplement encendre i apagar un transistor, i incorporen característiques essencials com poden ser:
- Circuits d'accionament de comporta: han d'aplicar el voltatge adequat i subministrar grans quantitats de corrent per a una commutació ràpida.
- Lògica d'accionament de comporta: es pot dissenyar per evitar que els IGBT de costat alt i costat baix condueixin simultàniament. Aquesta funcionalitat es coneix com a protecció contra trets, prevenció de conducció creuada o circuits d'interbloqueig.
- Circuits de protecció: han de ser capaços de detectar i abordar condicions de sobrecorrent, sobretensió, curtcircuit i subvoltatge.
- Funcionalitat de comunicació: si el sistema necessita mantenir registres d'esdeveniments de fallada o temperatures operatives, es requerirà alguna forma de funcionalitat de comunicació.
- Correcció d'el factor de potència (PFC): algunes aplicacions requereixen correcció del factor de potència (PFC).
Entre els IPM del mercat, podem trobar gran quantitat de models, alguns dels quals fabricats per companyies com Infineon o STMicroelectronics, i majoritàriament destinats al sector de l'automòbil, per a diferents sistemes de control de motors, encara que també es poden trobar en moltes altres aplicacions…
Tipus o famílies
Els famílies d'aquests mòduls IPM comercials de vegades es poden dividir segons les característiques, com per exemple:
- Compacte: són mòduls de potència altament integrats i compactes. Estan dissenyats per conduir motors a aplicacions que van des d'electrodomèstics fins a ventiladors, bombes i unitats d'accionament de propòsit general. També inclouen la sèrie CIPOS Nano i Micro, entre d'altres, que és una família de mòduls de potència ultra compactes i altament integrats per a aplicacions de consum, residencials i industrials lleugeres. N'hi ha també per a sistemes trifàsics.
- Estàndard: són robustos i simplifiquen el disseny del sistema daccionament del motor. Involucra productes des de CIPOS Tiny, Nano, Micro i Mini muntats en superfície fins a mòduls CIPOS estàndard que cobreixen un rang de potència de 20W a 5kW.
- Rendiment: dissenyats per a aplicacions de molt alta potència o aplicacions que requereixin un rendiment superior en termes d'eficiència energètica, densitat de potència, robustesa del sistema i confiabilitat davant dels anteriors.
Cadascuna pensada per a aplicacions o necessitats diferents, que dependran del que es vulgui.
Aplicacions dels IPM
Els IPM estan més estretament associats amb el control de motors, però també es fan servir en sistemes denergia ininterrompuda, inversors i sistemes denergia renovable, etc. Per tant, es poden trobar en multitud d'equips, com ara:
- Control de motors de vehicles: els IPM són essencials en el control de motors a causa de la seva capacitat per manejar alts corrents i voltatges, així com la seva capacitat per proporcionar protecció i control.
- Sistemes d'energia ininterrompuda (SAI): s'utilitzen en SAI/UPS per proporcionar una font d'energia fiable i constant.
- Conversors/inversors: també presents en sistemes per convertir el corrent continu en corrent altern.
- Sistemes denergia renovable: els IPM poden estar en sistemes com els sistemes d'energia solar i eòlica, per convertir i controlar l'energia generada.
- Electrodomèstics: per controlar els motors i altres components que requereixen energia.