CIPOS? Mini IFCM15S60GD/IFCM15S60GS：逆變器與PFC集成模塊的卓越之選

在電子工程師的日常設(shè)計工作中，選擇合適的功率和控制組件對于提高系統(tǒng)可靠性、優(yōu)化PCB尺寸和降低系統(tǒng)成本至關(guān)重要。今天，我們就來深入了解一下英飛凌的CIPOS? Mini IFCM15S60GD/IFCM15S60GS模塊，看看它能為我們的設(shè)計帶來哪些優(yōu)勢。

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一、產(chǎn)品概述

CIPOS? Mini系列為逆變器和單升壓PFC級的各種功率和控制組件集成提供了機會，旨在控制變速驅(qū)動器中的三相電機，廣泛應(yīng)用于空調(diào)、泵等領(lǐng)域。該系列采用了專門適應(yīng)功率應(yīng)用的封裝概念，具備良好的熱傳導(dǎo)和電氣隔離性能，同時能減少EMI并提供過載保護。

產(chǎn)品特性

1. 封裝方面
   • 采用完全隔離的雙列直插式模制模塊，DCB基板使其具有極低的熱阻。
   • 引腳采用無鉛電鍍，符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。
2. 逆變器部分
   • 采用TRENCHSTOP? IGBTs，具備堅固的SOI柵極驅(qū)動技術(shù)，能穩(wěn)定應(yīng)對瞬態(tài)和負(fù)電壓。
   • 在(V{BS}=15V)時，允許負(fù)(V{s})電位高達(dá) -11V用于信號傳輸。
   • 集成自舉功能，具備過流關(guān)斷、內(nèi)置NTC熱敏電阻用于溫度監(jiān)測、欠壓鎖定、低側(cè)公共發(fā)射極、交叉?zhèn)鲗?dǎo)防止等功能，保護時6個開關(guān)全部關(guān)斷。
3. PFC部分
   • 采用TRENCHSTOP? IGBT和快速開關(guān)發(fā)射極控制二極管。

潛在應(yīng)用

適用于空調(diào)、風(fēng)扇、泵、低功率電機驅(qū)動器等領(lǐng)域。

產(chǎn)品驗證

根據(jù)JEDEC47/20/22的相關(guān)測試，該產(chǎn)品符合工業(yè)應(yīng)用要求。

二、產(chǎn)品信息

三、詳細(xì)參數(shù)解析

1. 絕對最大額定值

• 模塊部分：存儲溫度范圍為 -40 ~ 125°C，工作外殼溫度 -40 ~ 125°C，工作結(jié)溫 -40 ~ 150°C，隔離測試電壓為2000V（1min，RMS，f = 60Hz）。
• 逆變器部分：最大阻斷電壓600V，P - N間直流母線電源電壓450V（浪涌時500V），輸出電流±15A（峰值±30A，小于1ms），每個IGBT的功率耗散49.8W，短路耐受時間5μs（允許短路次數(shù)<1000，短路間隔時間>1s）。
• 控制部分：高側(cè)偏移電壓600V，自舉二極管重復(fù)峰值反向電壓600V，模塊電源電壓 -1 ~ 20V，高側(cè)浮動電源電壓 -1 ~ 20V，輸入電壓 -1 ~ 10V。
• PFC部分：最大阻斷電壓650V，柵 - 發(fā)射極電壓±20V，連續(xù)集電極電流30A（峰值60A，小于1ms），功率耗散105.9W，短路耐受時間5μs（允許短路次數(shù)<1000，短路間隔時間>1s），二極管正向電流20A（TC = 25°C）、15A（TC = 80°C），二極管脈沖電流40A，二極管非重復(fù)浪涌正向電流110A。

2. 熱特性

不同部分的IGBT和二極管的結(jié) - 殼熱阻各不相同，逆變器部分單IGBT熱阻2.51K/W，單二極管熱阻4.67K/W；PFC部分單IGBT熱阻1.18K/W，單二極管熱阻2.76K/W。

3. 推薦工作條件

包括直流母線電源電壓、低側(cè)電源電壓、高側(cè)浮動電源電壓、邏輯輸入電壓、逆變器PWM載波頻率、PFC開關(guān)頻率、外部死區(qū)時間、電壓、最小輸入脈沖寬度、控制電源變化、PFC IGBT柵 - 發(fā)射極電壓、PFC IGBT外部柵極參數(shù)等都有相應(yīng)的推薦值。

4. 靜態(tài)參數(shù)

• 逆變器部分：集電極 - 發(fā)射極電壓、集電極 - 發(fā)射極泄漏電流、二極管正向電壓等在不同條件下有不同取值。
• 控制部分：邏輯輸入電壓、ITRIP閾值、電源欠壓閾值、靜態(tài)電流、輸入偏置電流、VFO輸出電壓、自舉二極管正向電壓、自舉電阻等都有明確參數(shù)。
• PFC部分：集電極 - 發(fā)射極電壓、集電極 - 發(fā)射極泄漏電流、柵 - 發(fā)射極閾值電壓、柵 - 發(fā)射極泄漏電流、二極管正向電壓、二極管反向泄漏電流等也有相應(yīng)參數(shù)。

5. 動態(tài)參數(shù)

• 逆變器部分：包括開通傳播延遲時間、開通上升時間、開通開關(guān)時間、反向恢復(fù)時間、關(guān)斷傳播延遲時間、關(guān)斷下降時間、關(guān)斷開關(guān)時間、短路傳播延遲時間、IGBT開通能量、IGBT關(guān)斷能量、二極管恢復(fù)能量等。
• 控制部分：自舉二極管反向恢復(fù)時間、輸入濾波時間、故障清除時間、ITRIP到故障傳播延遲、內(nèi)部死區(qū)時間、匹配傳播延遲時間等。
• PFC部分：輸入電容、輸出電容、反向傳輸電容、柵極電荷、開通延遲時間、開通上升時間、關(guān)斷延遲時間、關(guān)斷下降時間、反向恢復(fù)時間、開通能量、關(guān)斷能量、二極管恢復(fù)能量等。

6. 熱敏電阻

在25°C時，熱敏電阻典型阻值為85kΩ，B常數(shù)為4092K，并給出了不同溫度下的電阻值表格。

7. 機械特性和額定值

比較跟蹤指數(shù)為600V，M3螺絲和墊圈的安裝扭矩為0.49 ~ 0.78Nm，背面曲率為 -50 ~ 100μm，重量約6.83g。

8. 資格信息

具備UL認(rèn)證（文件編號：E314539），符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，ESD的HBM等級為2，CDM等級為C3。

四、引腳描述

該模塊有24個引腳，每個引腳都有其特定的功能和作用。例如，HIN(U, V, W)和LIN(U, V, W)用于控制集成IGBT，VFO用于指示模塊故障和提供NTC訪問，ITRIP用于過流檢測等。同時，各引腳的輸入輸出特性、保護機制以及與其他電路的連接方式都有詳細(xì)說明，工程師在設(shè)計時需要根據(jù)這些特性進行合理布局和連接。

五、應(yīng)用指南

1. 典型應(yīng)用原理圖

給出了典型應(yīng)用電路，并對各個部分的電路設(shè)計給出了建議：

• 輸入電路：使用RC濾波器（100Ω，1nF）減少輸入信號噪聲，電容應(yīng)靠近IPM（尤其是(Vss)端子）。
• Itrip電路：推薦使用RC濾波器防止保護功能錯誤，電容應(yīng)靠近Itrip和(Vss)端子。
• VFO電路：VFO引腳為開漏配置，需通過合適電阻上拉到5V/3.3V偏置電壓，建議在控制器附近放置RC濾波器。
• (V{B}-V{S})電路：高側(cè)浮動電源電壓的電容應(yīng)靠近(V{B})和(V{S})端子。
• 緩沖電容：IPM、緩沖電容和分流電阻之間的布線應(yīng)盡可能短。
• 分流電阻：強烈推薦使用SMD型分流電阻以最小化內(nèi)部雜散電感。
• 接地模式：應(yīng)最小化功率地和信號地的圖案重疊，僅在分流電阻的一端連接以實現(xiàn)相同電位。
• 反并聯(lián)二極管：需要將反并聯(lián)二極管連接到PFC IGBT（2A，電壓額定值高于650V）。
• 輸入浪涌電壓保護電路：可添加此保護電路保護PFC IGBT免受過高浪涌電壓影響。
• 浪涌電流保護電路：需要考慮適當(dāng)?shù)睦擞侩娏鞅Ｗo電路，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計和運行條件可能需要額外的組件，如熱敏電阻、繼電器或旁路二極管。

2. 性能圖表

給出了逆變器部分的最大工作電流SOA示例，但該圖表會根據(jù)用戶的實際運行條件而變化。

六、總結(jié)

CIPOS? Mini IFCM15S60GD/IFCM15S60GS模塊憑借其集成化的設(shè)計、豐富的功能特性和詳細(xì)的參數(shù)規(guī)格，為電子工程師在設(shè)計逆變器和PFC電路時提供了一個可靠的選擇。在實際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的設(shè)計需求，結(jié)合模塊的各項參數(shù)和應(yīng)用指南，合理進行電路設(shè)計和布局，以充分發(fā)揮該模塊的性能優(yōu)勢。大家在使用過程中有沒有遇到過類似模塊的應(yīng)用難題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。