DIPIPM?的PCB設計（1）

3.4DIPIPM 的PCB設計

講座導語

DIPIPM是雙列直插型智能功率模塊的簡稱，由三菱電機于1997年正式推向市場，迄今已在家電、工業(yè)和汽車空調等領域獲得廣泛應用。本講座主要介紹DIPIPM的基礎、功能、應用和失效分析技巧，旨在幫助讀者全面了解并正確使用該產品。

通過前幾期的技術講座，我們了解了DIPIPM的選型方法和接口電路設計注意事項。通過上一節(jié)我們更加直觀地了解了DIPIPM的優(yōu)勢在于外圍器件少、設計上手快；DIPIPM從600V/2A~75A、1200V/5A~75A內部基本結構和外圍接口電路的設計基本一致，只要使用其中任意一款DIPIPM，可以方便地拓展到不同功率等級的產品線，系列擴展簡單、節(jié)省研發(fā)資源。對于研發(fā)工程師來說，完成外圍接口電路的設計后，接下來更為重要難度也更大的工作是進行PCB布局/布線設計，本節(jié)的主要內容是介紹DIPIPM的PCB布局/布線應用要點。

3.4.1DIPIPM 的PCB設計要點

對于DIPIPM來說，由于其內置了HVIC?LVIC用于IGBT的驅動和保護等諸多功能，因而其電路設計相較采用分立器件的功率變換裝置會更簡單、設計周期更短，但其PCB設計也能體現出硬件工程師對功率器件原理的理解及PCB布線的經驗。

DIPIPM作為典型的功率器件，始終處于高溫、高壓、大電流、高速開關的狀態(tài)，其工作的穩(wěn)定性和PCB布線密切相關，PCB布線的好壞不僅影響DIPIPM的可靠性，同時也決定了整個PCB的安全、EMC（電磁兼容）等關鍵指標。為了幫助工程師設計出高可靠性的PCB線路板，三菱電機在相關產品應用手冊中對DIPIPM周邊的布線應用要點有較為詳細的介紹，并且為了更直觀地展示應用DIPIPM的PCB設計要點，三菱電機為各個封裝的DIPIPM設計了專門的演示板供工程師參考，如下圖1所示。

圖1｜應用DIPIPM的PCB演示板

DIPIPM的接口電路設計是相關PCB布線的基礎，PCB設計之前需要對接口電路的功能進行詳細的了解，不同的接口電路對布線的要求有所不同，如信號驅動部分屬于弱電信號，PCB走線對電流承載能力要求低；而自舉電路部分屬于高電壓的強電，這部分PCB走線需要與弱電信號保持足夠的電氣距離。以第6代超小型DIPIPM為例的典型接口電路及相關PCB布線設計注意事項見下圖2所示。

圖2｜第6代超小型DIPIPM典型接口電路

PCB設計注意事項

旁路電阻（電流檢測電阻）盡量靠近NU/NV/NW端子放置，盡量減小NU/NV/NW端子配線的長度。

功率地和控制地在N1位置單點相連（盡量使功率地和控制地不要重疊走線）。

短路保護端子的配線盡量短，RC濾波電路放在CIN端子附近。

輸入控制信號不在功率地、高壓電路走線附近配線（即使在電路的不同層），輸入控制信號的配線盡量短，若其配線較長，建議在輸入端子附近加RC濾波電路，注意插入RC濾波電路時，輸入端子的信號電壓值有可能減小，要確認輸入信號電壓滿足觸發(fā)閾值的要求。

高壓側控制電源地的配線應與U、V、W輸出的配線分開走線（針對超小型)。

為防止控制電源電壓浪涌噪聲引起的過壓損壞，在控制電源端子與其地端子附近加齊納二級管和陶瓷電容?

盡量縮短控制地配線的長度?

P-N1端子附近加0.1～0.22μF的浪涌吸收電容，電解電容的端子與P?N1端子之間的配線長度盡可能加粗、縮短。

PCB布線設計要點

在了解了DIPIPM的PCB設計相關注意事項后，就可以進行PCB布線了。不同封裝的DIPIPM模塊，其接口電路基本相同，因而其PCB設計注意事項也基本相同；管腳定義及排列稍有不同，實際布線時需要根據模塊具體的封裝及管腳排列進行相應的布線；由于不同的DIPIPM其電壓、電流規(guī)格不盡相同，具體的PCB布線方式也需要根據規(guī)格不同進行相應調整，比如電流越大的DIPIPM，其主電流走線也需要相應加寬。下圖3是以超小型為例的DIPIPM的PCB布線舉例及其應用要點，其它規(guī)格的DIPIPM的PCB布線設計要點可以以此為基礎進行相應調整。

圖3｜超小型DIPIPM PCB布線設計要點

PCB設計不良導致的故障舉例

審核編輯：湯梓紅