Czym jest IPM
IPM (Intelligent Power Module) to zintegrowany moduł mocy zawierający tranzystory przełączające (najczęściej IGBT lub MOSFET) oraz sterowniki bramki, zabezpieczenia i czujniki prądu/temperatury w jednej obudowie. Typowy układ oferuje pełny most trójfazowy do sterowania silnikiem bezszczotkowym, z funkcjami takimi jak detekcja desaturacji, undervoltage lockout, ograniczenie prądu i wyjścia diagnostyczne. Wysoka integracja skraca ścieżki prądowe, poprawia EMC i upraszcza projekt termiczny, ale wymaga starannego prowadzenia masy sterującej i separacji od pętli mocy. Kluczowe parametry obejmują napięcie kolektor–emiter/dren–źródło, dopuszczalny prąd RMS i szczytowy, odporność dV/dt, rezystancję termiczną do radiatora oraz logikę poziomów sterujących. Moduły IPM pracują w napędach BLDC/PMSM, pompach, wentylatorach i sprzęcie HVAC, gdzie liczy się sprawność, niezawodność i niski hałas elektryczny.
IPM w pralkach
W pralkach IPM steruje silnikiem BLDC/direct drive, zapewniając płynne przejścia między praniem a wirowaniem, kontrolę momentu i hamowanie rekuperacyjne. Algorytmy (FOC/six-step) w mikrokontrolerze generują przebiegi PWM, a IPM realizuje przełączanie faz z ochroną nadprądową i termiczną. Na stabilność wpływa chłodzenie, czystość pętli mocy, poprawne uziemienie i filtracja zasilania. W praktycznych opracowaniach serwisowych akcentuje się korelacje między temperaturą złącza, kondycją kondensatorów DC-link i awaryjnością modułu; zestawienia przypadków i obserwacje z eksploatacji publikuje również lokalny serwis AGD, omawiając skutki niedostatecznego docisku do radiatora, starzenia pasty termicznej oraz błędów w prowadzeniu przewodów fazowych blisko części sterującej.
Objawy uszkodzeń
Brak obrotów lub szarpanie bębna, wybijanie zabezpieczeń przy starcie, kody błędów napędu, nadmierne nagrzewanie radiatora, „pisk” przetwornicy DC-link, losowe wyłączenia pod obciążeniem oraz zwarcie w jednej z gałęzi mostka skutkujące natychmiastowym padnięciem bezpiecznika.
Diagnostyka i pomiary
Strona mocy
Ocena napięcia DC-link i tętnień, pomiar przebiegów fazowych (prądy, symetria), weryfikacja przepięć komutacyjnych i dV/dt, kontrola kondensatorów foliowych/snubberów oraz stanu radiatora i pasty termicznej. Inspekcja lutów w strefie termicznie obciążonej.
Sterowanie i zabezpieczenia
Sprawdzenie poziomów PWM, sygnałów fault/ready, działania desaturacji i UVLO, ciągłości czujników prądu/NTC, poprawności separacji masy logicznej. Testy start-stop pod rosnącym obciążeniem w celu wychwycenia marginalnych przeciążeń.
Przykładowe moduły IPM
| Model | Technologia | VDC (max) | IRMS (faz.) | Funkcje | Obudowa | Uwagi |
|---|---|---|---|---|---|---|
| IRAMS10UP60B | IGBT | ~600 V | ~10 A | UVLO, OCP, termiczny | Mini-IPM | Popularny w napędach BLDC |
| FSBB20CH60 | IGBT | ~600 V | ~20 A | Desat, soft-shutdown | Smart Power | Wyższa moc wirowania |
| STK5C4U332 | IGBT | ~600 V | ~15–20 A | OCP/OTP, bootstrap | SIP | Kompaktowy montaż pionowy |
| RAJ280002 | MOSFET | ~400 V | ~8–12 A | Wbud. drivery, czujniki | Module | Niskie straty przełączania |
Uwagi eksploatacyjne
Trwałość podnosi właściwy docisk i płaskość radiatora, wymiana pasty termicznej przy serwisie, krótkie pętle prądowe oraz ekranowanie przewodów fazowych. Po wymianie IPM warto zweryfikować kondycję DC-link (pojemność, ESR), poprawność sterowania PWM i temperaturę złącza w długim teście wirowania; zbyt agresywne zbocza lub uboga filtracja mogą prowadzić do niekontrolowanych wyzwaleń zabezpieczeń i wczesnej degradacji modułu.