FSB50550ASE Motion SPM? 5 系列模塊：高效電機(jī)驅(qū)動(dòng)解決方案

一、引言

作為電子工程師，在設(shè)計(jì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，我們常常需要尋找性能優(yōu)異、功能豐富且易于集成的解決方案。FSB50550ASE Motion SPM? 5 系列模塊就是這樣一款值得關(guān)注的產(chǎn)品。它由 Fairchild Semiconductor 推出，如今已成為 ON Semiconductor 的一部分。下面，我們就來詳細(xì)了解一下這款模塊的特點(diǎn)、應(yīng)用以及相關(guān)技術(shù)參數(shù)。

文件下載：FSB50550ASE-D.pdf

二、產(chǎn)品特點(diǎn)

（一）電氣特性

高耐壓 MOSFET：該模塊采用 500V (R_{DS(on)} = 1.4 Omega)（Max）的 FRFET MOSFET，能夠承受較高的電壓，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。
內(nèi)置自舉二極管：內(nèi)置的自舉二極管簡化了 PCB 布局，減少了外部元件的使用，提高了系統(tǒng)的集成度。
三相電流檢測(cè)：提供獨(dú)立的開源引腳，用于三相電流檢測(cè)，方便實(shí)現(xiàn)精確的電機(jī)控制。
邏輯接口兼容性：采用有源高電平接口，可與 3.3V 或 5V 邏輯兼容，并且具有施密特觸發(fā)輸入，增強(qiáng)了抗干擾能力。
低電磁干擾：經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠有效降低電磁干擾，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
溫度監(jiān)測(cè)：內(nèi)置 HVIC 溫度傳感器，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊溫度，確保系統(tǒng)在安全的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。
高隔離等級(jí)：隔離等級(jí)達(dá)到 (1500 ~V_{rms} / min)，提供了良好的電氣隔離性能。
濕度敏感等級(jí)：MSL 3 等級(jí)，適用于一般的環(huán)境條件。
環(huán)保合規(guī)：符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)，滿足環(huán)保要求。

（二）保護(hù)功能

模塊提供了多種保護(hù)功能，如欠壓鎖定和熱監(jiān)測(cè)等，能夠有效保護(hù) MOSFET 和其他元件，提高系統(tǒng)的可靠性。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

FSB50550ASE Motion SPM? 5 系列模塊主要應(yīng)用于小功率交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的三相逆變器驅(qū)動(dòng)，適用于各種需要精確控制電機(jī)的場(chǎng)合，如工業(yè)自動(dòng)化、家電等領(lǐng)域。

四、技術(shù)參數(shù)

（一）絕對(duì)最大額定值

部分	符號(hào)	參數(shù)	條件	額定值	單位
逆變器部分（每個(gè) MOSFET）	(V_{DSS})	漏源電壓		500	V
	(*I_{D25})	連續(xù)漏極電流（(T_C = 25°C)）		2.0	A
	(*I_{D80})	連續(xù)漏極電流（(T_C = 80°C)）		1.5	A
	(*I_{DP})	峰值漏極電流（(T_C = 25°C)，(PW < 100 mu s)）		5.0	A
	(*I_{DRMS})	均方根漏極電流（(TC = 80°C)，(F{PWM} < 20 kHz)）		1.1	(A_{rms})
	(*P_D)	最大功耗（(T_C = 25°C)，每個(gè) MOSFET）		14.5	W
控制部分（每個(gè) HVIC）	(V_{CC})	控制電源電壓	施加于 (V_{CC}) 和 COM 之間	20	V
	(V_{BS})	高端偏置電壓	施加于 (V_B) 和 (V_S) 之間	20	V
	(V_{IN})	輸入信號(hào)電壓	施加于 IN 和 COM 之間	(-0.3 ~ V_{CC} + 0.3)	V
自舉二極管部分（每個(gè)自舉二極管）	(V_{RRMB})	最大重復(fù)反向電壓		500	V
	(*I_{FB})	正向電流（(T_C = 25°C)）		0.5	A
	(*I_{FPB})	峰值正向電流（(T_C = 25°C)，脈沖寬度 < 1ms）		1.5	A
熱阻	(R_{theta JC})	結(jié)到外殼熱阻	逆變器工作條件下每個(gè) MOSFET	8.6	(°C/W)
總系統(tǒng)	(T_J)	工作結(jié)溫		(-40 ~ 150)	(°C)
	(T_{STG})	存儲(chǔ)溫度		(-40 ~ 125)	(°C)
	(V_{ISO})	隔離電壓	60Hz，正弦波，1 分鐘，引腳連接到散熱板	1500	(V_{rms})

（二）電氣特性（(TJ = 25^{circ}C)，(V{CC} = V_{BS} = 15 ~V)）

部分	符號(hào)	參數(shù)	條件	最小值	典型值	最大值	單位
逆變器部分（每個(gè) MOSFET）	(BV_{DSS})	漏源擊穿電壓	(V_{IN} = 0 V)，(I_D = 1 mA)	500	-	-	V
	(I_{DSS})	零柵壓漏極電流	(V{IN} = 0 V)，(V{DS} = 500 V)	-	-	1	mA
	(R_{DS(on)})	靜態(tài)漏源導(dǎo)通電阻	(V{CC} = V{BS} = 15 V)，(V_{IN} = 5 V)，(I_D = 1.2 A)	-	1.0	1.4	(Omega)
	(V_{SD})	漏源二極管正向電壓	(V{CC} = V{BS} = 15V)，(V_{IN} = 0 V)，(I_D = -1.2 A)	-	-	1.2	V
	(t_{ON})	開關(guān)時(shí)間	(V{PN} = 300 V)，(V{CC} = V_{BS} = 15 V)，(ID = 1.2 A)，(V{IN} = 0 V to 5 V)，感性負(fù)載 (L = 3 mH)	-	2800	-	ns
	(t_{OFF})			740	-	ns
	(t_{rr})			290	-	ns
	(E_{ON})			270	-	(mu J)
	(E_{OFF})			10	-	(mu J)
	(RBSOA)	反向偏置安全工作區(qū)	(V{PN} = 400 V)，(V{CC} = V_{BS} = 15 V)，(ID = I{DP})，(V{DS} = BV{DSS})，(T_J = 150°C)		全方形
控制部分（每個(gè) HVIC）	(I_{QCC})	靜態(tài) (V_{CC}) 電流	(V{CC} = 15 V)，(V{IN} = 0 V)，施加于 (V_{CC}) 和 COM 之間	-	-	200	(mu A)
	(I_{QBS})	靜態(tài) (V_{BS}) 電流	(V{BS} = 15 V)，(V{IN} = 0 V)，施加于 (V{B(U)} - U)，(V{B(V)} - V)，(V_{B(W)} - W) 之間	-	-	100	(mu A)
	(UV_{CCD})	低端欠壓保護(hù)檢測(cè)電平	(V_{CC})	7.4	8.0	9.4	V
	(UV_{CCR})	(V_{CC}) 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)檢測(cè)電平	(V_{BS})	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 溫度傳感電壓輸出	(V{CC} = 15 V)，(T{HVIC} = 25°C)	600	790	980	mV
	(V_{IH})	導(dǎo)通閾值電壓	邏輯高電平，施加于 IN 和 COM 之間	-	-	2.9	V
	(V_{IL})	關(guān)斷閾值電壓	邏輯低電平	0.8	-	-	V
自舉二極管部分（每個(gè)自舉二極管）	(V_{FB})	正向電壓	(I_F = 0.1 A)，(T_C = 25°C)	-	2.5	-	V
	(t_{rrB})	反向恢復(fù)時(shí)間	(I_F = 0.1 A)，(T_C = 25°C)	-	80	-	ns

（三）推薦工作條件

符號(hào)	參數(shù)	條件	最小值	典型值	最大值	單位
(V_{PN})	電源電壓	施加于 P 和 N 之間	-	300	400	V
(V_{CC})	控制電源電壓	施加于 (V_{CC}) 和 COM 之間	13.5	15.0	16.5	V
(V_{BS})	高端偏置電壓	施加于 (V_B) 和 (V_S) 之間	13.5	15.0	16.5	V
(V_{IN(ON)})	輸入導(dǎo)通閾值電壓	施加于 IN 和 COM 之間	3.0	-	(V_{CC})	V
(V_{IN(OFF)})	輸入關(guān)斷閾值電壓	0	-	0.6	V
(t_{dead})	防止橋臂短路的消隱時(shí)間	(V{CC} = V{BS} = 13.5 ~ 16.5 V)，(T_J leq 150°C)	0	-	-	(mu s)
(f_{PWM})	PWM 開關(guān)頻率	(T_J leq 150°C)	-	15	-	kHz

五、引腳說明

引腳編號(hào)	引腳名稱	引腳描述
1	COM	IC 公共電源地
2	(V_{B(U)})	U 相高端 MOSFET 驅(qū)動(dòng)偏置電壓
3	(V_{CC(U)})	U 相 IC 和低端 MOSFET 驅(qū)動(dòng)偏置電壓
4	(IN (UH))	U 相高端信號(hào)輸入
5	(IN (UL))	U 相低端信號(hào)輸入
6	N.C	無連接
7	(V_{B(V)})	V 相高端 MOSFET 驅(qū)動(dòng)偏置電壓
8	(V_{CC(V)})	V 相 IC 和低端 MOSFET 驅(qū)動(dòng)偏置電壓
9	(IN (VH))	V 相高端信號(hào)輸入
10	(IN (VL))	V 相低端信號(hào)輸入
11	(V_{TS})	HVIC 溫度傳感輸出
12	(V_{B(W)})	W 相高端 MOSFET 驅(qū)動(dòng)偏置電壓
13	(V_{CC(W)})	W 相 IC 和低端 MOSFET 驅(qū)動(dòng)偏置電壓
14	(IN (WH))	W 相高端信號(hào)輸入
15	(IN (WL))	W 相低端信號(hào)輸入
16	N.C	無連接
17	P	正直流母線輸入
18	U, (V_{S(U)})	U 相輸出及高端 MOSFET 驅(qū)動(dòng)偏置電壓地
19	(N_U)	U 相負(fù)直流母線輸入
20	(N_V)	V 相負(fù)直流母線輸入
21	V, (V_{S(V)})	V 相輸出及高端 MOSFET 驅(qū)動(dòng)偏置電壓地
22	(N_W)	W 相負(fù)直流母線輸入
23	W, (V_{S(W)})	W 相輸出及高端 MOSFET 驅(qū)動(dòng)偏置電壓地

六、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

（一）PCB 布局

自舉電路元件參數(shù)依賴于 PWM 算法，對(duì)于 15kHz 的開關(guān)頻率，可參考典型參數(shù)。
在 Motion SPM 5 產(chǎn)品和 MCU 的每個(gè)輸入處使用 RC 耦合（(R_5) 和 (C_5) 以及 (C_4)），可防止浪涌噪聲引起的信號(hào)異常。
PCB 圖案中的粗線應(yīng)短而厚，以減小電路的雜散電感，從而降低浪涌電壓。旁路電容（如 (C_1)、(C_2) 和 (C_3)）應(yīng)具有良好的高頻特性，以吸收高頻紋波電流。

（二）溫度測(cè)量

將熱電偶附著在 SPM 5 封裝的散熱片頂部（如果有應(yīng)用，在 SPM 5 封裝和散熱片之間），以獲得正確的溫度測(cè)量值。

（三）應(yīng)用電路

關(guān)于引腳位置，可參考引腳配置圖。
在 Motion SPM 5 產(chǎn)品和 MCU 的每個(gè)輸入處使用 RC 耦合（(R_5) 和 (C_5)、(R_4) 和 (C_6) 以及 (C_4)），有助于防止浪涌噪聲引起的輸入信號(hào)異常。
(R_3) 上的電壓降會(huì)影響低端開關(guān)性能和自舉特性，穩(wěn)態(tài)時(shí) (R_3) 上的電壓降應(yīng)小于 1V。
接地線和輸出端子應(yīng)粗而短，以避免浪涌電壓和 HVIC 故障。
所有濾波電容應(yīng)靠近 Motion SPM 5 產(chǎn)品連接，并具有良好的高頻紋波電流抑制特性。

七、總結(jié)

FSB50550ASE Motion SPM? 5 系列模塊是一款功能強(qiáng)大、性能優(yōu)異的電機(jī)驅(qū)動(dòng)解決方案。它具有高耐壓、低電磁干擾、多種保護(hù)功能等特點(diǎn)，適用于小功率交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。在設(shè)計(jì)過程中，我們需要根據(jù)其技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)進(jìn)行合理的布局和應(yīng)用，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似模塊的使用問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。

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一、引言

二、產(chǎn)品特點(diǎn)

（一）電氣特性

（二）保護(hù)功能

三、應(yīng)用領(lǐng)域

四、技術(shù)參數(shù)

（一）絕對(duì)最大額定值

（二）電氣特性（(TJ = 25^{circ}C)，(V{CC} = V_{BS} = 15 ~V)）

（三）推薦工作條件

五、引腳說明

六、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

（一）PCB 布局

（二）溫度測(cè)量

（三）應(yīng)用電路

七、總結(jié)

評(píng)論

搜索歷史

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一、引言

二、產(chǎn)品特點(diǎn)

（一）電氣特性

（二）保護(hù)功能

三、應(yīng)用領(lǐng)域

四、技術(shù)參數(shù)

（一）絕對(duì)最大額定值

（二）電氣特性（(TJ = 25^{circ}C)，(V{CC} = V_{BS} = 15 ~V)）

（三）推薦工作條件

五、引腳說明

六、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

（一）PCB 布局

（二）溫度測(cè)量

（三）應(yīng)用電路

七、總結(jié)

評(píng)論

二、產(chǎn)品特點(diǎn)

三、應(yīng)用領(lǐng)域

四、技術(shù)參數(shù)

六、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)