什么是电子中的功率模块及其应用, 电源模块有什么用？

为了满足对高功率开关解决方案的需求，许多都依赖于电源模块。特斯拉等电动汽车就是一个很好的例子。

电源模块的尺寸可能很小，但它们的可靠性是检验它们的一个激励因素。它们不被视为无用电源切换的主力技术之一。

这篇文章将介绍什么是电源模块、它们的工作原理以及它们的优势。此处还介绍了相关技术，例如 IGBT 和 MOSFET。

以电源模块为特色的最新技术

电源模块在各个方面和产品类型上都在向前发展。它们最适合更高电压的应用，可用于强大的电源开关设备。

在 TI（技术集成）术语中，电源模块包含一个 DC-DC 转换器。它将控制器和电源、FET 和电感器集成到一个封装中。

通常，该单元将包括这三个以上的组件。这包括栅极驱动器、传感和保护功能。

其核心功能是进行电机功率切换。另一个正在进入放大场景——电动变速和伺服驱动器。

一些电源模块集成了远远超出这些基本功能的功能和智能。但至少可以说，这就是电源模块。

从三个角度定义电源模块：

从电气的角度来看，当物理集成紧密时，电源模块会很忙。它们减少了功率半导体器件互连中的寄生元件。

从散热的角度来看，电源模块具有导热底板。这可以用螺栓固定到散热器或冷板上以消除热量损失。

从机械的角度来看，它为组件提供了强大的机械封装。

总之，功率模块是电热机械设备。它们针对电源转换器操作进行了优化。

电源模块通常用于更高的功率级别。由于其坚固的机械结构，它们可以简化电源转换器的设计。

此外，它们从电气和热学的角度保证了正常运行。但是，只要遵循模块数据表规范和指南即可。

IGBT 和 MOSFET
通常，功率模块包括晶体管和二极管。一些将晶体管组合成使用过的配置，例如：

半桥配置
H桥配置
这些允许您从单电压电源切换通过电机的电流方向。MOSFET 和 IGBT 是其中一些最常见的开关元件。

IGBT
IGBT 代表绝缘栅双极晶体管。它是一种三端功率半导体器件。

它充当电子开关，具有高效率和快速切换的特点。此外，它还结合了 MOSFET 的简单栅极驱动特性以及高电流和低饱和电压。

最适合中高功率应用。例如，从空调和音响系统到火车和电动汽车。相比之下，大型 IGBT 模块通常由许多并行运行的设备组成。

IGBT 适用于高电压、高电流和低开关频率应用。

场效应晶体管
MOSFET代表金属氧化物半导体场效应晶体管。它处理显着的功率水平。

MOSFET 具有换向速度快的优点。与它们的“双极”对应物不同，它们在低电压下也具有良好的效率。并且由于它们的隔离门，它们很容易驾驶。

功率MOSFET在低压应用中常用于低压（小于200v）。其他用途包括：

电源
直流到直流转换器
低压电机控制器
MOSFET 适用于低电压、低电流和高开关频率应用。它也可以在相反的方向进行。但这可以使用带 IGBT 的续流二极管进行调整——前提是应用更适合 IGBT。

智能功率模块
电源模块不断发展以更好地应对工程挑战。最重要的是，简化它们的使用。

智能功率模块是功率模块技术的最新发展之一。它们包含一个带有附加控制和保护电路的 IGBT。

控制电路提供用于切换双极晶体管的驱动电路。然后是更简单的开启和关闭的栅极驱动逻辑。

智能功率模块保护电路可以防止问题，例如：

高温
电流过大
短路
欠压条件
电源模块中的元件封装在带有金属底板的塑料中。这允许在高功率情况下需要时进行充分冷却。

过去，电源模块使用螺钉触点。现在，可以使用引脚和压接触点。这些触点允许在不焊接的情况下使用高电流和高电压。这简化了安装、拆卸和更换。

电源模块应用
功率模块的应用在电动汽车和电动机控制器中很常见。其他用途包括：

交流电机驱动前端
家电
电池充电
阴极保护
转换器
传送带
直流斩波器
电镀
电梯控制
半桥
加热器控制
暖通空调控制
逆变器
医疗电子
电机控制，交流
电机控制，直流
电机启动器
功率因数校正
电源
反接保护
开关
三相逆变器
牵引力
运输
不间断电源系统
焊接
大多数高功率开关应用也可以与电源模块一起使用。

电源模块的优点
高频软开关技术的进步。半导体工艺与封装技术。功率密度越来越高。转换效率也是如此。而且该应用程序比以往任何时候都简单。

除此之外，电源模块还有更多功能！

1. 简单可靠的设计
市场上有多种类型的电源模块。有 AC-DC、DC-DC 和高压类型，仅举几例。

无论哪种方式，由于模块中的高集成电路，设计都更加紧凑。根据供应商的不同，他们可以提供专业的技术支持和系统解决方案。

有的甚至可以提供模块的外围电路和参数曲线。

2.可靠性高
电源模块使用自动化流程来确保质量和可靠性。以严格的标准设计，开发和进行完美的量产测试。

3、高功率、高密度、高效率
模组采用多层PCB铝基板。这具有高功率密度和小体积，节省了系统占用的空间。

目前DC-DC模块的1/4砖高达1000W。这个级别对于分立解决方案来说有点难以达到这样的标准。

4. 易于维护
如果出现故障，可以更换其他模块使系统正常工作。假设您需要在设计中途更改方案。只需要改动里面的模块，不需要改动整体的供电电路。

5. 节省时间和金钱
电源模块有多种输入输出选择。可重复加装或交叉加装，构成模块化组合电源。

这样，它就实现了多输入多输出。与分立电源方案相比，调试更简单、更安全。作为回报，这简化了设计应用程序并缩短了开发时间。