FSB32560 [ONSEMI]
智能功率模块，600V，25A;
| 型号： | FSB32560 |
| 厂家： | 
ONSEMI |
| 描述： | 智能功率模块，600V，25A |
| 文件： | 总16页 (文件大小：2859K) |
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2014 年10 月
FSB32560
Motion SPM 3 系列
®
特性
概述
FSB32560 是一款Motion SPM® 3 模块，为交流感应、无
刷直流电机和 PMSM 电机提供非常全面的高性能逆变器
输出平台。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，过流保护和故障报告。内置的高速
HVIC 只需要一个单电源电压，将逻辑电平栅极输入转化
为适合驱动模块内部IGBT 的高电压，高电流驱动信号。
独立的 IGBT 负端在每个相位均有效，可支持大量不同种
类的控制算法。
•
•
通过UL 第E209204 号认证(UL1557)
600 15 A 三相 IGBT 逆变器，包含栅极驱动和保护
V
-
的控制IC
•
•
•
•
•
•
低损耗、短路额定的IGBT
使用陶瓷基板实现低热阻
专用的Vs 引脚以简化印刷电路板布局
低端 IGBT 的独立发射极开路引脚用于三相电流感测
单接地电源供电
绝缘等级：2500 Vrms / 分钟
应用
运动控制- 家用设备/ 工业电机
•
相关资料
AN-9035
•
-
Motion SPM
3
Series Ver.2 User’s Guide
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
FSB32560
FSB32560
SPMBA-027
Rail
10
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1
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集成的功率功能
600 V - 25 A IGBT 逆变器，适用于三相DC / AC 功率转换（请参阅图3）
•
集成的驱动、保护和系统控制功能
对于逆变器高端IGBT：栅极驱动电路、高压隔离的高速电平转换控制电路欠压锁定保护(UVLO)
注：可用自举电路示例如图10 和图11 所示。
•
•
•
•
对于逆变器低端IGBT：栅极驱动电路、短路保护(SCP)、控制电源欠压锁定保护(UVLO)
故障信号：对应UVLO （低端电源）和短路故障
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
13.7
(1) VCC(L)
(2) COM
(3) IN(UL)
(4) IN(VL)
(5) IN(WL)
(6) VFO
(21) NU
(22) NV
19.2
(23) NW
(7) CFOD
(8) CSC
(9) IN(UH)
(24)
(25)
U
V
Case Temperature (T
Detecting Point
)
C
(10) VCC(UH)
(11) VB(U)
(12) VS(U)
(13) IN(VH)
(14) VCC(VH)
(15) VB(V)
(16) VS(V)
(17) IN(WH)
(18) VCC(WH)
(19) VB(W)
(26) W
DBC Substrate
(27)
P
(20) VS(W)
图
2. 俯视图
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引脚描述
引脚号
1
引脚名
VCC(L)
COM
IN(UL)
IN(VL)
IN(WL)
VFO
引脚描述
IC 和IGBT 驱动的低端公共偏压
公共电源接地
2
3
低端U 相的信号输入
低端V 相的信号输入
低端W 相的信号输入
故障输出
4
5
6
7
CFOD
CSC
设置故障输出持续时间的电容
短路电流感测输入电容（低通滤波器）
高端U 相的信号输入
U 相IC 的高端偏压
8
9
IN(UH)
VCC(UH)
VB(U)
VS(U)
IN(VH)
VCC(VH)
VB(V)
VS(V)
IN(WH)
VCC(WH)
VB(W)
VS(W)
NU
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
U 相IGBT 驱动的高端偏压
U 相IGBT 驱动的高端偏压接地
高端V 相的信号输入
V 相IC 的高端偏压
V 相IGBT 驱动的高端偏压
V 相IGBT 驱动的高端偏压接地
高端W 相的信号输入
W 相IC 的高端偏压
W 相IGBT 驱动的高端偏压
W 相IGBT 驱动的高端偏压接地
U 相的直流输入负端
V 相的直流输入负端
W 相的直流输入负端
U 相输出
NV
NW
U
V
V 相输出
W
W 相输出
P
直流输入正端
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内部等效电路与输入/ 输出引脚
P
(27)
(26)
(19) VB(W)
VB
(18) VCC(WH)
VCC
OUT
VS
COM
IN
(17) IN(WH)
(20) VS(W)
W
(15) VB(V)
VB
(14) VCC(VH)
VCC
OUT
VS
COM
IN
(13) IN(VH)
(16) VS(V)
V
(25)
(11) VB(U)
VB
(10) VCC(UH)
VCC
OUT
VS
COM
IN
(9) IN(UH)
(12) VS(U)
U
(24)
(8) CSC
(7) CFOD
(6) VFO
OUT(WL)
OUT(VL)
C(SC)
C(FOD)
VFO
N
W (23)
(5) IN(WL)
(4) IN(VL)
(3) IN(UL)
IN(WL)
IN(VL)
IN(UL)
NV (22)
(2) COM
(1) VCC(L)
COM
VCC
OUT(UL)
VSL
NU (21)
图
3. 内部框图
注：
1. 逆变器的低端由三个IGBT 及相应的续流二极管和一个控制IC 组成。具有栅极驱动和保护功能。
2. 逆变器的功率端由逆变器的四个直流母线输入端和三个输出端组成。
3. 逆变器高端由三个IGBT 以及相应的续流二极管和驱动IC 组成。
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绝对最大额定值 （TJ
=
25°C，除非另有说明。）
逆变器部分
符号
参数
工作条件
额定值
450
500
600
25
单位
V
VPN
VPN
电源电压
施加在P- NU
施加在P- NU
,
,
NV
,
NW
NW
V
电源电压（浪涌）
NV,
（浪涌）
VCES
IC
V
集电极- 发射极之间电压
单个IGBT 的集电极电流
±
TC
TC
TC
=
=
=
25°C
A
100°C
12
A
PC
TJ
29
W
°C
集电极功耗
工作结温
25°C，单个芯片
-20
~ 125
（注1）
注：
1. Motion SPM®
TC 100C)
3
产品中集成的功率芯片的最大结温额定值为 150°C （当 TC
100C）。但是，为保证 Motion SPM
3
产品的安全工作，平均结温应限制为 TJ(ave) 125C (at
控制部分
符号
参数
工作条件
额定值
单位
VCC
施加在
V
CC(UH)，VCC(VH)，VCC(WH)，VCC(L)
-
20
V
控制电源电压
COM
VBS
VIN
施加在VB(U)
VS(W)
-
V
S(U)，VB(V)
-
V
S(V)，VB(W)
-
20
V
V
高端控制偏置电压
输入信号电压
施加在IN(UH)
，
IN(VH)，
I
N
，
I
N
，
IN(VL)
，
-0.3 ~ 17
(
W
H
)
(
U
L
)
IN(WL) - COM 之间
VFO
IFO
-0.3
-0.3
~
~
VCC+0.3
5
V
mA
V
故障输出电源电压
故障输出电流
施加在VFO
-
-
COM 之间
V
FO 引脚处的灌电流
VSC
VCC+0.3
电流感测输入电压
施加在CSC
COM 之间
整个系统
符号
参数
工作条件
13.5 16.5
125°C，非重复性，小于
-20°CTJ 125°C，见图
额定值
单位
VPN(PROT)
VCC
=
VBS
=
~
V
400
V
自我保护电源电压限制（短路保护能力）
TJ
=
< 2 μs
TC
2
-20
-40
~
~
100
125
°C
°C
模块壳体工作温度
存储温度
TSTG
VISO
60 Hz，正弦波形，交流1 分钟，连接
2500
Vrms
绝缘电压
陶瓷基板到引脚
热阻
符号
Rth(j-c)Q
Rth(j-c)F
参数
条件
最小值 典型值 最大值 单位
-
-
-
-
3.5
4.7
°C/W
°C/W
结点- 壳体的热阻
逆变器IGBT 部分（每
逆变器FWD 部分（每
1
1
/
/
6 模块）
6 模块）
注：
2. 关于壳体温度(TC) 的测量点，请参见图2。
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电气特性 （TJ
=
25°C，除非另有说明。）
逆变器部分
符号
参数
工作条件
最小值 典型值 最大值 单位
VCE(SAT)
VCC
=
5
VBS
V
=
15
V
IC
=
25 A, TJ
25 A, TJ
=
=
25°C
25°C
-
2.15
2.85
V
集电极- 发射极间饱和电压
VIN
VIN
VPN
=
VF
=
0
V
IC
=
=
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
2.20
0.31
0.15
0.90
0.34
0.10
0.58
0.30
0.96
0.37
0.10
-
2.90
V
FWD 正向电压
HS
LS
tON
=
12
0
300 V, VCC
=
VBS
15
V
-
μs
μs
μs
μs
μs
μs
μs
μs
μs
μs
μA
开关时间
IC
=
A
V
tC(ON)
tOFF
tC(OFF)
trr
-
VIN
=
5 V，电感负载
-
（注3）
-
-
tON
VPN
IC
VIN
=
12
0
300 V, VCC
=
VBS
=
15
V
-
=
A
V
tC(ON)
tOFF
tC(OFF)
trr
-
=
5 V，电感负载
-
（注3）
-
-
ICES
VCE
=
VCES
250
集电极- 发射极间漏电流
注：
3. tON
和
tOFF 包括模块内部驱动IC 的传输延迟时间。tC(ON) 和tC(OFF) 指在内部给定的栅极驱动条件下，IGBT 本身的开关时间。详细信息，请参见图4。
100% IC 100% IC
trr
VCE
IC
IC
VCE
VIN
VIN
tON
tOFF
tC(ON)
tC(OFF)
10% IC
VIN(ON)
VIN(OFF)
10% VCE
(b) turn-off
10% IC 90% IC 10% VCE
(a) turn-on
图
4. 开关时间的定义
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电气特性 （TJ
=
25°C，除非另有说明。）
控制部分
符号
参数
工作条件
VCC(L)
最小值 典型值 最大值 单位
IQCCL
IQCCH
IQBS
VCC
IN(UL,
=
15
VL, WL)
15
V
-
COM
VCC(VH)
-
-
-
-
-
-
23
mA
μA
μA
V
CC 静态电源电流
=
0 V
VCC
IN(UH,
=
V
VCC(UH)
- COM
,
,
VCC(WH)
200
500
=
0
V
VH, WH)
15
VBS
=
V
V
-
V
,
V
-
V
,
V
BS 静态电源电流
B
(
U
)
S
(
U
)
B
(
V
)
S
(
V
)
IN(UH,
=
0
V
V
-
V
VH, WH)
B
(
W
)
S
(
W
)
VFOH
VFOL
4.5
-
-
-
-
V
V
故障输出电压
VSC
VSC
VCC
=
=
=
0
1
V，VFO 电路：4.7 k 至
V，VFO 电路：4.7 k 至
5
5
V 上拉
V 上拉
0.8
0.55
13.0
13.2
12
VSC(ref)
UVCCD
UVCCR
UVBSD
UVBSR
tFOD
0.45
10.7
11.2
10
0.50
11.9
12.4
11
V
短路电流触发电平
电源电路欠压保护
15 V （注4）
V
检测电平
复位电平
检测电平
复位电平
V
V
10.5
1.0
3.0
-
11.5
1.8
-
12.5
-
V
ms
V
故障输出脉宽
导通阈值电压
关断阈值电压
CFOD
施加在IN(UH)，IN(VH)，IN(WH)，IN(UL)，IN(VL)
IN(WL) COM 之间
= 33 nF （注5）
VIN(ON)
VIN(OFF)
-
，
-
-
0.8
V
注：
4. 短路电流保护仅作用于低端。
5. 故障输出脉宽tFOD 取决于电容CFOD 的值，可采用下面的近似公式进行计算：CFOD
= 18.3 x 10-6 x tFOD [F]
推荐工作条件
符号
VPN
参数
工作条件
最小值 典型值 最大值 单位
-
300
15
400
V
V
电源电压
施加在
P
V
-
N
U，NV，NW 之间
VCC
13.5
16.5
控制电源电压
施加在
CC(UH)，VCC(VH)，VCC(WH)，VCC(L)
-
COM
VBS
13.0
-1
15
-
18.5
1
V
高端偏压
施加在VB(U) - VS(U)，VB(V) - VS(V)，VB(W) -
VS(W)
dVCC
dVBS
/
/
dt,
dt
V
/
μs
控制电源波动
tdead
fPWM
VSEN
2.0
-
-
-
-
μs
防止桥臂直通的死区时间
PWM 输入信号
适用于每个输入信号
-20°C TC 100°C, -20°C TJ 125°C
20
4
kHz
V
-4
电流感测产生的电压
施加在
电压）
NU，NV，NW
-
COM 之间（包括浪涌
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机械特性和额定值
参数
安装扭矩
工作条件
建议0.62 N•m
最小值 典型值 最大值
单位
N•m
μm
0.51
0.62
0.72
+120
-
安装螺钉：M3
0
-
-
器件平面度
重量
见图5
15.40
g
(
+ )
(
+
)
图
5. 平面度测量位置
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保护功能时序图
Input Signal
Protection
Circuit State
RESET
a1
SET
RESET
UVCCR
a6
Control
Supply Voltage
UVCCD
a2
a3
a4
a7
Output Current
a5
Fault Output Signal
a1：控制电源电压上升：当电压上升到UVCCR 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(UVCCD)。
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(UVCCR)。
a7：正常工作：IGBT 导通并加载负载电流。
图
6. 欠压保护（低端）
Input Signal
Protection
Circuit State
RESET
b1
SET
RESET
UVBSR
b5
Control
Supply Voltage
UVBSD
b2
b3
b4
b6
Output Current
High-level (no fault output)
Fault Output Signal
b1：控制电源电压上升：当电压上升到UVBSR 后，等到下一个输入信号时，对应的电路才开始动作。
b2：正常工作：IGBT 导通并加载负载电流。
b3：欠压检测(UVBSD)。
b4：不论控制输入的条件，IGBT 都关闭，且无故障输出信号。
b5：欠压复位(UVBSR)。
b6：正常工作：IGBT 导通并加载负载电流。
图
7. 欠压保护（高端）
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Lower Arms
Control Input
c6
c7
Protection
Circuit State
SET
RESET
Internal IGBT
Gate - Emitter Voltage
c4
c3
c2
SC
c1
c8
Output Current
SC Reference Voltage
Sensing Voltage
of Shunt Resistance
CR Circuit Time
Constant Delay
c5
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：短路电流感测（SC 触发）。
c3：IGBT 栅极硬中断。
c4：IGBT 关断。
c5：故障输出延时工作启动：故障输出信号的脉宽通过外部电容
c6：输入“LOW”：IGBT 关断状态。
CFO 设置。
c7：输入“HIGH”：IGBT 导通，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. 短路电流保护（仅适用于低端的工作）
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+5
V
SPM
RPF
=
4.7 k
,
,
IN(UH) IN(VH) IN
(WH)
,
,
IN(UL) IN(VL) IN(WL)
MCU
100
VFO
1
nF
CPF= 1 nF
COM
图
9. 推荐的MCU I/O 接口电路
注：
®
1. 每个输入端的RC 耦合（虚线显示部分）可能随着应用程序中使用的PWM 控制方案和应用程序印刷电路板接线抗阻而改变。Motion SPM
3.3 k （典型值）的下拉电阻。因此，当使用外部的滤波电阻时，请注意该信号在输入端的压降。
3
产品的输入信号部分集成了
2. 逻辑输入与标准CMOS 或者LSTTL 的输出兼容。
These values depend on PWM control algorithm.
+15
V
One-Leg Diagram of
RBS
DBS
Motion SPM
3 Product
P
Vcc VB
0.1 µF
IN
HO
22 µF
COM VS
Inverter
Output
Vcc
IN
OUT
VSL
1000 µF
1 µF
COM
N
图
10. 推荐的自举工作电路和参数
注：
3. 推荐使用具有软、快恢复特性的自举二极管
4. COM 之间的陶瓷电容应大于 μF，并且应尽可能靠近Motion SPM
D
。
BS
在
V
-
1
3
产品的引脚。
CC
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15
V
RBS
DBS
P
(27)
(26)
(19) VB(W
)
VB
(18) VCC(WH)
VCC
OUT
VS
COM
IN
CBS
CBSC
CBSC
CBSC
(17) IN(W
H)
(20) VS(W)
W
Gating WH
Gating VH
Gating UH
RBS
DBS
(15) VB(V
)
VB
(14) VCC(VH)
VCC
OUT
VS
COM
IN
CBS
(13) IN(VH)
(16) VS(V)
V
(25)
M
DBS
RBS
(11) VB(U)
VB
M
C
U
(10) VCC(UH
)
VCC
CDCS
Vdc
OUT
VS
COM
IN
CBS
(9) IN(UH
)
U
(24)
(12) VS(U)
RF
5
V
(8) CS
C
CSC
OUT(WL)
OUT(VL)
C(SC)
C(FOD)
VFO
RPF
(7) CFOD
(6) VFO
RSW
N
W
(
2
3
)
RS
CFOD
Fault
(5) IN(WL)
(4) IN(VL)
Gating WL
Gating VL
Gating UL
IN(WL)
IN(VL)
IN(UL)
RSV
N
V
(
2
2
)
(3) IN(UL
)
(2) COM
(1) VCC(L)
CPF
COM
VCC
CBPF
OUT(UL)
VSL
RSU
U
N (21)
CSP15
CSPC15
Input Signal for
Short-Circuit Protection
RFW
RFV
RFU
W-Phase Current
V-Phase Current
U-Phase Current
CFW
CFU
CFV
图
11. 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. 因为Motion SPM
3.
4. 推荐
5.
6. 输入信号为高电平有效。在IC 中，有一个3.3 k 的电阻将每一个输入信号线下拉接地。当采用RC 耦合电路时，RC 耦合的设置应确保输入信号与关断/ 导通阈值电压相匹配。
7. 为避免保护功能出错，应尽可能缩短 周围的连线。
8. 在短路保护电路中，R 的时间常数应在1.5~2 μs 的范围内进行选择。
3
产品内部集成了一个具有特殊功能的HVIC，接口电路与MCU 端口的直接耦合是可行的，不需要任何光耦合器或变压器隔离。
V
输出是集电极开路型。该信号线应当采用4.7 k 电阻上拉至
5
V
电源的正极。（请参考图9）。
FO
C
的取值应大于自举电容
C
的
7
倍左右。
SP15
BS
V
输出脉宽取决于连接在
C
（引脚7）和 COM（引脚2）之间的外部电容（C
）。（示例：若
FOD
C
=
33 nF，则
t
= 1.8 ms（典型值））具体计算方法请参考说明5。
FO
FO
FOD
FOD
R
和C
SC
F
C
F
SC
9. 每个电容都应尽可能地靠近Motion SPM
10. 为防止浪涌的破坏，应尽可能缩短滤波电容和
11. 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。
12. 应大于 μF，并尽可能靠近Motion SPM 产品的引脚安装。
3
产品的引脚安装。
GND 引脚间的连线。推荐在P & GND 引脚间使用0.1 ~ 0.22 μF 的高频无感电容。
P
&
C
1
3
SPC15
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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
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