このPDFは，CQ出版社発売の「パワー・デバイスIGBT活用の基礎と実際【オンデマンド版】」の一部内容見本です．
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パワー・デバイス IGBT 活用の基礎と実際

目次

第1 章 IGBT の基礎知識

1.1
1.2

009

パワー半導体デバイスの種類

009

パワー半導体デバイスの構造と特徴
サイリスタ

012

012

バイポーラ・トランジスタ

015

MOSFET 016
IGBT 017

1.3

IGBT の最新技術

020

IGBT の理想的なキャリア分布021

理想的なキャリア分布を実現するための技術革新

1.4

IGBT のいろいろな製品
モジュール構造1.5
1.6027030

パッケージの進化

032

IGBT の電気的特性
絶対最大定格022033036

静特性（出力特性） 036
スイッチング特性
容量特性

037040

安全動作領域

042

還流ダイオード（FWD）の特性 042
過渡熱抵抗特性

1.7

1.81.9IGBT の選び方
電圧定格044

電流定格044043

044

IGBT モジュール選定の際の注意事項
050
IGBT を使用した装置
column IGBT の等価回路の表記について

004

目次

046
019

2章

ゲート・ドライブ回路の設計

2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6

ゲート順バイアス電圧＋VGE（ON 期間）061

ゲート逆バイアス電圧−VGE（OFF 期間）062

3章

保護回路の設計と並列接続

3.1

短絡保護と過電流保護

第第ゲート抵抗 Rg

063

ドライブ電流について

065

デッド・タイムの設定

067

ゲート・ドライブ回路の具体例

短絡（過電流）の検出方法

過電圧保護

068

077
079

081

コレクタ‑エミッタ間過電圧発生要因
過電圧抑制方法

077

077

短絡の発生原因と短絡耐量

3.2

081

082

スナバ回路の種類と特徴083

放電阻止型 RCD スナバ回路の設計方法

3.3061

サージ電圧の特性

090

過熱保護090

放熱フィン温度（Tf ）検出による保護

084

090

モジュール・ケース温度（Tc ）検出による保護

091

モジュール内蔵 IGBT チップ温度（Tj ）検出による保護

3.4092電流分担の阻害要因
ON 状態での電流不均衡の要因 092
ターンオン/ターンオフ時の電流不均衡の要因

3.5

並列接続方法
配線方法

094

094

094

素子特性と電流分担の関係

4章

放熱設計方法

4.1
4.2
4.3
4.4

発生損失の求め方

第092095

097097

DC チョッパで発生する損失の計算方法

098

近似式を用いた PWM インバータの発生損失

100

損失シミュレーション・ソフトを用いた計算
IGBT 損失シミュレーション・ソフトについて 102

102

目次005

負荷モードが連続時の計算

105

負荷モードが変化する場合の計算

4.5

ヒート・シンク（冷却体）の選定方法
定常状態の熱方程式

4.6112112ヒート・シンクの取り付け方法
ヒート・シンク表面の仕上げ

4.8

114

114

サーマル・コンパウンドの塗布
サーマル・コンパウンドの種類

115

115

サーマル・コンパウンドの塗布方法

4.9

IGBT モジュールの締め付け方法

5章

ノイズ低減対策技術

5.1
5.2
5.3

インバータ・システムの EMC

第110

110

過渡状態の熱方程式
冷却体の種類4.7

107

EMI 性能

117

117
119
119

121

インバータにおける EMI 対策

122

コモン・モード・ノイズとノーマル・モード・ノイズ
インバータのノイズ対策

モジュール特性に起因するノイズの発生メカニズム

5.4

IGBT モジュールの適用における EMI 対策
モジュールの特性が影響する周波数帯伝導性ノイズ（雑音端子電圧）対策

IGBT への放射ノイズ対策
まとめ

122

123
124

127

127

128

131

138

6章

トラブル発生時の対処方法

6.1
6.2

故障の判定方法

7章

インテリジェント・パワー・モジュール IPM

7.1
7.2

IPM の特徴
IPM の機能

第第140

代表的なトラブルとその対処方法

パワー部の特徴

156158保護動作時の出力 OFF 動作

目次

144

153

制御部（IGBT 駆動，保護機能）の特徴

006

139

159

159

153

7.3

IPM に内蔵されている保護機能のタイミング・チャート

162

過電流保護（OC） 162
短絡保護（SC） 163
ケース過熱保護機能

165

IGBT チップ過熱保護機能（OH） 166
制御電源電圧低下保護（UV） 170

7.4

IPM の応用回路

172

参考文献

177

索引

179

著者略歴

183

目次

007

1

第パワー・デバイス IGBT 活用の基礎と実際

章

IGBT の基礎知識
IGBT（Insulated Gate Bipolor Transistor，絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ）は，MOSFET とバイポーラ・トランジスタの長所を活かしたパワー半導体デバイスです．パワー半導体デバイスとは，電源やモータ制御などのように電力を消費する電子回路で使用される半導体素子です．ディスクリートのパワー半導体デバイスとしては，整流ダイオード，トランジスタ，サイリスタなどがありますが，IGBT はトランジスタに分類されます．
これらのパワー半導体デバイスは，電流あるいは電圧を ON/OFF することによって電力をコントロールすることが重要な役割になります．このときのスイッチング速度は，主として直流から低周波領域ではサイリスタが，中速度ではバイポーラ・トランジスタが，そして高速度では MOSFET が使用されています．このスイッチング速度は，効率の向上と装置の小型化の要求により高速化が進んでいます．
IGBT は，バイポーラ・トランジスタと MOSFET の中間に位置しており，モータ可変速駆動装置や産業用ロボット装置，コンピュータの無停電電源装置（UPS）など，スイッチング周波数が数 kHz 〜 20kHz 程度の中容量の装置に使われています．
最近では，小容量（家庭用・業務用エアコン，冷蔵庫のコンプレッサ駆動など）
から大容量では電車のモータ駆動装置など，我々の周りのいろいろな電気機器にIGBT が使われるようになってきました．

1.1

パワー半導体デバイスの種類

パワー・エレクトロニクスは，パワー半導体デバイスを用いて電力を変換する技術として発展してきました．本節では，パワー・エレクトロニクスのキー・パーツであるパワー半導体デバイスの代表例とその動作や機能について説明します．
図 1-1 に，主なパワー半導体デバイスの発展のようすを示します．サイリスタは，水銀整流器に代わるパワー半導体デバイスとして高耐圧化，大容量化が進められ，さらに高電圧パワー半導体デバイスとして光サイリスタや，ON/OFF 制御が可能

1.1

パワー半導体デバイスの種類

009

010

第1章

IGBT の基礎知識

O
N／O
F
F
機
能可制御O
N
機
能可制御1961

GTO

1957

サイリスタ

1960

バイポーラ・トランジスタ 1971

1985

1978（2.5kV，1kA）

1980

1989（4.5kV，3kA）

1992（8kV，4kA）

1987（500V，100A）

BJT-IPM

1988

1985（1kV，25A）

IGBT-IPM

1992

2010
［年］

2010
（3.3kV，1.2kA）

2007（1.7kV，3.6kA）

2005

1995（2.5kV，1kA 平形）1992（2kV，400A）

1991（600V，600A）

1987（1.2kV，400A）［図 1-1］パワー半導体デバイスの発展（1）

IGBT

2000

MOSゲート・サイリスタ

1986（1.4kV，80A）1992（1.2kV，1kA）

MCT 1984

1983（4.5kV，3kA） 1994（6kV，6kA）

1990（4.5kV，4kA）

1985（2.5kV，100A）

1980（600V，50A）

トランジスタ・モジュール

1976

1995

1989
（12kV，1kA）

1990

1983（8kV，1.5kA）

1980（2.5kV，1kA）

MOSFET

逆導通 GTO

光サイリスタ1980（4kV，1.5kA）

1977（4kV，2.5kA）

1975

逆導通サイリスタ

1970

1967 大容量平形サイリスタ（2.5kV，0.5kA） 1978

1965

第2

パワー・デバイス IGBT 活用の基礎と実際

章

ゲート・ドライブ回路の設計
本章では，IGBT を ON/OFF するゲート・ドライブ回路の設計方法について解説
します．IGBT の性能を引き出すためには，ゲート・ドライブ回路の設計が大変重要になってきます．すなわち，IGBT はドライブ条件であるゲート電圧，ゲート抵抗によって特性が変化するので，目標とする設計にあわせた設定をしなければなりません．
表 2-1 は，IGBT のドライブ条件と IGBT の特性の変化についてまとめたものです．本章では，最初にゲート条件と IGBT 特性の関係を示し，次に具体的なゲート・ドライブ回路の設計例を示します．そして，最後に設計する際に注意すべきことを紹介します．

ゲート順バイアス電圧＋VGE（ON 期間）

2.1

ゲート順バイアス電圧＋VGE は，IGBT を ON させるためにゲートに加える電圧です．IGBT のゲート耐圧は一般的に±20V なので，ゲート順バイアス電圧の推奨値は＋15V です．＋15V を基準にして，少し高め（＋1 〜＋1.5V）に設定します．ただし，＋VGE が高いほど ON 電圧は下がるため損失は小さくなりますが，ターンオン・ス［表 2-1］IGBT のドライブ条件と主要特性順バイアス電圧増やすON 電圧減少
減少
ターンオン特性（時間・損失）
変化なし
ターンオフ特性（時間・損失）
ターンオン・サージ電圧増加
ターンオフ・サージ電圧変化なし
dv /dt 誤点弧増加減少
短絡耐量（時間）
EMI ノイズ増加
特性

逆バイアス電圧
増やす
変化なし
変化なし
減少
変化なし
減少
減少
変化なし
変化なし

ゲート抵抗増やす
変化なし
増加
増加
減少
最適値あり
減少
増加
減少

注▶スイッチング時間，損失，サージ電圧，ノイズのバランスをとることが重要

2.1

ゲート順バイアス電圧＋VGE（ON 期間）061

ピードが速くなってdv /dt 誤点弧（後述）を起こしたり，短絡耐量の減少，EMI ノイズが増えるなどの問題が起こりやすくなります．
以下に，＋VGE の設計時の留意事項を示します．
（1）＋VGE はゲート‑エミッタ間最大定格電圧VGES ＝±20V（max）の範囲内で設計する．
（2）電源電圧の変動は±10% 以内を推奨．
（3）ON 期間中のコレクタ‑エミッタ間飽和電圧（VCE（sat））は＋VGE によって変化し，＋VGE が高いほど低くなる．
（4）ターンオン・スイッチング時の時間や損失は，＋VGE が高いほど小さくなる．
（5）ターンオン時（FWD 逆回復時）の対向アームのサージ電圧は，＋VGE が高いほど発生しやすくなる．
（6）IGBT がオフ期間中でも FWD の逆回復時のdv /dt により誤動作し，パルス状のコレクタ電流が流れて不要な発熱を招くことがある．この現象はdv /dt 誤点弧と呼ばれ，＋VGE が高いほど発生しやすくなる．
（7）＋VGE が高いほどIGBT の飽和電流（制限電流値）が高くなる．

（8）短絡耐量は，＋VGE が高いほど小さくなる．

ゲート逆バイアス電圧−VGE（OFF 期間）

2.2

ゲート逆バイアス電圧は，IGBT を OFF させておくための電圧値です．ゲート逆バイアス電圧−VGE の推奨値は，− 5V から− 15V です．逆バイアス電圧に依存する主な IGBT の特性は，ターンオフ時間と損失です．逆バイアス電圧が大きいほど，ターンオフ・スピードは速く（損失は小さく）なります．
また，dv /dt 誤点弧は，逆バイアス電圧が小さいほど発生しやすくなります．ディ
スクリート・タイプなどの小容量素子では，ドライブ回路との配線を短くできるた
め，−VGE ＝ 0V でも問題が生じにくい傾向にありますが，モジュールを使用した装置はゲート配線が長くなってしまうので，逆バイアス電圧の設定には注意が必要です．
以下に，−VGE の設計時の留意事項を示します．
（1）＋VGE は，ゲート‑エミッタ間最大定格電圧VGES = ± 20V（max）の範囲内で設計する．
（2）電源電圧の変動は，±10% 以内を推奨．
（3）IGBT のターンオフ特性は−VGE に依存し，特にコレクタ電流が OFF し始める

062

第2章

ゲート・ドライブ回路の設計

第3パワー・デバイス IGBT 活用の基礎と実際

章

保護回路の設計と並列接続
配線ミスや制御回路の誤動作などにより IGBT モジュールが短絡すると，高い電圧や電流が IGBT に印加されるため，このような短絡状態をすばやく検出して保護する（モジュールを強制的に遮断する）必要があります．そこで本章では，IGBT モジュールの保護回路の設計手法について説明します．
また，通電電流能力を稼ぐために IGBT を並列に接続して使用することがあります．本章では，IGBT を並列に接続する場合の電流分担の阻害要因と並列接続時の留意点についても説明します．

短絡保護と過電流保護

3.1● 短絡の発生原因と短絡耐量

IGBT が適用される装置において，短絡事故が発生すると IGBT が破壊されることがあります．インバータ装置の例として，その短絡モードの種類と発生原因を図3-1 に示します．IGBT モジュールには，短絡状態での破壊耐量（短絡耐量）が規定されており，短絡が発生してから耐量以内（通常は数μs 〜 10μs 程度）の時間で遮断しなくてはなりません
短絡事故が発生すると IGBT のコレクタ電流が増加し，所定の値を超えるとコレクタ‑エミッタ間の電圧が急増します（IGBT の活性領域）．この特性により，短絡時のコレクタ電流は一定の値以下に抑制されますが，IGBT には高電圧，大電流の大きな負荷が印加された状態になり，この負荷が過大になると IGBT が破壊されるので，可能な限り短時間でこの負荷を取り除く必要があります．この許容責務を
IGBT の短絡耐量といい，短絡耐量は図 3-2 のように短絡電流の流れ始めから破壊に至るまでの時間で規定します．その例を下記に示します．
短絡耐量：≧ 10μs（min）
〈条件〉

VCC

600V 素子：E（＝400V，1200V 素子：E（＝800V
d VCC ）
d VCC ）

3.1

短絡保護と過電流保護

077

VGE ＝15V
R G ：標準値R G
Tj ＝125℃
短絡経路

原

トランジスタまたはダイオードの破壊

直列アーム短絡

制御回路，ドライブ回路の故障，またはノイズによる誤動作

出力短絡

配線作業などの人為的なミスおよび負荷の絶縁の破壊

地絡

同［図 3-1］短絡モードの種類とその発生原因078

因アーム短絡

第3章

保護回路の設計と並列接続

上第4

パワー・デバイス IGBT 活用の基礎と実際

章

放熱設計方法IGBT を安全に動作させるためには，接合部温度Tj がT（j max）を超えないような放熱設計が必要になります．変換装置の定格出力（連続）時はもちろん，短時間過負荷出力などの異常時においてもT（j max）を超えないような配慮が必要です．

発生損失の求め方

4.1

IGBT モジュールは IGBT 部と FWD 部で構成されており，それぞれの発生損失の合計が IGBT モジュール全体の発生損失となります．また，損失が発生する場合は定常時とスイッチング時があり，以上のことを整理すると次のようになります．
図 4-1 に示すように，IGBT 部も FWD 部も定常損失は出力特性から，またスイッチング損失はスイッチング損失‑コレクタ電流特性から計算することができ，これらの発生損失から放熱設計を行い，接合部温度Tj が設計値を超えないようにします．
したがって，ここで使用される ON 電圧やスイッチング損失の値には，通常接合部温度Tj が設計値（通常はTj ＝125℃）のときのデータが使われます．これらの特性データは，仕様書に記載されています．

トランジスタ部のみの損失（PTr ）ⅠGBT モジュールの1 素子当たりトータル発生損失（ Ptotal ）FWD 部のみの損失（PFWD ）

定常損失
（ Psat ）ターンオン損失（Pon ）

スイッチング損失（ Psw ）

ターンオフ損失（Poff ）

定常損失
（PF ）

スイッチング損失（逆回復損失）（ Prr ）

［図 4-1］IGBT モジュールの損失要因

4.1

発生損失の求め方097

DC チョッパで発生する損失の計算方法

4.2

まず，基本的な DC チョッパで発生する損失の計算方法を紹介します．この場合，
IGBT または FWD に流れる電流を矩形波の連続と考えれば，簡単に近似計算をすることができます．図 4-2 は，近似した DC チョッパ波形を示したものであり，コレクタ電流が I C のときの飽和電圧，スイッチング損失をそれぞれVCE（sat），E on ，E off とし，FWD 順電流が I F のときの ON 電圧，逆回復損失をそれぞれVF ，E rr とおけば，発生損失は次のように計算されます．
IGBT 発生損失（W）＝定常損失＋ターンオン損失＋ターンオフ損失＝ 7t 1 /t 2×VCE（sat）×IC A ＋ 7 c × ^ Eon＋Eoff h A

FWD 発生損失（W）＝定常損失＋逆回復損失＝ 7 ^ 1− ]t 1 /t 2 g h ×IF ×VF A ＋ 7 c ×Err A

実際には，直流電源電圧やゲート抵抗値などが仕様書に記載されているものと異なるときがあり，このような場合には以下のような規則にしたがって簡略計算することができます．
①直流電源電圧 E（が異なる場合d VCC ）： E（に依存しないd VCC ）ON 電圧スイッチング損失：E（に比例する
d VCC ）
②ゲート抵抗値が異なる場合
ON 電圧：ゲート抵抗値に依存しない

スイッチング損失：スイッチング時間に比例し，ゲート抵抗値に依存する

ⅠCt0A

ⅠD0A

t1t2t

キャリア周波数：fc ＝1/t 2
ⅠGBT オン：duty＝t 1 /t 2
FWD オン：duty＝1−t 1 /t 2

［図 4-2］DC チョッパ波形

098

第4章

放熱設計方法第5パワー・デバイス IGBT 活用の基礎と実際

章

ノイズ低減対策技術
最近では，IGBT を使用した装置は産業用にとどまらず，一般家庭や病院など，あらゆる場所で使用されるようになっています．これにともなって，IGBT がスイッチングすることによって発生する EMI ノイズが問題となってきており，この対策が IGBT 応用機器エンジニアの悩みの種となっています．
IGBT の特性改善は，高速スイッチングと低損失を最大の目標として技術開発が進められてきましたが，スイッチングの際の高いdv /dt ，di /dt（電圧/電流変化率）が放射性ノイズの要因となってしまうのです．このようなスイッチングに伴うノイズを低減させる手段としては，IGBT の駆動条件を見直し，スイッチング特性，特にターンオン・スピードをソフト（低速）化することが有効です．

5.1

インバータ・システムの EMC

IGBT モジュールを使用したモータ・ドライブ・システムや UPS，新エネルギー用変換装置などのパワー・エレクトロニクス機器に対しては，IEC（国際電気標準会議）から EMC 規格が規定されており，製品開発においては EMC 対策が必要不可欠となっています．
EMC とは，Electro Magnetic Compatibility（電磁両立性）のことであり，製品が発生するノイズや電磁波がほかのいかなる機器に対しても影響を与えず，逆に外部環境やほかのいかなる機器からも影響を受けないために製品に要求される規格です．

EMⅠ

伝導性ノイズ
放射性ノイズ

EMS

電磁波
瞬時停電･電圧降下
静電気 (ESD)
バースト
雷サージ

EMC

［図 5-1］EMC と EMI，EMS

5.1

インバータ・システムの EMC

119EMC は図 5-1 に示すように，EMI（Electro Magnetic Interference，電磁妨害）とEMS（Electro Magnetic Susceptibility，電磁感受性）に分類されます．EMI とは電子機器が周辺機器に及ぼす悪影響であり，エミッションともいわれます．EMI には，電源に漏洩する伝導性ノイズと，電磁波として放射される放射性ノイズがあります．また，EMS とは周囲からの妨害に対する電子機器の耐量・性能のことで，イミュニティともいわれています．これには，電磁波，静電気，雷サージなどの評価項目が挙げられます．
IGBT モジュールとその周辺回路およびパワー・エレクトロニクス機器に対するEMC 性能を考えると，従来のバイポーラ・トランジスタに比較するとスイッチング時間が 10 分の 1 以下に低減され，数百 V/数百 A 単位の高電圧/大電流を 500ns 以下という高速でスイッチングすることが特徴です．したがって，伝導性・放射性EMI は高電界，高磁界の変動により発生するため，IGBT モジュールのアプリケーションにとってはノイズの低減技術が重要になります．
本章では，IGBT モジュールの適用においてトラブルとなりやすい，スイッチングによるほかへの影響，すなわち EMI 特性について説明するとともに，対策方法などについて解説します．

80

ⅠEC61800-3，Radiated Emissions［周波数：30M〜1GHz（放射ノイズ），3m 法］
70

レベル［dBμV/m］

706060575050474040

Category C1Category C2Category C3302010010230MHz C1：商業地域
C2, C3：工業地域
100
周波数
［MHz］

1000

［図 5-2］IEC61800-3 における雑音端子電圧規制値（30M 〜 1GHz）

120

第5章

ノイズ低減対策技術

第6パワー・デバイス IGBT 活用の基礎と実際

章

トラブル発生時の対処方法
IGBT モジュールをインバータ回路などに使用した場合，配線ミスや実装上のミスなどにより，素子の破壊をまねくことがあります．もし，このような素子の破壊といった異常が発生した場合は，発生状況や原因を明確にした上で対策をする必要があります．
図 6-1 に示すように，IGBT チップは RBSOA 逸脱，ゲート過電圧，ジャンクション温度の上昇過大などにより，また FWD チップはジャンクション温度の上昇過大，過電圧，過電流などにより破壊することがあり，さらに取り扱いや信頼性（寿命）による破壊もあります．表 6-1 に，代表的な素子の異常時の要因と破壊モードをまとめました．
図 6-2 に，IGBT チップの破壊モードとチップ表面の観察結果を示します．過電流や過熱に起因する破壊はチップ中央部が，過電圧に起因する破壊はチップのエッジ部の破壊が多いようです．図 6-3 に，熱応力による破壊箇所の断面図を示します．
熱応力によってワイヤ・ボンディング部が剥離したり，はんだにクラックが入って破壊します．
ⅠGBT モジュールの破壊

ⅠGBT チップRBSOA 逸脱
ゲート過電圧ジャンクション温度上昇過大

FWD チップ

ジャンクション温度上昇過大
過電圧
過電流

取り扱い外力信頼性（寿命）

高温・低温状態での保管

衝撃
高温多湿
熱応力寿命
高温印加高温多湿印加［図 6-1］IGBT モジュールの故障原因

6.1

故障の判定方法139

［表 6-1］異常時の対策
素子の異常
波形の異常

推定される原因
短絡電流遮断時のサージ電圧
短絡保護時間遅れ
駆動回路誤動作
外来ノイズなど
制御回路誤動作
ゲート逆バイアス不足
dv /dt 誤動作
ゲート配線が長い
ゲート逆バイアス不足
デッド･タイム不足
デッド･タイム設定ミス
配線ミス，配線接触
負荷回路側での短絡装置配線のミス，配線間の接触制御回路の誤動作
過電流保護設定値のミス
入力電圧過大
過電圧保護

アーム短絡
短絡
出力短絡
地絡
過負荷（過電流）直流電圧過大過電圧

自己スイッチング（ターンオフ）によるスパイク電圧

スパイク電圧過大

ゲート電圧不足
ゲート過電圧フィンやケースの過熱回路オープン

FWD 逆回復時のスパイク電圧
駆動回路用電源の誤動作
駆動回路用電源の確立時の定数遅れ
ゲート配線のはずれ

ドライブ回路異常ゲート・オープン
ゲート端子への静電気印加
ゲート配線不適切のためのゲート過電圧取り付けネジのゆるみ，冷却ファンの停止，周囲環境放熱能力の不足サーマル・コンパウンド不足，フィン能力不足など
サーマル・ランナウェイ 制御回路の誤動作によるキャリア異常
外部配線からの応力，プリント基板の振動などによる製品本体や端子部への応力

故障の判定方法

6.1

IGBT モジュールが破壊したかどうかを判定するには，トランジスタ特性測定装置［トランジスタ・カーブ・トレーサ（以下，CT）］によって，次の項目をチェックします．
ゲート‑エミッタ間の漏れ電流
コレクタ‑エミッタ間の漏れ電流（ゲート‑エミッタ間を必ずショートさせる）

140

第6章

トラブル発生時の対処方法

第7パワー・デバイス IGBT 活用の基礎と実際

章

インテリジェント・パワー・モジュールIPM
パワー・デバイスは，使いやすさと性能の向上を求めてディスクリート・デバイ
スからスタンダード・モジュール製品へと進化しましたが，さらにドライブ回路や各種保護回路を内蔵して扱いやすくしたインテリジェント・パワー・モジュール（IPM）が使用されるようになっています．写真 7-1 に，一般的な IPM の外観を示します．
図 7-1 に示したのは一般的なモータ可変速装置（インバータ）のブロック図です
が，図中のⒶ部はスタンダード・モジュールの機能範囲を示し，Ⓑ部が IPM の機能範囲を示します．

7.1

IPM の特徴

IPM を使用する利点としては，装置の小型化，安定動作と高い信頼性，デバイス性能の発揮，装置設計リード・タイムの短縮などが挙げられます．

［写真 7-1］IPM の外観（富士電機製，R-IPM シリーズ）

7.1

IPM の特徴

153

154

第7章

インテリジェント・パワー・モジュール IPM

3相
AC 入力

入力
V/F レベル
出力周波数
正転/逆転
保護レベル
速度

DC-DC
コンバータ

整流回路

CPU，ROM

コントローラドライブ
回路

インバータ回路

バッファ回路保護回路
アラーム出力回路

インバータ装置ブロック

ドライブ
回路

センサ

センサ

［図 7-1］モータ可変速装置のブロック図

スイッチング・
レギュレータスイッチング・トランジスタ

ブレーキ

ブレーキ用抵抗

ⅠPM

出力電流

M

モータ

スタンダード・モジュール

絶縁素子

Ⓑ

PⅠM

Ⓐ