PDF《第6代超小型DIPIPM》

第6代超小型 DIPIPM 应用手册 第6代超小型DIPIPM PSS**S92E6-AG/ PSS**S92F6-AG 应用手册(第一版) Super Mini DIPIPM Ver.

6 Application Note (Ver.1) 第6代超小型 DIPIPM 应用手册 (2/58) 版权声明 本手册根据三菱电机(日本)的《超小型 DIPIPM Ver.6 应用手册》 (英文版 DPH-10537-1)翻译并做部分修 改而成. 三菱电机株式会社和三菱电机机电(上海)有限公司拥有本手册内所有资料的版权. 任何个人和企业在未得到书面许可的情况下,不得传播、复制、转载、出版和出售涉及本手册的任何内容.如 有违反,我们将保留追究其法律责任的权利.敬请留意.

2016 年1月第6代超小型 DIPIPM 应用手册 (3/58) 目录第1章第6代超小型 DIPIPM TM 概述

5 1.1 产品特征.5 1.2 产品功能.5 1.3 目标应用.7 1.4 产品一览.7 1.5 PSS**S92*6 系列产品与之前系列产品的区别.7 第2章规格与特性.9 2.1 第6代超小型 DIPIPM 的规格.9 2.1.1 最大额定值

9 2.1.2 热阻

11 2.1.3 电气特性和推荐使用条件.11 2.1.4 机械特性和额定值.14 2.2 保护功能和动作时序

14 2.2.1 短路保护(SC)14 2.2.2 控制电源欠压保护(UV)16 2.2.3 过温保护(仅PSS**S92E6-AG 产品)18 2.2.4 温度输出功能 VOT(仅对 PSS**S92F6-AG 来说)19 2.3 外形封装

24 2.3.1 外形封装.24 2.3.2 激光标签.25 2.3.3 管脚说明.26 2.4 安装方法

28 2.4.1 电气距离.28 2.4.2 安装方法和注意事项

28 2.4.3 焊接条件.29 第3章系统应用指南.30 3.1 应用指南

30 3.1.1 系统连接.30 3.1.2 接口电路(无光耦接口电路举例,采用 1-Shunt 电阻)31 3.1.3 接口电路(带光耦隔离接口电路举例)32 3.1.4 采用 3-Shunt 电阻时的外部短路保护电路.33 3.1.5 信号输入端子和 Fo 端子的相关电路

33 3.1.6 吸收电路.35 3.1.7 推荐的旁路电阻周边的连线方式

35 3.1.8 PCB 布线的注意事项.37 3.1.9 DIPIPM 的并联

38 3.1.10 第6代超小型 DIPIPM 的安全工作区(SOA)38 3.1.11 短路安全工作区(SCSOA)39 3.1.12 功率循环次数.41 3.2 功耗计算和热设计.42 3.2.1 功耗计算.42 3.2.2 温升考虑和计算举例

43 3.2.3 热电偶安装

44 3.3 抗噪声能力与抗静电能力

45 3.3.1 抗噪声能力评估电路

45 3.3.2 对策及注意事项

45 3.3.3 抗静电能力

46 第4章自举电路工作原理.47 4.1 自举电路工作原理.47 4.2 开关状态下自举电源的电路电流

48 4.3 自举电路设计注意事项.50 4.4 自举电路的初始化充电.51 第6代超小型 DIPIPM 应用手册 (4/58) 第5章接口评估板.52 5.1 第6代超小型 DIPIPM 的接口评估板

52 5.2 接口评估板的布局/布线

53 5.3 电路原理图和元器件清单

54 第6章包装处理

56 6.1 包装规格

56 6.2 使用注意事项.57 第6代超小型 DIPIPM 应用手册 (5/58) 第1章第6代超小型 DIPIPMTM 概述 1.1 产品特征 第6代超小型 DIPIPM(以下简称 DIP Ver.6)是一种结构非常紧凑的智能功率模块,它采用便于大批量生 产的压注模封装技术,其内部集成了功率硅片、栅极驱动和保护电路,使得它十分适用于交流 100~240V 级 小容量电机的变频控制. DIP Ver.6 在沿袭第

5 代超小型 DIPIPM 的功能 (如内置了自举二极管及其限流电阻以及温度模拟量输出) 之外,性能得到了更大提升. DIP Ver.6 的主要特性如下: ? 使用了全新的第7代CSTBT硅片,进一步提高了效率;

? 提高了短路保护动作阈值的精度,增加了可用电流区间;

? 拓宽产品线至35A;

? 与原有第5代产品封装完全兼容,可直接替换. 关于DIP Ver.6与第5代产品的详细不同点,请参照第1.5节.图1-1-

1、图1-1-2分别给出了此类产品的外观照 片、内部结构(截面图) . 图1-1-1 外观照片 图1-1-2 内部截面图 1.2 产品功能 DIP Ver.6 具有下述功能,而其内部电路框图如图 1-2-1 所示. 对于 P 侧IGBT 单元: - 驱动电路;

- 高压电平转移电路;

- 控制电源欠压(UV)保护电路(没有故障信号输出) ;

- 内置自举二极管(BSD)及其限流电阻. 对于 N 侧IGBT 单元: - 驱动电路;

- 短路(SC)保护电路(采用外接旁路电阻方式) ;

- 控制电源欠压(UV)保护电路(有故障信号输出) ;

- 通过检测 LVIC 的温度来实现过温(OT)保护(PSS**S92E6 系列产品) ;

- LVIC 的温度模拟量输出(PSS**S92F6 系列产品) . 故障信号输出: - 对应 N 侧IGBT 的短路保护、N 侧的欠压保护以及过温保护 (过温保护仅限 PSS**S92E6 系列产品). 绝缘导热片 (铜箔+绝缘树脂) IGBT IC FWDi 铝线 铜框架 金线 浇铸树脂 Di 第6代超小型 DIPIPM 应用手册 (6/58) IGBT 驱动电源: - DC15V 的单电源供电(在采用自举电路方式的情况下) . 控制信号输入接口: - 为施密特触发电路,与3V 及5V 输入电平兼容,控制逻辑为高电平导通. UL 认证:UL1557,文件 E323585. 图1-2-1 内部电路框图 DIPIPM HVIC VCC UN VN WN Fo GND CIN WOUT VOUT UOUT UN VN WN Fo VN1 VVFB VP VWFB WP UP VNC CIN P U V W NW VP1 IGBT1 Di1 IGBT2 Di2 IGBT3 Di3 IGBT4 Di4 IGBT5 Di5 IGBT6 Di6 LVIC VNC VCC UP COM VUB UOUT VUS VVB VP VOUT VVS VWB WP WOUT VWS VUFB NV NU VOT VOT 自举二极管和限流 电阻

17 引脚被用做温度模 拟信号输出端子 第7代全栅极CSTBT 第6代超小型 DIPIPM 应用手册 (7/58) 1.3 目标应用 空调器、洗衣机、电冰箱等家用电器的马达驱动,以及小容量工业用电机驱动(电动车除外) . 1.4 产品一览 表1-4-1 带温度输出功能的第

6 代超小型 DIPIPM 产品一览 型号 (1) IGBT 规格 电机容量 (2) 绝缘耐压 PSS05S92F6-AG 5A/600V 0.4kW/220VAC Viso = 1500Vrms (正弦波 60Hz、1 分钟,所有端子 短路后与散热器之间.) PSS10S92F6-AG 10A/600V 0.75kW/220VAC PSS15S92F6-AG 15A/600V 0.75kW/220VAC PSS20S92F6-AG 20A/600V 1.5kW/220VAC PSS30S92F6-AG 30A/600V 2.2kW/220VAC PSS35S92F6-AG 35A/600V 2.2kW/220VAC 表1-4-2 内置过温保护功能的第

6 代超小型 DIPIPM 产品一览 型号 (1) IGBT 规格 电机容量 (2) 绝缘耐压 PSS05S92E6-AG 5A/600V 0.4kW/220VAC Viso = 1500Vrms (正弦波 60Hz、1 分钟,所有端子 短路后与散热器之间.) PSS10S92E6-AG 10A/600V 0.75kW/220VAC PSS15S92E6-AG 15A/600V 0.75kW/220VAC PSS20S92E6-AG 20A/600V 1.5kW/220VAC PSS30S92E6-AG 30A/600V 2.2kW/220VAC PSS35S92E6-AG 35A/600V 2.2kW/220VAC (1) 型号名后缀中的 A 表示长管脚型、 G 表示全球化产品.详情请参考第

2 章内容. (2) 电机的额定容量是在下述条件下的仿真结果:VAC=220V,VD=VDB=15V,Tc=100℃,Tj=125℃,fPWM=5kHz, P.F.(功率因数)=0.8,电机效率=0.75,电流纹波比=1.05,电机 150%过载

1 分钟. 1.5 PSS**S92*6 系列产品与之前系列产品的区别 与DIP Ver.4(内置 BSD 的PS219A*系列)和DIP Ver.5 (PS219C*)相比,DIP Ver.6 有些不同,其主要不 同点如表 1-5-1 和表 1-5-2 所示. 表1-5-1 功能与外观的对比 项目 内置 BSD 的第

4 代第5代第6代参照 内置自举二极管 (1) 内置 内置 并带限流电阻 ? 第4.2节 温度保护 (2) OT(-T 系列) OT(-AST系列) 或温度输出(-AS 系列) ? 第2.2.4节 冗余端子 (与PS2196*对比) (3) 增加一个端子 (管脚 1-B) ? ? 第2.3节 N侧IGBT的发射极端子 共发射极/发射极开路 发射极开路 (3) ? (1) DIP Ver.5 和DIP Ver.6 系列模块内置了自举二极管(BSD)及其限流电阻,与PS219A*系列产品相比,DIP Ver.5 和DIP Ver.6 对自举电容没有限制(当采用单个长脉冲进行初始充电时,PS219A*要求自举电容应不超过 22μF) . (2) 关于温度保护,DIP Ver.5和DIP Ver.6有两种功能可选择(两种不同型号的产品) :一种是传统的过温保护(OT) ,另一种是 LVIC温度输出功能(VOT) .当LVIC的温度超过特定值(典型值120℃)时,过温保护功能(OT)会自动关断所有N侧IGBT;

但温度输出功能(VOT)在此情况下不能自主关断,它需要系统控制器检测VOT输出并在温度达到保护值时将驱动PWM信号置 为OFF以关断IGBT. (3) 由于内置了自举二极管,DIP Ver.4(内置BSD) 、DIP Ver.5及DIP Ver.6系列模块的局部封装少许改变(仅仅增加了一个冗 余端子) ,但是模块的外形尺寸、管脚定义和管脚数量并无变化.因此当用它们替代传统的第4代超小型DIPIPM时,只需将 PCB板略加修改. (当替代PS2196*系列产品时,应去掉模块外部的自举二极管及其限流电阻.另外,由于DIP Ver.5和DIP Ver.6仅有发射极开路的产品,如果原有PCB中使用的是N侧共发射极的产品,则需要做出相应处理. ) 第6代超小型 DIPIPM 应用手册 (8/58) 表1-5-2 相关参数及推荐工作条件的对比 项目 符号 第4代(内置BSD) 第5代第6代 额定值5~20A 产品 额定值30A、35A 产品 N侧驱动电源的电路电流 ID 2.80mA (Max.) ? ? 3.40mA (Max.) P侧驱动电源的电路电流 IDB 0.10mA (Max.) ? ? 0.30mA (Max.) P侧控制电源欠压保护动作电压 UVDBt 7.0V (Min.) ? ? 10.0V(Min.) P侧控制电源欠压保护恢复电压 UVDBr 7.0V(Min.) ? ? 10.5V(Min.) 自举二极管正向压降 VF 2.8V (Typ.) @100mA 1.7V (Typ.) @10mA ? 1.3V (Typ.) @10mA 死区时间 tdead 1.0μs(Min.) ? ? 2.0μs(Min.) 允许的最小输入脉宽 PWIN(on) 0.5μs(Min.) 0.7μs (Min.) ? 0.7μs(Min.) PWIN(off) (1) 0.5μs (Min.) 0.7μs (Min.) ? 与电流大小相关,具体请参阅 对应型号规格书 短路触发电平 VSC(ref) 0.48V±0.05V ? 0.48V±0.025V (2) (1) 当输入信号脉宽小于 PWIN(off)时,DIPIPM 可能延时响应或不响应.关于延时响应请参考图 1-5-1(仅30A/35A DIP Ver.6 产品, 而5A~20A DIP Ver.6 产品可能不响应,具体请参考各产品的规格书) . 图1-5-1 输入信号脉宽小于 PWIN(off)时的响应延迟示意图(30A/35A 产品,仅P侧IGBT) (2) DIP Ver.6 的短路触发电平精度提高到了±5%,从而具有更宽的过载工作范围. 得益于短路触发电平精度的提升, 将短路保护用于电机的退磁保护时, 模块可以工作在更宽的过载工作范围内, 如图 1-5-2 所示. 图1-5-2 短路触发电平 对于更详细的信息和其它特性,请参考相应产品的规格书. 实线:关断脉宽>

PWIN(off);

开通时间延迟 t1. 虚线:关断脉宽........