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fairchildsemi.com FBA42060 Rev. C4 FBA42060 用于单相升压功率因数校正的 PFC SPM?

45 系列

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 ? 通过 UL 第E209204 号认证 (UL1557) ?

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 概述 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. 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 FBA42060 SPMAA-F26 Rail

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45 系列 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 图2. 俯视图 V TH (1) R TH (2) S (3) R (4) P R (5) L (6) P (7) n.c (8) n.c (9) (26) N R (25) N R (24) N R (23) N R (22) N (21) N (20) n.c (19) n.c (18) n.c (17) C O M (15) C O M (16) V C C (13) I N (14) C O M (12) n.c (11) V FO (10) C SC ?2012 飞兆半导体公司

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45 系列 引脚描述 内部等效电路 图3. 内部框图 引脚号 引脚名 引脚描述

1 VTH 热敏电阻偏压

2 RTH 供热敏电阻使用的串联电阻器

3 S S 相的交流输入

4 R R 相的交流输入

5 PR 整流器直流正端

6 L 电感连接

7 P 直流输入正端 8,

9 N.C -

10 COC 过流检测的信号输入

11 VFO 故障输出

12 N.C -

13 IN IGBT 驱动的 PWM 输入

14 COM 公共电源接地

15 COM 公共电源接地

16 VCC 适用于 IGBT 驱动的 IC 的公共电源电压

17 COM 公共电源接地

18 ~

20 N.C - 21,

22 N 直流输入负端

23 ~

26 NR 整流二极管的直流负端 Csc VFO IN COM VCC OUT (1)VTH (2)RTH (10)CSC (11)VFO (13)IN (14)(15)(17)COM (16)VCC (7)P (3)S (4)R (23)(24)(25)(26)NR NTC Thermistor (5)PR (6)L (21)(22)N ?2012 飞兆半导体公司

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45 系列 绝对最大额定值 转换器部分 控制部分 整个系统 热阻 符号 参数 工作条件 额定值 单位 Vi 输入电源电压 施加在 R - S 之间

276 Vrms Vi (浪涌) 输入电源电压 (浪涌) 施加在 R - S 之间

500 V VPN 输出电压 施加在 PR - NR 之间

450 V VPN (浪涌) 输出电源电压 (浪涌) 施加在 PR - NR 之间

500 V VCES 集电极 - 发射极之间电压

600 V VRRM 重复峰值反向电压

600 V ± IC 单个 IGBT 的集电极电流 TC = 25°C, VCC =

15 V

20 A ± ICP 单个 IGBT 的集电极电流 (峰值) TC = 25°C, 脉冲宽度小于

1 ms

30 A IFSM 正向浪涌峰值电流 单一正弦半波

200 A TJ 工作结温 -40 ~

150 °C 符号 参数 工作条件 额定值 单位 VCC 控制电源电压 施加在 VCC - COM 之间

20 V VIN 输入信号电压 施加在 IN - COM 之间 -0.3 ~ VCC + 0.3 V VFO 故障输出电源电压 施加在 VFO - COM 之间 -0.3 ~ VCC + 0.3 V IFO 故障输出电流 VFO 引脚处的灌电流

1 mA VSC 电流感测输入电压 施加在 CSC - COM 之间 -0.3 ~ VCC + 0.3 V 符号 参数 工作条件 额定值 单位 TSTG 存储温度 -40 ~

125 °C VISO 绝缘电压

60 Hz,正弦波形,交流

1 分钟,连接陶瓷基 板到引脚

2000 Vrms 符号 参数 条件 最小值 典型值 最大值 单位 Rth(j-c)Q 结点 - 壳体的热阻在芯片中 心IGBT - - 2.5 °C/W Rth(j-c)D FRD - - 2.5 °C/W Rth(j-c)R 整流器 - - 2.5 °C/W ns ?2012 飞兆半导体公司

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45 系列 电气特性 (TJ = 25°C,除非另有说明. ) 转换器部分 注: 1. 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. 图4. 开关时间定义 符号 参数 工作条件 最小值 典型值 最大值 单位 VCE(SAT) IGBT 集电极 - 发射极间饱 和电压 VCC =

15 V, VIN = 5V, IC =?20 A - 2.2 2.7 V VFF 快速恢复二极管正向电压 IF =

20 A - 2.1 2.6 V VFR 整流器正向电压 IF =

20 A - 1.1 1.4 V tON 开关特性 VPN =

300 V, VCC =

15 V, IC =

20 A, VIN =

0 V ?

5 V, 电感负载 (注1) -

770 - tOFF -

640 - tC(ON) -

130 - tC(OFF) -

50 - trr -

40 - Irr - 4.0 - ICES 集电极 - 发射极间漏电流 VCE = VCES - -

1 mA ns ns ns ns A ?2012 飞兆半导体公司

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45 系列 控制部分 注: 2. 过流保护作用于 IGBT. 3. TTH 为热敏电阻自身的温度.若需获得结壳温度 (TC),请根据具体应用进行试验. . 图5. 内置热敏电阻的 R-T 曲线 符号 参数 工作条件 最小值 典型值 最大值 单位 IQCC VCC 静态电源电流 VCC =

15 V, VIN = 0V, VCC - COM - - 2.65 mA VFOH 故障输出电压 VSC =

0 V, VFO 电路:4.7 k? 至5V上拉 4.5 - - V VFOL VSC =

1 V, VFO 电路:4.7 k? 至5V上拉 - - 0.8 V VSC(ref) CSC 引脚的过流保护触发电 平电压 VCC =

15 V (注2) 0.45 0.50 0.55 V UVCCD 电源电路 - 欠压保护 检测电平 10.5 13.0 V UVCCR 复位电平 11.0 13.5 V VIN(ON) 导通阈值电压 施加在 IN - COM 之间 - - 2.6 V VIN(OFF) 关断阈值电压 0.8 - - V RTH 热敏电阻的阻值 TTH = 25°C (注3) - 47.0 - k? TTH = 100°C - 2.9 - k?

0 25

50 75

100 125

0 50

100 150

200 MIN TYP MAX R-T Curve Resistance R TH [k ? ] Temperature TTH [ o C]

95 100

105 110

115 120

125 1

2 3

4 MIN TYP MAX Resistance R TH [k ? ] Temperature TTH [ o C] ?2012 飞兆半导体公司

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45 系列 推荐工作条件 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 图6. 平面度测量位置 符号 参数 工作条件 最小值 典型值 最大值 单位 Vi 输入电源电压 施加在 R - S 之间

198 220

242 Vrms VPN 电源电压 施加在 PR - N 之间 -

360 400 V Ii 输入电流 VDC =

360 V, FSW =

20 kHz, VCC =

15 V, TC = 90°C, TJ ≤ 150°C -

20 - Apeak VCC 逆变器的电源电压 施加在 VCC - COM 之间 13.5 15.0 16.5 V PWIN(ON) 最小输入脉宽 (注4) 0.5 - - ?s PWIN(OFF) 0.5 - - ?s dVCC/dt 电源波动 -1 -

1 V/?s fPWM PWM 输入频率 TJ ≤ 150°C -

20 - kHz VSEN 电流感测产生的电压 施加在 N - COM 之间 (包括浪涌电压) -4 -

4 V 参数 工作条件 最小值 典型值 最大值 单位 安装扭矩 安装螺钉:M3 建议 0.7 N?m 0.6 0.7 0.8 N?m 器件平面度 见图

6 0 - +120 ?m 重量 -

11 - g ?2012 飞兆半导体公司

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45 系列 保护功能时序图 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7. 欠压保护 Input Signal Output Current Fault Output Signal Control Supply Voltage RESET UVCCR Protection Circuit State SET RESET UVCCD a1 a3 a2 a4 a6 a5 a7 ?2012 飞兆半导体公司

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45 系列 (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 Internal IGBT Gate - Emitter Voltage IGBT Control Input Output Current Sensing Voltage of Shunt Resistance Fault Output Signal SC Reference Voltage CR Circuit Time Constant Delay OC Protection Circuit State SET RESET c6 c7 c3 c2 c1 c8 c4 c5 ?2012 飞兆半导体公司

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45 系列 应用电路推荐 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. VFO 输出是漏极开路型.该信号线应当采用一个能把 IFO 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. RSCPS 时间常数应在

50 ~

150 ns 的范围 内进行选择 ( 建议 RS =

100 ?, CPS =

1 nF). 4. 为避免保护功能出错,应尽可能缩短 RF 和CSC 周围的连线. 5. 在过流保护电路中,RF, CSC 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 RTH = 4.7 k? 将使 RTH 两端的电压变为 2.5 V. 9. 请使用一个合适的分流电阻 RSH,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. MCU / Controller +5 V +15 V +5 V CSC VFO IN COM VCC OUT VTH RTH CSC VFO IN COM V P N NTC Thermistor L P R S N VAC CSC RF Current-sensing VDC RFO R R RSH CC RTH ?2012 飞兆半导体公司

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45 系列 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 ?2012 飞兆半导体公司

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