FSB70250 Motion SPM? 7 系列模塊：交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高性能解決方案
FSB70250 Motion SPM? 7 系列模塊：交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高性能解決方案
在電子工程領(lǐng)域，交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)關(guān)鍵且復(fù)雜的任務(wù)。今天，我們來深入了解一款先進(jìn)的模塊——FSB70250 Motion SPM? 7 系列，它為交流感應(yīng)、無刷直流電機(jī)和 PMSM 電機(jī)提供了全面的高性能逆變器輸出平臺(tái)。
文件下載：FSB70250CN-D.pdf
一、產(chǎn)品背景與注意事項(xiàng)
飛兆半導(dǎo)體已被安森美半導(dǎo)體（ON Semiconductor）整合。由于安森美半導(dǎo)體產(chǎn)品管理系統(tǒng)無法處理帶有下劃線（_）的部件命名，原飛兆部件編號(hào)中的下劃線將改為破折號(hào)（-）。大家可通過安森美半導(dǎo)體官網(wǎng)（www.onsemi.com）核實(shí)更新后的器件編號(hào)。
安森美半導(dǎo)體對(duì)產(chǎn)品保留隨時(shí)更改的權(quán)利，不承擔(dān)產(chǎn)品適用性的保證和應(yīng)用相關(guān)的責(zé)任。同時(shí)，其產(chǎn)品不適合用于生命支持系統(tǒng)、FDA 3 類醫(yī)療設(shè)備等特定應(yīng)用。
二、FSB70250 Motion SPM? 7 系列特性
（一）認(rèn)證與封裝
該模塊通過 UL 第 E209204 號(hào)認(rèn)證（UL1557），采用高性能 PQFN 封裝。這種封裝不僅在性能上有保障，而且在實(shí)際應(yīng)用中便于安裝和布局。
（二）核心參數(shù)
- 具備 500V (R_{DS(on)}=3.4 Omega)（最大值）的 FRFET MOSFET 三相逆變器，帶有柵極驅(qū)動(dòng)器和保護(hù)功能。這使得它在處理高電壓和大電流時(shí)表現(xiàn)出色，能夠有效保護(hù)電路。
- 低端 MOSFET 的三個(gè)獨(dú)立開源引腳用于三相電流感測(cè)，高電平有效接口可用于 3.3 / 5 V 邏輯電平，施密特觸發(fā)脈沖輸入，針對(duì)低電磁干擾進(jìn)行了優(yōu)化。這一設(shè)計(jì)有助于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力。
- 內(nèi)置于 HVIC 的溫度感測(cè)功能，以及用于柵極驅(qū)動(dòng)、互鎖功能和欠壓保護(hù)的 HVIC，絕緣等級(jí)達(dá)到 (1500 V_{rms}) 分鐘，濕度敏感等級(jí)（MSL）3，符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)。這些特性保證了模塊在不同環(huán)境下的可靠運(yùn)行。
三、應(yīng)用領(lǐng)域
FSB70250 主要應(yīng)用于小功率交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的三相逆變器驅(qū)動(dòng)。在實(shí)際應(yīng)用中，它能為電機(jī)提供穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)輸出，滿足電機(jī)的高效運(yùn)行需求。
四、封裝標(biāo)識(shí)與定購(gòu)信息
| 器件標(biāo)識(shí) | 器件 | 封裝 | 卷尺寸 | 卷帶寬度 | 數(shù)量 |
|---|---|---|---|---|---|
| FSB70250 | FSB70250 | PQFN27A | 13’’ | 24 mm | 1000 個(gè) |
工程師們?cè)谟嗁?gòu)時(shí)可根據(jù)這些信息準(zhǔn)確選擇所需產(chǎn)品。
五、絕對(duì)最大額定值
（一）逆變器部分
| 符號(hào) | 參數(shù) | 工作條件 | 額定值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|
| V DSS | 單個(gè) MOSFET 的漏極 - 源極電壓 | 500 | V | |
| *I D 25 | 單個(gè) MOSFET 的漏極持續(xù)電流 | T CB = 25°C (注 1 ) | 3.3 | A |
| *I D 80 | 單個(gè) MOSFET 的漏極持續(xù)電流 | T CB = 80°C | 2.5 | A |
| *I DP | 單個(gè) MOSFET 的漏極峰值電流 | T CB = 25°C, PW < 100 μs | 6.7 | A |
| *P D | 最大功耗 | T CB = 25°C ,單個(gè) MOSFET | 81 | W |
注：標(biāo)記為 “ * “ 的為計(jì)算值或設(shè)計(jì)因素，TCB 是殼體底部的墊片溫度。
（二）控制部分
| 符號(hào) | 參數(shù) | 工作條件 | 額定值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|
| V DD | 控制電源電壓 | 施加在 V DD 和 COM 之間 | 20 | V |
| V BS | 高端偏壓 | 施加在 V B 和 V S 之間 | 20 | V |
| V IN | 輸入信號(hào)電壓 | 施加在 IN 和 COM 之間 | -0.3 ~ V DD + 0.3 | V |
| V FO | 故障輸出電源電壓 | 施加在 FO 和 COM 之間 | -0.3 ~ V DD + 0.3 | V |
| I FO | 故障輸出電流 | 灌電流 FO 引腳 | 5 | mA |
| V CSC | 電流感測(cè)輸入電壓 | 施加在 Csc 和 COM 之間 | -0.3 ~ V DD + 0.3 | V |
（三）整個(gè)系統(tǒng)
| 符號(hào) | 參數(shù) | 工作條件 | 額定值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|
| T J | 工作結(jié)溫 | -40 ~ 150 | °C | |
| T STG | 存儲(chǔ)溫度 | -40 ~ 125 | °C | |
| V ISO | 絕緣電壓 | 60 Hz ,正弦波形, 1 分鐘,連接陶瓷基板到引腳 | 1500 | V rms |
這些額定值為工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)提供了重要的參考，確保系統(tǒng)在安全范圍內(nèi)運(yùn)行。
六、引腳描述
| 引腳號(hào) | 引腳名 | 引腳描述 |
|---|---|---|
| 1 | /FO | 故障輸出 |
| 2 | V TS | 以電壓形式輸出的 HVIC 溫度 |
| 3 | Cfod | 用于故障輸出持續(xù)時(shí)間的電容 |
| 4 | Csc | 短路電流感測(cè)輸入電容(低通濾波器) |
| 5 | V DD | 驅(qū)動(dòng) IC 和 MOSFET 的電源偏置電壓 |
| 6 | IN_UH | 高端 U 相的信號(hào)輸入 |
| 7 | IN_VH | 高端 V 相的信號(hào)輸入 |
| 8 (8a) | COM | 公共電源接地 |
| 9 | IN_WH | 高端 W 相的信號(hào)輸入 |
| 10 | IN_UL | 低端 U 相的信號(hào)輸入 |
| 11 | IN_VL | 低端 V 相的信號(hào)輸入 |
| 12 | IN_WL | 低端 W 相的信號(hào)輸入 |
| 13 | Nu | U 相的直流輸入負(fù)端 |
| 14 | U | U 相輸出 |
| 15 | Nv | V 相的直流輸入負(fù)端 |
| 16 | V | V 相輸出 |
| 17 | W | W 相輸出 |
| 18 | Nw | W 相的直流輸入負(fù)端 |
| 19 | V S(W) | W 相 MOSFET 驅(qū)動(dòng)的高端偏壓接地 |
| 20 | P W | W 相的直流輸入正端 |
| 21 | P V | V 相的直流輸入正端 |
| 22 | P U | U 相的直流輸入正端 |
| 23 (23a) | V S(V) | V 相 MOSFET 驅(qū)動(dòng)的高端偏壓接地 |
| 24 (24a) | V S(U) | U 相 MOSFET 驅(qū)動(dòng)的高端偏壓接地 |
| 25 | V B(U) | U 相 MOSFET 驅(qū)動(dòng)的高端偏壓 |
| 26 | V B(V) | V 相 MOSFET 驅(qū)動(dòng)的高端偏壓 |
| 27 | V B(W) | W 相 MOSFET 驅(qū)動(dòng)的高端偏壓 |
了解引腳功能對(duì)于正確連接和使用模塊至關(guān)重要，工程師們?cè)谠O(shè)計(jì)電路時(shí)要仔細(xì)對(duì)照引腳描述進(jìn)行操作。
七、電氣特性
（一）逆變器部分
| 符號(hào) | 參數(shù) | 工作條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| BV DSS | 漏極 - 源極擊穿電壓 | V IN = 0 V, I D = 1 mA (注 1 ) | 500 | - | - | V |
| I DSS | 零柵極電壓漏極電流 | V IN = 0 V, V DS = 500 V | - | - | 1 | mA |
| R DS(on) | 漏極至源極靜態(tài)導(dǎo)通電阻 | V DD = V BS = 15 V, V IN = 5 V, I D = 1.0 A | - | 2.5 | 3.4 | ? |
| V SD | 漏極 - 源極二極管正向電壓 | V DD = V BS = 15 V, V IN = 0 V, I D = -1.0 A | - | 0.9 | 1.2 | V |
| t ON | 開關(guān)時(shí)間 | V PN = 300 V, V DD = V BS = 15 V, I D = 1.0 A V IN = 0 V ? 5 V, 電感負(fù)載 L = 3 mH 低端 MOSFET 開關(guān) (注 2 ) | - | 720 | - | ns |
| t D(ON) | - | 660 | - | ns | ||
| t OFF | - | 520 | - | ns | ||
| t D(OFF) | - | 460 | - | ns | ||
| I rr | - | 1.1 | - | A | ||
| t rr | - | 145 | - | ns | ||
| E ON | - | 75 | - | μJ | ||
| E OFF | - | 7 | - | μJ |
注：(BV{DSS}) 是 Motion SPM? 7 產(chǎn)品中的單個(gè) MOSFET 的漏極和源極端子之間的絕對(duì)最大額定電壓，考慮到寄生電感，(V{PN}) 應(yīng)遠(yuǎn)低于該值；(t{ON}) 和 (t{OFF}) 包括內(nèi)部驅(qū)動(dòng) IC 的傳輸延遲，實(shí)際應(yīng)用中數(shù)值會(huì)因印刷電路板和布線差異而不同。
（二）控制部分
| 符號(hào) | 參數(shù) | 工作條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| I QDD | V DD 靜態(tài)電流 | V DD =15 V, V IN =0 V | - | 1.7 | 3.0 | mA |
| I QBS | V BS 靜態(tài)電流 | V BS =15 V, V IN =0 V | - | 45 | 70 | μA |
| I PDD | V DD 工作電流 | V DD =15 V , F PWM =20 kHz , duty=50% , PWM 信號(hào)低端輸入 | - | 1.9 | 3.2 | mA |
| I PBS | V BS 工作電流 | V BS =15 V , F PWM =20 kHz , duty=50% , PWM 信號(hào)高端輸入 | - | 300 | 400 | μA |
| UV DDD | 低端欠壓保護(hù)(圖 6 ) | V DD 欠壓保護(hù)檢測(cè)電平 | 7.4 | 8.0 | 9.4 | V |
| UV DDR | V DD 欠壓保護(hù)復(fù)位電平 | 8.0 | 8.9 | 9.8 | V | |
| UV BSD | 高端欠壓保護(hù)(圖 7 ) | V BS 欠壓保護(hù)檢測(cè)電平 | 7.4 | 8.0 | 9.4 | V |
| UV BSR | V BS 欠壓保護(hù)復(fù)位電平 | 8.0 | 8.9 | 9.8 | V | |
| V TS | HVIC 溫度感測(cè)電壓輸出 | V DD =15 V, T HVIC =25°C (注 3 ) | 580 | 675 | 770 | mV |
| V IH | 導(dǎo)通閾值電壓 | 邏輯高電平 | - | - | 2.4 | V |
| V IL | 關(guān)斷閾值電壓 | 邏輯低電平 | 0.8 | - | - | V |
| V SC(ref) | 短路電流保護(hù)觸發(fā)電平 | V DD =15 V | 0.45 | 0.5 | 0.55 | V |
| t FOD | 故障輸出脈寬 | C FOD =33 nF (注 4 ) | 1.0 | 1.4 | 1.8 | ms |
注：(V{TS}) 只能用作模塊的溫度感測(cè)，不能自動(dòng)關(guān)閉 MOSFETs；故障輸出脈寬 (t{FOD}) 取決于電容 (C{FOD}) 的值，可采用近似公式 (C{FOD}=24 ×10^{-6} ×t_{FOD}) [F] 計(jì)算。
八、推薦工作條件
| 符號(hào) | 參數(shù) | 工作條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| V PN | 電源電壓 | 施加在 P 和 N 之間 | - | 300 | 400 | V |
| V DD | 控制電源電壓 | 施加在 V DD 和 COM 之間 | 13.5 | 15.0 | 16.5 | V |
| V BS | 高端偏壓 | 施加在 V B 和 V S 之間 | 13.5 | 15.0 | 16.5 | V |
| dV DD /dt, dV BS /dt | 控制電源波動(dòng) | -1.0 | - | 1.0 | V/μs | |
| t dead | 防止橋臂直通的死區(qū)時(shí)間 | V DD = V BS = 13.5 ~ 16.5 V, T J ? 150°C | 500 | - | - | ns |
| f PWM | PWM 開關(guān)頻率 | T J ? 150°C | - | 15 | - | kHz |
這些推薦工作條件有助于工程師優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，確保模塊在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。
九、熱阻
| 符號(hào) | 參數(shù) | 工作條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| R θJCB | 結(jié)點(diǎn) - 殼體底部的熱阻 | 單個(gè) MOSFET 工作條件下 (注 1 ) | - | 1.2 | - | °C/W |
注：(R_{θJCB}) 是根據(jù)應(yīng)用電路板布局得出的模擬值，可參考用戶指導(dǎo)手冊(cè) SPM7 系列。
十、總結(jié)
FSB70250 Motion SPM? 7 系列模塊憑借其高性能、全面的保護(hù)功能和優(yōu)化的設(shè)計(jì)，為交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供了可靠的解決方案。工程師們?cè)谑褂迷撃K時(shí)，要充分了解其各項(xiàng)參數(shù)和特性，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。大家在實(shí)際應(yīng)用中有沒有遇到過類似模塊的使用問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。
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