FBA42060 [ONSEMI]

用于单相升压功率因数校正的 PFC SPM® 45 系列;


型号：	FBA42060
厂家：	ONSEMI
描述：	用于单相升压功率因数校正的 PFC SPM® 45 系列功率因数校正
文件：	总14页 (文件大小：827K)
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2014 年 7 月

FBA42060

用于单相升压功率因数校正的 PFC SPM^®45 系列

特性

概述

• 通过 UL 第 E209204 号认证 (UL1557)

FBA42060 是一种先进的 PFC SPM^®45 模块，为消费、

医药和工业应用提供非常全面的高性能升压功率因数校正

输入功率平台。这些模块综合优化了内置 IGBT 的栅极驱

动以最小化电磁干扰和能量损耗。同时也提供多重模组保

护特性，集成欠压闭锁，过流保护，热量监测和故障报告。

这些模块内的全波整流器和高性能输出二极管，为额外节

省空间和方便安装起到了重要作用。

• 600 V - 20 A 单相升压功率因数校正，包含栅极驱动和

保护的控制 IC

• 使用陶瓷基板实现非常低的热阻

• 全波桥式整流器和高性能输出二极管

• 针对 20 kHz 开关频率进行优化

• 内置负温度系数热敏电阻可实现温度监测

• 绝缘等级：2000 Vrms/ 分钟

应用

• 单相升压功率因数校正转换器

相关资料

• AN-9091 - Boost PFC Inductor Design Guide

• AN-9072

- Motion SPM® 45 Series Mounting

Guidance

图 1. 封装概览

封装标识与定购信息

器件

器件标识

封装

包装类型

数量

FBA42060

SPMAA-F26

Rail

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FBA42060 Rev. C4

集成的驱动、保护和系统控制功能

•

对于 IGBT：栅极驱动电路、过流保护（OCP）、控制电源欠压锁定（UVLO）保护

故障信号：对应 OC 和 UV 故障

内置负温度系数热敏电阻：温度监控

输入接口：高电平有效接口，可用于 3.3 / 5 V 逻辑电平，施密特触发脉冲输入

引脚布局

(26) N _R

(25) N _R

V_TH(1)

R_TH(2)

(24) N _R

(23) N _R

S (3)

R (4)

(22) N

(21) N

(20) n.c

(19) n.c

(18) n.c

(17)COM

(16) V_CC

(15)COM

(14)COM

(13) IN

P_R(5)

L (6)

P (7)

n.c (8)

n.c (9)

(12) n.c

(11) V_FO

(10) C _SC

图 2. 俯视图

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引脚描述

引脚号

引脚名

V_TH

R_TH

引脚描述

热敏电阻偏压

供热敏电阻使用的串联电阻器

S 相的交流输入

R 相的交流输入

整流器直流正端

电感连接

P_R

直流输入正端

8, 9

N.C

C_OC

V_FO

N.C

过流检测的信号输入

故障输出

IGBT 驱动的 PWM 输入

COM

V_CC

COM

N.C

公共电源接地

适用于 IGBT 驱动的 IC 的公共电源电压

公共电源接地

18 ~ 20

21, 22

23 ~ 26

直流输入负端

N_R

整流二极管的直流负端

内部等效电路

(1)V_TH

NTC

(2)R_TH

Thermistor

(7)P

(10)C_SC

Csc

(6)L

(5)P

(11)V_FO

(13)IN

VFO

OUT

(4)R

(3)S

(14)(15)(17)COM

(16)VCC

COM

VCC

(21)(22)N

(23)(24)(25)(26)N_R

图 3. 内部框图

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绝对最大额定值

转换器部分

符号

参数

工作条件

额定值

276

单位

V_rms

V_i

V_{i （浪涌）}

V_PN

输入电源电压

施加在 R - S 之间

500

输入电源电压（浪涌）

输出电压

施加在 R - S 之间

施加在 P_R- N_R之间

450

V_{PN （浪涌）}

V_CES

500

输出电源电压（浪涌）

集电极 - 发射极之间电压

重复峰值反向电压

600

V_RRM

± I_C

600

T_C= 25°C, V_CC= 15 V

T_C= 25°C, 脉冲宽度小于 1 ms

单一正弦半波

单个 IGBT 的集电极电流

单个 IGBT 的集电极电流（峰值）

正向浪涌峰值电流

± I_CP

I_FSM

200

T_J

-40 ~ 150

°C

工作结温

控制部分

符号

V_CC

V_IN

参数

工作条件

额定值

单位

施加在 V_CC- COM 之间

施加在 IN - COM 之间

施加在 V_FO- COM 之间

_FO引脚处的灌电流

施加在 C_SC- COM 之间

控制电源电压

-0.3 ~ V_CC+ 0.3

输入信号电压

V_FO

I_FO

故障输出电源电压

故障输出电流

V_SC

-0.3 ~ V_CC+ 0.3

电流感测输入电压

整个系统

符号

T_STG

V_ISO

参数

工作条件

额定值

-40 ~ 125

2000

单位

°C

存储温度

绝缘电压

60 Hz，正弦波形，交流 1 分钟，连接陶瓷基

V_rms

板到引脚

热阻

符号

参数

条件

最小值典型值最大值单位

R_th(j-c)Q

R_th(j-c)D

R_th(j-c)R

IGBT

FRD

2.5

°C/W

结点 - 壳体的热阻在芯片中

心

整流器

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电气特性 ^（T_J^{= 25°C，除非另有说明。）}

转换器部分

符号

参数

工作条件

最小值典型值最大值单位

V_CE(SAT)

_CC= 15 V, V_IN= 5V, I_C=20 A

2.2

2.7

IGBT 集电极 - 发射极间饱

和电压

V_FF

V_FR

t_ON

I_F= 20 A

2.1

1.1

770

640

130

2.6

快速恢复二极管正向电压

整流器正向电压

开关特性

1.4

V_PN= 300 V, V_CC= 15 V, I_C= 20 A,

V_IN= 0 V  5 V, 电感负载（注 1）

t_OFF

t_C(ON)

t_C(OFF)

trr

Irr

4.0

I_CES

_CE= V_CES

集电极 - 发射极间漏电流

注：

1. t 和 t

包括模块内部驱动 IC 的传输延迟时间。t

和 t 指在内部给定的栅极驱动条件下， IGBT 本身的开关时间。

C(OFF)

OFF

C(ON)

详细信息，请参见图 4。

图 4. 开关时间定义

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控制部分

符号

I_QCC

参数

工作条件

最小值典型值最大值单位

V_CC= 15 V, V_IN= 0V, V_CC- COM

V_SC= 0 V, V_FO电路：4.7 k 至 5 V 上拉

4.5

2.65

_CC静态电源电流

V_FOH

V_FOL

故障输出电压

0.8

0.55

V_SC= 1 V, V_FO电路：4.7 k 至 5 V 上拉

V_SC(ref)

0.45

0.50

C_SC引脚的过流保护触发电 V_CC= 15 V （注 2）

平电压

UV_CCD

UV_CCR

V_IN(ON)

V_IN(OFF)

R_TH

10.5

11.0

13.0

13.5

2.6

电源电路 - 欠压保护

检测电平

复位电平

导通阈值电压

关断阈值电压

热敏电阻的阻值

施加在 IN - COM 之间

0.8

47.0

k

T_TH= 25°C （注 3）

2.9

k

T_TH= 100°C

注：

2. 过流保护作用于 IGBT。

3. T 为热敏电阻自身的温度。若需获得结壳温度 (T )，请根据具体应用进行试验。

R-T Curve

200

150

100

MIN

TYP

MAX

MIN

TYP

MAX

100

105

110

115

120

125

Temperature T_TH[^oC]

100

125

Temperature T_TH[^oC]

图 5. 内置热敏电阻的 R-T 曲线

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推荐工作条件

符号

参数

工作条件

最小值典型值最大值单位

V_i

V_PN

I_i

198

220

360

242

400

V_rms

输入电源电压

施加在 R - S 之间

电源电压

输入电流

施加在 P_R- N 之间

V_DC= 360 V, F_SW= 20 kHz, V_CC= 15 V,

A_peak

T_C= 90°C, T_J≤ 150°C

V_CC

P_WIN(ON)

P_WIN(OFF)

dV_CC/dt

f_PWM

13.5

0.5

-1

15.0

16.5

s

逆变器的电源电压

最小输入脉宽

施加在 V_CC- COM 之间

（注 4）

s

V/s

kHz

电源波动

PWM 输入频率

电流感测产生的电压

T_J≤ 150°C

V_SEN

-4

施加在 N - COM 之间（包括浪涌电压）

注：

4. PFC SPM 产品可能不会响应，若输入脉宽低于最低推荐值。

机械特性和额定值

参数

工作条件

最小值典型值最大值单位

0.6

0.7

0.8

+120

N•m

m

安装扭矩

器件平面度

重量

安装螺钉：M3

建议 0.7 N•m

见图 6

图 6. 平面度测量位置

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保护功能时序图

Input Signal

Protection

Circuit State

RESET

SET

RESET

UV_CCR

UV_CCD

Control

Supply Voltage

Output Current

Fault Output Signal

a1 : 控制电源电压上升：当电压上升到 UV_CCR后，等到下一个开通信号时，对应的电路才开始动作。

a2 : 正常工作：IGBT 导通并加载负载电流。

a3 : 欠压检测 (UV_CCD)。

a4 : 不论控制输入的条件， IGBT 都关断。

a5 : 故障输出工作启动。

a6 : 欠压复位 (UV_CCR)。

a7 : 正常工作：IGBT 导通并加载负载电流。

图 7. 欠压保护

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IGBT Control

Input

Protection

Circuit State

SET

RESET

Internal IGBT

Gate - Emitter Voltage

Output Current

SC Reference Voltage

Sensing Voltage

of Shunt Resistance

CR Circuit Time

Constant Delay

Fault Output Signal

（包含外部分流电阻和 CR 连接）

c1 : 正常工作：IGBT 导通并加载负载电流。

c2 : 过流检测（OC 触发）

c3 : IGBT 栅极硬中断。

c4 : IGBT 关断。

c5 : 故障输出计时器启动。

c6 : 输入 “LOW”：IGBT 关断状态。

c7 : 输入 “HIGH”：IGBT 导通状态，但是在故障输出有效的时间内， IGBT 不导通。

c8 : IGBT 关断状态

图 8. 过电流保护

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应用电路推荐

V_TH

R_TH

+5 V

NTC

Thermistor

R_TH

+5 V

R_FO

R_F

C_SC

CSC

C_SC

V_FO

VFO

V_DC

OUT

COM

V_CC

COM

VCC

VAC

+15 V

N_R

Current-sensing

R_SH

图 9. 典型应用电路

注：

1. 为了避免故障，应尽可能缩短每个输入端的连线（小于 2-3 cm）。

2. V 输出是漏极开路型。该信号线应当采用一个能把 I 上升到 1 mA 的电阻上拉至 MCU 或 PFC 控制器电源的正极。

3. 输入信号为高电平有效。在 IC 中，有一个 5 k 的电阻将每一个输入信号线下拉接地。应采用 RC 耦合电路，以避免输入信号波动。 R C 时间常数应在 50 ~ 150 ns 的范围

内进行选择 ( 建议 R = 100 , C = 1 nF)。

4. 为避免保护功能出错，应尽可能缩短 R 和 C 周围的连线。

5. 在过流保护电路中，R , C 时间常数应在 1~2 μs 的范围内进行选择。

6. 每个电容都应尽可能地靠近引脚安装。

7. 在各种家用电器设备中，几乎都用到了继电器。在这些情况下， MCU 和继电器之间应留有足够的距离。

8. 内部负温度系数热敏电阻能用来监控壳体温度，以及保护器件免于过热工作。请选择一个合适的电阻 RTH 根据应用。例如，当壳体温度为 85°C 时，使用 R = 4.7 k 将使

两端的电压变为 2.5 V。

9. 请使用一个合适的分流电阻 R ，以保护内部 IGBT 免于过流工作。

10. 建议将反向并联二极管与 IGBT 相连接。

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封装轮廓详图

封装图纸作为一项服务，提供给考虑飞兆半导体元件的客户。具体参数可能会有变化，且不会做出相应通知。请注意图纸上的版

本和 / 或日期，并联系飞兆半导体代表核实或获得最新版本。封装规格并不扩大飞兆公司全球范围内的条款与条件，尤其是其中

涉及飞兆公司产品保修的部分。

随时访问飞兆半导体在线封装网页，可以获取最新的封装图纸：

http://www.fairchildsemi.com/dwg/MO/MOD23AA.pdf

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N. American Technical Support: 800−282−9855 Toll Free

USA/Canada

Europe, Middle East and Africa Technical Support:

Phone: 421 33 790 2910

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Phone: 81−3−5817−1050

ON Semiconductor Website: www.onsemi.com

Order Literature: http://www.onsemi.com/orderlit

Literature Distribution Center for ON Semiconductor

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Phone: 303−675−2175 or 800−344−3860 Toll Free USA/Canada

Fax: 303−675−2176 or 800−344−3867 Toll Free USA/Canada

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