FSB70450 Motion SPM? 7 系列模塊:高性能逆變器解決方案
一、引言
在電子工程領域,電機驅動系統(tǒng)的性能和可靠性至關重要。FSB70450 Motion SPM? 7 系列模塊作為一款先進的解決方案,為交流感應、無刷直流電機和 PMSM 電機提供了全面的高性能逆變器輸出平臺。本文將深入介紹該模塊的特性、應用、電氣參數等方面,幫助電子工程師更好地了解和應用這款產品。
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二、產品背景與變更說明
飛兆半導體已被安森美半導體(ON Semiconductor)收購。由于系統(tǒng)要求,部分飛兆可訂購的零件編號需要更改。因為安森美半導體的產品管理系統(tǒng)無法處理帶有下劃線()的零件命名,所以飛兆零件編號中的下劃線()將改為破折號(-)。大家可在安森美半導體網站(www.onsemi.com)上核實更新后的設備編號。
三、FSB70450 特性亮點
(一)認證與封裝
- 通過 UL 第 E209204 號認證(UL1557),這為產品的安全性和可靠性提供了有力保障。
- 采用高性能 PQFN 封裝,集成了 500V (R_{DS(on)}=2.2 Omega)(最大值)的 FRFET MOSFET 三相逆變器,還帶有柵極驅動器和保護功能。
(二)功能特性
- 低端 MOSFET 的三個獨立開源引腳可用于三相電流感測,高電平有效接口,適用于 3.3 / 5 V 邏輯電平,采用施密特觸發(fā)脈沖輸入,增強了信號處理的穩(wěn)定性。
- 針對低電磁干擾進行優(yōu)化,減少了對周圍電子設備的干擾。
- 內置于 HVIC 的溫度感測功能,可實時監(jiān)測模塊溫度。
- 具備用于柵極驅動、互鎖功能和欠壓保護的 HVIC,提高了模塊的安全性和可靠性。
- 絕緣等級為 (1500 V_{rms}) 分鐘,濕度敏感等級(MSL)3,符合 RoHS 標準,環(huán)保且能適應多種工作環(huán)境。
四、應用領域
FSB70450 主要應用于小功率交流電機驅動器的三相逆變器驅動。在各種小型電機驅動系統(tǒng)中,它能提供穩(wěn)定可靠的性能,滿足不同應用場景的需求。大家在實際應用中,是否遇到過因電機驅動性能不佳而導致的問題呢?
五、封裝標識與定購信息
| 器件標識 | 器件 | 封裝 | 卷尺寸 | 卷帶寬度 | 數量 |
|---|---|---|---|---|---|
| FSB70450 | FSB70450 | PQFN27A | 13’’ | 24 mm | 1000 個 |
六、絕對最大額定值
(一)逆變器部分(單個 MOSFET)
| 符號 | 參數 | 工作條件 | 額定值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|
| (V_{DSS}) | 單個 MOSFET 的漏極 — 源極電壓 | 500 | V | |
| (*I_{D25}) | 單個 MOSFET 的漏極持續(xù)電流 | (T_{CB} = 25°C)(注 1) | 4.8 | A |
| (*I_{D80}) | 單個 MOSFET 的漏極持續(xù)電流 | (T_{CB} = 80°C) | 3.6 | A |
| (*I_{DP}) | 單個 MOSFET 的漏極峰值電流 | (T_{CB} = 25°C),(PW < 100 mu s) | 9.7 | A |
| (*P_{D}) | 最大功耗 | (T_{CB} = 25°C),單個 MOSFET | 110 | W |
(二)控制部分(單個 HVIC)
| 符號 | 參數 | 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}) | 電流感測輸入電壓 | 施加在 Csc 和 COM 之間 | -0.3 ~ (V_{DD} + 0.3) | V |
(三)整個系統(tǒng)
| 符號 | 參數 | 工作條件 | 額定值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|
| (T_{J}) | 工作結溫 | -40 ~ 150 | °C | |
| (T_{STG}) | 存儲溫度 | -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}) |
注:1. (T_{CB}) 是殼體底部的墊片溫度;2. 標記為 “ * “ 的為計算值或設計因素。
七、引腳描述
| 引腳號 | 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)時間的電容 |
| 4 | Csc | 短路電流感測輸入電容(低通濾波器) |
| 5 | (V_{DD}) | 驅動 IC 和 MOSFET 的電源偏置電壓 |
| 6 | IN_UH | 高端 U 相的信號輸入 |
| 7 | IN_VH | 高端 V 相的信號輸入 |
| 8 (8a) | COM | 公共電源接地 |
| 9 | IN_WH | 高端 W 相的信號輸入 |
| 10 | IN_UL | 低端 U 相的信號輸入 |
| 11 | IN_VL | 低端 V 相的信號輸入 |
| 12 | IN_WL | 低端 W 相的信號輸入 |
| 13 | Nu | U 相的直流輸入負端 |
| 14 | U | U 相輸出 |
| 15 | Nv | V 相的直流輸入負端 |
| 16 | V | V 相輸出 |
| 17 | W | W 相輸出 |
| 18 | Nw | W 相的直流輸入負端 |
| 19 | (V_{S(W)}) | W 相 MOSFET 驅動的高端偏壓接地 |
| 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 驅動的高端偏壓接地 |
| 24 (24a) | (V_{S(U)}) | U 相 MOSFET 驅動的高端偏壓接地 |
| 25 | (V_{B(U)}) | U 相 MOSFET 驅動的高端偏壓 |
| 26 | (V_{B(V)}) | V 相 MOSFET 驅動的高端偏壓 |
| 27 | (V_{B(W)}) | W 相 MOSFET 驅動的高端偏壓 |
注:4. 每個低端 MOSFET 的源極端子與 Motion SPM? 7 中的電源接地或偏壓接地不連接,外部連接應當如圖 2 所示;5. 后綴為 -a 的墊片連接到相同數字的引腳,例如:8 和 8a 在內部連接在一起。
八、電氣特性
(一)逆變器部分(單個 MOSFET)
| 符號 | 參數 | 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)導通電阻 | (V{DD} = V{BS} = 15 V),(V{IN} = 5 V),(I{D} = 1.0 A) | - | 1.9 | 2.2 | (Omega) |
| (V_{SD}) | 漏極 - 源極二極管正向電壓 | (V{DD} = V{BS} = 15V),(V{IN} = 0 V),(I{D} = -1.0 A) | - | 0.9 | 1.2 | V |
| (t_{ON}) | 開關時間 | (V{PN} = 300 V),(V{DD} = V{BS} = 15 V),(I{D} = 1.0 A) (V_{IN} = 0 V leftrightarrow 5 V),電感負載 (L = 3 mH) 低端 MOSFET 開關(注 2) | - | 600 | - | ns |
| (t_{D(ON)}) | - | 560 | - | ns | ||
| (t_{OFF}) | - | 660 | - | ns | ||
| (t_{D(OFF)}) | - | 600 | - | ns | ||
| (I_{rr}) | - | 1.9 | - | A | ||
| (t_{rr}) | - | 90 | - | ns | ||
| (E_{ON}) | - | 45 | - | (mu J) | ||
| (E_{OFF}) | - | 8 | - | (mu J) |
(二)控制部分(單個 HVIC)
| 符號 | 參數 | 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),(V_{DD} - COM) | - | 1.7 | 3.0 | mA |
| (I_{QBS}) | (V_{BS}) 靜態(tài)電流 | (V{BS} =15 V),(V{IN} =0 V),(V{B(X)} -V{S(X)}),(V{B(V)} - V{S(V)}),(V{B(W)} -V{S(W)}) | - | 45 | 70 | (mu A) |
| (I_{PDD}) | (V_{DD}) 工作電流 | (V{DD} =15 V),(F{PWM} =20 kHz),(duty = 50%),PWM 信號低端輸入,(V_{DD} - COM) | - | 1.9 | 3.2 | mA |
| (I_{PBS}) | (V_{BS}) 工作電流 | (V{BS} =15 V),(F{PWM} =20 kHz),(duty = 50%),PWM 信號高端輸入,(V{B(U)} -V{S(U)}),(V{B(V)} - V{S(V)}),(V{B(W)} -V{S(W)}) | - | 300 | 400 | (mu A) |
| (UV_{DDD}) | 低端欠壓保護(圖 6) | (V_{DD}) 欠壓保護檢測電平 | 7.4 | 8.0 | 9.4 | V |
| (UV_{DDR}) | (V_{DD}) 欠壓保護復位電平 | 8.0 | 8.9 | 9.8 | V | |
| (UV_{BSD}) | 高端欠壓保護(圖 7) | (V_{BS}) 欠壓保護檢測電平 | 7.4 | 8.0 | 9.4 | V |
| (UV_{BSR}) | (V_{BS}) 欠壓保護復位電平 | 8.0 | 8.9 | 9.8 | V | |
| (V_{TS}) | HVIC 溫度感測電壓輸出 | (V{DD} =15 V),(T{HVIC} =25°C)(注 3) | 580 | 675 | 770 | mV |
| (V_{IH}) | 導通閾值電壓 | 邏輯高電平,IN - COM | - | - | 2.4 | V |
| (V_{IL}) | 關斷閾值電壓 | 邏輯低電平 | 0.8 | - | - | V |
| (V_{SC(ref)}) | 短路電流保護觸發(fā)電平 | (V{DD} =15 V),(C{SC} - COM) | 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:1. (BV{DSS}) 是 Motion SPM? 7 產品中的單個 MOSFET 的漏極和源極端子之間的絕對最大額定電壓。考慮到寄生電感,(V{PN}) 應遠低于該值,因此 (V{PR}) 在任何情況下不得超過 (BV{DSS});2. (t{ON}) 和 (t{OFF}) 包括內部驅動 IC 的傳輸延遲,所列出的數值是在實驗室測試條件下測得,在實際應用中因為印刷電路板和布線的差異,數值也會有所不同,請參閱圖 3 介紹的開關時間定義,以及圖 4 中的開關測試電路;3. (V{TS}) 只能用作模塊的溫度感測,但不能自動關閉 MOSFETs;4. 故障輸出脈寬 (t{FOD}) 取決于電容 (C{FOD}) 的值,可采用下面的近似公式進行計算:(C{FOD}=24 ×10^{-6} ×t_{FOD}) [F]。
九、推薦工作條件
| 符號 | 參數 | 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 | -1.0 | - | 1.0 | V/ (mu s) | |
| (t_{dead}) | 防止橋臂直通的死區(qū)時間 | (V{DD} = V{BS} = 13.5 ~ 16.5 V),(T_{J} leq 150°C) | 500 | - | - | ns |
| (f_{PWM}) | PWM 開關頻率 | (T_{J} leq 150°C) | - | 15 | - |
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