IRAM336 - 025SB：高效低功耗家電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的理想之選
IRAM336 - 025SB：高效低功耗家電電機(jī)驅(qū)動(dòng)的理想之選
在電子工程師的日常工作中，為家電電機(jī)驅(qū)動(dòng)選擇合適的集成電路至關(guān)重要。今天，我們就來(lái)深入了解一下國(guó)際整流器公司（International Rectifier）推出的 IRAM336 - 025SB 集成功率混合 IC，看看它在低功耗家電電機(jī)控制應(yīng)用中能帶來(lái)怎樣的表現(xiàn)。
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產(chǎn)品概述
IRAM336 - 025SB 是一款專(zhuān)為低功率家電電機(jī)控制應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的多芯片混合 IC，適用于風(fēng)扇、泵和冰箱壓縮機(jī)等設(shè)備。其采用緊湊的單列直插式（SIP - S）封裝，能有效減少 PCB 空間占用。同時(shí)，該芯片具備多種內(nèi)置保護(hù)功能，如溫度反饋、防直通、欠壓鎖定和關(guān)斷輸入等，使其成為一個(gè)非?？煽康慕鉀Q方案。此外，高效的高壓 MOSFET、行業(yè)標(biāo)桿的三相 HVIC 驅(qū)動(dòng)器（兼容 3.3V/5V 輸入）以及熱增強(qiáng)封裝的組合，讓它在市場(chǎng)上極具競(jìng)爭(zhēng)力。而且，通過(guò)內(nèi)部自舉二極管為高端驅(qū)動(dòng)器生成自舉電源，無(wú)需隔離電源，這不僅減少了元件數(shù)量，還降低了系統(tǒng)的電路板空間和成本。
關(guān)鍵特性
- 功率與電壓范圍：電機(jī)功率最高可達(dá) 250W，適用于 85 - 253Vac 的電壓范圍。
- 集成設(shè)計(jì)：集成了柵極驅(qū)動(dòng)器和自舉二極管，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。
- 保護(hù)功能：具備過(guò)流關(guān)斷功能和所有開(kāi)關(guān)的欠壓鎖定功能，保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
- 信號(hào)一致性：所有通道的傳播延遲匹配，確保信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。
- 邏輯設(shè)計(jì)：采用施密特觸發(fā)輸入邏輯和交叉導(dǎo)通防止邏輯，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。
- 驅(qū)動(dòng)特性：較低的 di/dt 柵極驅(qū)動(dòng)器，增強(qiáng)了噪聲免疫力。
電氣參數(shù)
絕對(duì)最大額定值
| 參數(shù) | 描述 | 數(shù)值 | 單位 |
|---|---|---|---|
| VDSS | MOSFET 阻斷電壓 | 500 | V |
| Vbus | 正直流母線輸入電壓 | 400 | V |
| Io @ TC = 25°C | RMS 相電流 | 2.0 | A |
| Io @ TC = 100°C | RMS 相電流（注 1） | 1.0 | A |
| Ipk @ TC = 25°C | 最大峰值電流（tp < 100μs） | 6.0 | A |
| Pd | 每個(gè) FET 在 TC = 25°C 時(shí)的最大功耗 | 15 | W |
| TJ (MOSFET & IC) | 最大工作結(jié)溫 | +150 | °C |
| TC | 工作外殼溫度范圍 | -20 至 +100 | °C |
| TSTG | 存儲(chǔ)溫度范圍 | -40 至 +125 | °C |
| T | 安裝扭矩（M3 螺絲） | 0.6 | Nm |
注 1：在 (V^{+}=360 ~V)、(T{J}=150^{circ} C)、(F{PWM}=20 kHz)、(F_{MOD}=50 ~Hz)、(MI = 0.8)、(PF = 0.6) 的正弦調(diào)制條件下。
MOSFET 特性
| 在 (V{BIAS }(V{CC}, V{B}) = 15 ~V) 和 (T{A}=25^{circ} C) 的條件下（除非另有說(shuō)明），(V_{DD}) 參數(shù)參考 (Vss)。 | 符號(hào) | 參數(shù) | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| V(BR)DSS | 500 | V | |||||
| IDSS | 漏源泄漏電流 | 5 | (V_{IN}=5V, V^{+}=500V) | ||||
| RDS(on) | 導(dǎo)通電阻 | 2.7 | Ω | (I{D}=1.0A, V{DD}=15V) | |||
| 5.5 | Ω | (I{D}=1.0 ~A, V{DD}=15 ~V, T_{J}=150^{circ} C) | |||||
| 1.0 | (I = 1.0A) | ||||||
| 0.76 |
推薦工作條件
| 符號(hào) | 定義 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|
| V + | 正母線輸入電壓 | 360 | V | ||
| VB1,2,3 | 高端浮動(dòng)電源電壓 | VS + 10 | VS + 15 | VS + 20 | V |
| VDD | 低端和邏輯固定電源電壓 | 10 | 15 | 20 | V |
| VITRIP | ITRIP 輸入電壓 | VSS | VSS + 5 | V | |
| VIN, VF/EN, VITRIP | 邏輯輸入電壓 LIN, HIN, Fault/EN, ITRIP - 注 2 | VSS | VSS + 5 | V | |
| Fp | 最大 PWM 載波頻率 | 20 | KHz |
注 2：邏輯在 (V{s}) 從 COM - 5V 到 (V{SS}+500 ~V) 范圍內(nèi)有效。邏輯狀態(tài)在 (V{s}) 從 (V{SS}-5 ~V) 到 (V{SS}-V{BS}) 范圍內(nèi)保持（更多詳情請(qǐng)參考 DT97 - 3）。
靜態(tài)和動(dòng)態(tài)電氣特性
靜態(tài)電氣特性
| 在 (T{j}=25^{circ} C)（除非另有說(shuō)明）、(V{BIAS }(V{DD}, V{BS 1,2,3}) = 15 ~V) 的條件下，(V{IN}) 和 (I{IN}) 參數(shù)參考 (Vss)，適用于所有六個(gè)通道。 | 符號(hào) | 定義 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| (V_{EN,th+}) | 使能正向閾值 | 2.5 | V | |||
| (V_{EN,th-}) | 使能負(fù)向閾值 | 0.8 | V | |||
| (V{DDUV+}, V{BSUV+}) | (V{DD}) 和 (V{BS}) 電源欠壓正向閾值 | 8 | 8.9 | 9.8 | V | |
| (V{DDUV-, } V{BSUV- }) | (V{DD}) 和 (V{BS}) 電源欠壓負(fù)向閾值 | 7.4 | 8.2 | 9 | V | |
| (I_{QBS}) | 靜態(tài) (V_{BS}) 電源電流 | 70 | 120 | μA | ||
| (I_{QOD}) | 1 | 3 | 4 | mA | ||
| (I_{LK}) | 偏移電源泄漏電流 | 50 | μA | |||
| RB | 內(nèi)部 BS 二極管導(dǎo)通電阻（見(jiàn)集成 BS 功能第 10 頁(yè)） | 200 | Ω |
動(dòng)態(tài)電氣特性
| 在 (T_{j}=25^{circ} C)（除非另有說(shuō)明）的條件下： | 符號(hào) | 參數(shù) | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TON | 輸入到輸出傳播導(dǎo)通延遲時(shí)間（見(jiàn)圖 13a） | 750 | ns | ||||
| TOFF | 輸入到輸出傳播關(guān)斷延遲時(shí)間（見(jiàn)圖 13b） | 920 | ns | (I_{D}=1.5A, V = 360V) |
熱學(xué)和機(jī)械特性
| 符號(hào) | 參數(shù) | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Rth(J - C) | 每個(gè) FET 的熱阻 | 5.8 | 8.0 | °C/W | 平坦，絕緣材料 |
內(nèi)部 NTC - 熱敏電阻特性
| 參數(shù) | 定義 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| R25 | 97 | 100 | 103 | kΩ | (T_{C}=25^{circ} C) | |
| R125 | 電阻 | 2.25 | 2.52 | 2.8 | kΩ | (T_{C}=125^{circ} C) |
| B | B - 常數(shù)（25 - 50°C） | 4208 | 4250 | 4293 | k | (R{2}=R{1} e^{[B(1 / T 2 - 1 / T 1)]}) |
| 溫度范圍 | -40 | 125 | °C | |||
| 典型耗散常數(shù) | 1 | (mW/^{circ}C) | (T_{C}=25^{circ}C) |
典型應(yīng)用電路建議
- 電容布局：電解母線電容器應(yīng)盡可能靠近模塊母線端子安裝，以減少振鈴和 EMI 問(wèn)題。在模塊引腳附近安裝額外的高頻陶瓷電容器，可進(jìn)一步提高性能。
- 去耦電容：為了在 VCC - VSS 和 Vb - Vs 端子之間提供良好的去耦，連接在這些端子之間的電容器應(yīng)靠近模塊引腳。強(qiáng)烈建議使用額外的高頻電容器，通常為 0.1μF。
- 自舉電容選擇：自舉電容器的值取決于開(kāi)關(guān)頻率，應(yīng)根據(jù) IR 設(shè)計(jì)提示 DN 98 - 2a 或應(yīng)用筆記 AN - 1044 或圖 12 進(jìn)行選擇。
- 故障處理：約 8ms 后，F(xiàn)AULT 會(huì)自動(dòng)復(fù)位。PWM 發(fā)生器必須在自動(dòng)復(fù)位時(shí)間（TFLT - CLR）內(nèi)禁用，以確保系統(tǒng)關(guān)斷。在恢復(fù)操作前，必須清除過(guò)流條件。
- 隔離措施：模塊外殼連接到負(fù)直流母線，且不隔離。建議在外殼和散熱器之間提供隔離材料，以避免觸電。
模塊引腳說(shuō)明
| 引腳 | 名稱(chēng) | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | TH | 溫度反饋 |
| 2 | V - | 負(fù)母線輸入電壓 |
| 3 | V + | 正母線輸入電壓 |
| 4 | W, VS3 | 輸出 3 - 高端浮動(dòng)電源偏移電壓 |
| 5 | VB3 | 高端浮動(dòng)電源電壓 3 |
| 6 | V, VS2 | 輸出 2 - 高端浮動(dòng)電源偏移電壓 |
| 7 | VB2 | 高端浮動(dòng)電源電壓 2 |
| 8 | U, VS1 | 輸出 1 - 高端浮動(dòng)電源偏移電壓 |
| 9 | VB1 | 高端浮動(dòng)電源電壓 1 |
| 10 | ITRIP | 電流反饋 & 關(guān)斷功能 |
| 11 | HIN1 | 邏輯輸入高端柵極驅(qū)動(dòng)器 - 相位 1 |
| 12 | HIN2 | 邏輯輸入高端柵極驅(qū)動(dòng)器 - 相位 2 |
| 13 | HIN3 | 邏輯輸入高端柵極驅(qū)動(dòng)器 - 相位 3 |
| 14 | LIN1 | 邏輯輸入低端柵極驅(qū)動(dòng)器 - 相位 1 |
| 15 | LIN2 | 邏輯輸入低端柵極驅(qū)動(dòng)器 - 相位 2 |
| 16 | LIN3 | 邏輯輸入低端柵極驅(qū)動(dòng)器 - 相位 3 |
| 17 | FAULT/EN | 故障指示 & 使能功能 |
| 18 | VDD | +15V 主電源 |
| 19 | VSS | 負(fù)主電源 |
集成自舉功能
IRAM336 - 025SB 內(nèi)部的驅(qū)動(dòng) IC 嵌入了集成自舉 FET，可為廣泛的應(yīng)用提供自舉電源的替代驅(qū)動(dòng)方式。每個(gè)通道都有一個(gè)自舉 FET，連接在每個(gè)浮動(dòng)電源（VB1、VB2、VB3）和 Vcc 之間。自舉 FET 跟隨相應(yīng)低端輸出級(jí)的狀態(tài)，除非 (V{B}) 電壓高于約 1.1(Vcc)，在這種情況下，自舉 FET 會(huì)保持關(guān)斷，直到 (V{s}) 電壓回到該閾值以下。自舉 FET 適用于大多數(shù) PWM 調(diào)制方案，可與外部自舉網(wǎng)絡(luò)（二極管 + 電阻）并聯(lián)使用，或作為其替代品。但在非互補(bǔ) PWM 方案（通常為 6 步調(diào)制）或非常高的 PWM 占空比情況下，使用外部自舉網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)獲得更好的性能。
總結(jié)
IRAM336 - 025SB 以其豐富的功能、出色的電氣性能和可靠的保護(hù)機(jī)制，為低功率家電電機(jī)控制應(yīng)用提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。電子工程師在設(shè)計(jì)相關(guān)電路時(shí)，可以充分利用其特性，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中，還需要根據(jù)具體的需求和條件，合理選擇和調(diào)整電路參數(shù)，以確保系統(tǒng)的最佳運(yùn)行效果。大家在使用這款芯片的過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)什么有趣的問(wèn)題或者獨(dú)特的應(yīng)用場(chǎng)景呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。
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