目前伺服驅動器的功率驅動級普遍采用以高壓IGBT為核心的功率集成模塊(PIM)和智能功率模塊(IPM)技術,也有一部分百瓦量級和低于百瓦的小功率伺服和低壓伺服采用分立元件的IGBT或者功率MOS管做功率變送,這樣做的理由主要是出于成本和安裝結構的考慮,對于低壓伺服而言,往往還會使用mW級導通電阻的低壓大電流功率MOS管,以降低飽和電壓,減少導通損耗,提高驅動器效率,縮小驅動器的總體結構尺寸。
功率集成模塊(PIM)內部多為內部集成了6管或7管IGBT管芯并包括相應的高速續(xù)流保護二極管的三相全橋結構,有的還在內部集成了三相或者單相全橋整流輸入以及用于模塊溫度檢測的熱敏電阻,PIM的著名生產廠家包括德國的Eupec、Semikon、Tyco、Vishay(IR相關業(yè)務)公司,日本的富士公司,以及美國的Microsemi(原APT)公司等。
智能功率模塊(IPM)的內部不經集成了IGBT管芯和續(xù)流二極管,而且也集成了各個IGBT管芯的柵極驅動電路,這正是IPM名稱的由來和區(qū)別于PIM的關鍵所在。最新的600V中小功率IPM還集成了為高端橋臂IGBT管芯的柵極驅動電路提供供電電源的自舉電路和高壓電平轉移和隔離電路。IPM多為直接構成三相全橋的6管結構,個別IPM中包含有三相全橋整流輸入,因此一般需要在相應的伺服應用中添加額外的再生制動IGBT單管及其驅動,以及三相或者單相全橋整流。IPM的著名生產廠家包括日本的三菱和東芝公司,美國的Fairchild等公司。
IPM的使用一般只需為模塊中已經集成的IGBT管芯驅動電路提供合適的隔離供電電源和經高速光耦隔離傳輸的PWM開關控制信號。對于某些IPM而言,高端IGBT管芯驅動電路的隔離供電電源也可以直接使用其自身集成的自舉電路產生,不過這樣做,最好在每一個PWM周期都為自舉電路留出足夠的自舉充電時間,因而會降低PWM周期的有效占空比,今兒降低驅動器的電壓利用率。對于具備高壓電平轉移和隔離電路的IPM而言,PWM開關控制信號原則上可以直接和來自控制電路的邏輯信號互聯(lián),不過出于安全考慮,尤其是操作者的人身安全,一般還是主張通過高速光耦隔離傳輸,在電氣上實現功率級和控制級的徹底隔離。
由于PIM內部沒有集成IGBT管芯的柵極驅動電路,因此PIM的使用必須配合相應的柵極驅動芯片。主流的柵極驅動芯片有集成高速光耦和柵極驅動電路以及相應的故障保護電路的IGBT柵極驅動光耦,生產廠商包括美國的Avago和Fairchild公司,日本的東芝和夏普公司;也有采用高壓電平轉移和隔離電路以及自舉供電電路的高耐壓柵極驅動芯片,生產廠商包括美國的IR和Fairchild公司;還有一些柵極驅動芯片只包含柵極驅動電路,隔離供電和信號隔離需要另外提供。










