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Grundlagen IPM

Intelligentes Power-Modul versus diskreter Schaltungsaufbau

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Die Auswahl an Modulen wächst stetig

Hersteller wie STMicroelectronics, Fairchild und ON Semiconductor sehen im IPM-Markt eine große Chance und haben in kurzer Folge neue Produkte auf den Markt gebracht. Die Anwender haben somit inzwischen gute Chancen, ein Modul zu finden, das den Anforderungen ihres Wechselrichters genau entspricht. Für die meisten ist es außerdem ein Vorteil, dass der Gate-Treiber-IC in das Modul integriert ist. Befindet sich der Gate-Treiber nah am Gate des IGBT oder MOSFET, ist die Anfälligkeit gegenüber externen Störgrößen geringer und das Modul arbeitet zuverlässiger und besser reproduzierbar.

Unstrittig ist, dass die Integration des Gate-Treibers dem Anwender die Freiheit nimmt, die Gate-Ansteuerspannung direkt zu kontrollieren. Für einige wenige Frequenzumrichter-Entwickler kann diese Restriktion tatsächlich von Bedeutung sein. Für die Mehrzahl dagegen ist es ein Vorteil, dass sie die Abstimmung von Gate-Treiber-Schaltung und Leistungstransistor nicht selbst vornehmen müssen.

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Das zweite häufig angeführte und auch wichtige Argument gegen die Verwendung eines IPM sind die Kosten. Ein IPM kostet nämlich in der Regel mehr als die diskreten Bauteile, die es ersetzt. Erfahrene Modul-Anwender raten dazu, nicht die reinen Bauelementekosten miteinander zu vergleichen, da es mit den Kosten der Bauelemente allein nicht getan ist. Sobald man die Gesamtkosten betrachtet, ist das Modul in den meisten Fällen im Vorteil.

Mit den bereits beschriebenen Vorzügen der IPMs in Bezug auf Platzbedarf und Zuverlässigkeit kann ein einziges hochintegriertes Bauteil erhebliche Kostenvorteile bieten, wenn man die Gesamtrechnung betrachtet. Das Schaltungs-Design lässt sich einfacher, schneller und damit kostengünstiger abwickeln.

Die schnellere und einfachere Leiterplatten-Bestückung senkt die Produktionskosten und die Ausschussquote. Das Modul benötigt weniger Fläche auf der Leiterplatte, sodass kleinere und damit preiswertere Platinen verwendet werden können. Der geringere Bauteileaufwand führt zu einer höheren Zuverlässigkeit, die wiederum geringere Wartungs-, Reparatur- und Rückrufkosten zur Folge hat. Nicht zuletzt senkt die verbesserte EMV des Moduls gegenüber einem diskreten Entwurf den Aufwand an teuren Maßnahmen und Materialien.

Berücksichtigt man alle Kosten, die während der Nutzungsdauer eines Motors entstehen (vom Material über das Design bis zu der Zeit nach dem Verkauf), dann ist die modulare Lösung häufig die günstigere Variante. Noch wichtiger ist die Betrachtung, dass das Modulkonzept über die Projektlebensdauer gerechnet diejenige Lösung sein kann, die besser vorhersagbare und geringere finanzielle Risiken besitzt.

* Martin Schiel ist Strategic Technical Sales Manager bei Future Power Solutions, einem Geschäftsbereich von Future Electronics, Dortmund.

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