基于安森美智能功率模块的热泵室外机解决方案

热泵是以低排放电力为动力、经实践验证的安全可持续供暖方式，也是全球向安全可持续供暖转型的核心技术。尽管热泵的主要用途是供暖，但其逆循环功能使其可同时实现供暖与制冷。热泵能够回收余热并将其温度提升至更实用的水平，因此具备显著的节能潜力。

加速推广热泵能带来多重效益：从全生命周期来看，热泵可为消费者节省开支，使其规避能源价格波动带来的影响;改用热泵供暖可减少温室气体排放，助力改善空气质量;为满足持续增长的需求，热泵制造与安装产业的规模扩张还将创造更多就业岗位。

热泵室外机顶层拓扑结构

下图为安森美 (onsemi) 推荐的热泵室外机方案框图。 热泵系统的室外机包含蒸发器(空气源热泵) 或地热交换器(地源热泵) 。 其他主要部件包括循环泵、 压缩机和风扇。 上述所有应用都需要逆变器， 而 IGBT IPM 通常可以满足这一需求。 其他模块包括检测(电压、 电流、 温度) 、 CPU 和与室内机的连接。

智能功率模块 (IPM)

智能功率模块是一种高度集成的器件， 用作电源开关， 是目前集成度最高的器件之一。 IPM 可采用 IGBT 或 Si MOSFET 设计， 常用于电机控制应用、 风扇、 水泵和通用驱动器。 IPM 不仅可以将功率开关和栅极驱动器集成到单个封装中， 还可以将 PFC 级和/或无源器件(如 NTC) 集成到单个封装中。 其他优点包括改善电磁干扰、 优化空间利用、 降低功率损耗， 从而更容易进行散热设计。

IPM 功能特性

◆IPM 包含逆变器功率级、栅极驱动器、 NTC(可选)、自举二极管和功率开关

◆将单相和三相输入交流驱动器的功率提高到 1-20kW

◆直接键合铜：

优异的导热系数： 24(Al2O3) 至 170 (AlN) W/mK

高效隔离，无任何性能下降： >20kV/mm

极高的电阻率 > 10Ωcm @20℃宽温度范围

用于 P2P 替换的常见封装类型

图8： 安森美 IPM 的集成度

热泵的功率等级因预期用途而异。 一般来说， 家用热泵的功率在 2kW 至 7kW 之间， 而商用三相热泵的功率在 8kW至 15kW 之间。IPM 用途极为广泛， 在热泵系统中可用于控制以下组件：

主压缩机 – 600/1200V

室内机风扇 – 600V 单相

循环泵 – 600V 单相， 低功率

室外机风扇 – 600/1200V

表： 安森美 IPM 产品组合中的热泵压缩机和风扇

智能功率模块 (IPM) NFAM5312SCBUT

全整合逆变器功率模块，由独立的上桥栅极驱动器、LVIC、六个 SiC MOSFET 和温度传感器组成。

关键特性：

1200V M3P SiC MOSFET， 40A

米勒钳位功能集成到栅极驱动器中

引脚与安森美 IGBT SPM31 兼容

用于结温监测的 NTC 热敏电阻

LVIC 中的温度检测和输出电压功能

无需侧边虚设引脚，可增加爬电距离

高功率密度、高效率、快速开关能力

DIP39 (54.5x31) 封装