IRAMS10UP60B：家電電機驅(qū)動的集成功率模塊解決方案

在電子工程師的日常工作中，為家電電機驅(qū)動尋找高效、可靠且易于設(shè)計的解決方案是一項重要任務(wù)。國際整流器公司（International Rectifier）的 IRAMS10UP60B 集成功率模塊，就是這樣一款值得關(guān)注的產(chǎn)品，它專為家電應(yīng)用中的電子電機控制而開發(fā)和優(yōu)化，適用于洗衣機、冰箱等設(shè)備。

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產(chǎn)品概述

IRAMS10UP60B 是一款集成功率模塊，采用了 Plug N Drive 技術(shù)，在單個隔離封裝中提供了極其緊湊、高性能的交流電機驅(qū)動器，大大簡化了設(shè)計過程。其內(nèi)部集成了分流電阻，方便實現(xiàn)電流反饋和過流監(jiān)測，確保精確和安全的操作。此外，內(nèi)置的溫度監(jiān)測、過流保護、短路額定 IGBT 以及欠壓鎖定功能，為模塊提供了高水平的保護和故障安全操作。同時，高端驅(qū)動部分集成了自舉二極管，并且只需單極性電源來驅(qū)動內(nèi)部電路，不僅簡化了模塊的使用，還降低了成本。

產(chǎn)品特性

內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性

內(nèi)部分流電阻：方便實現(xiàn)電流反饋和過流監(jiān)測，為電機的精確控制和安全運行提供保障。
集成柵極驅(qū)動器和自舉二極管：簡化了電路設(shè)計，減少了外部元件的使用，提高了系統(tǒng)的可靠性。
溫度監(jiān)測：實時監(jiān)測模塊的溫度，確保在安全的溫度范圍內(nèi)運行，防止因過熱導致的故障。
全隔離封裝：提供良好的電氣隔離，增強了系統(tǒng)的安全性和抗干擾能力。
低 (V_{CE(on)}) 非穿通 IGBT 技術(shù)：降低了功率損耗，提高了效率。
欠壓鎖定功能：確保所有通道在電壓不足時能及時鎖定，保護模塊免受損壞。
匹配的傳播延遲：保證所有通道的信號傳輸一致性，提高電機控制的精度。
施密特觸發(fā)輸入邏輯：增強了輸入信號的抗干擾能力。
交叉導通防止邏輯：避免上下橋臂同時導通，提高了系統(tǒng)的可靠性。
低 (di/dt) 柵極驅(qū)動器：具有更好的抗噪聲能力，減少了電磁干擾。

性能參數(shù)特性

電機功率范圍：適用于 0.4 - 0.75kW 的電機，工作電壓范圍為 85 - 253Vac。
隔離電壓：(2000V_{RMS}) / 1min，(CTI > 600V)，提供了良好的電氣隔離性能。
認證合規(guī)：獲得 UL 認證（E252584），符合 RoHS 標準，滿足環(huán)保和安全要求。

絕對最大額定值

參數(shù)	描述	值	單位
(V{CES} / V{RRM})	IGBT/二極管阻斷電壓	600	V
(V^{+})	正母線輸入電壓	450	V
(I_O @ T_C = 25°C)	RMS 相電流（注 1）	10	A
(I_O @ T_C = 100°C)	RMS 相電流（注 1）	5	A
(I_O)	脈沖 RMS 相電流（注 2）	15	A
(F_{PWM})	PWM 載波頻率	20	kHz
(P_D)	每個 IGBT 在 (T_C = 25°C) 時的功率損耗	27	W
(V_{ISO})	隔離電壓（1min）	2000	(V_{RMS})
(T_J)（IGBT & 二極管）	工作結(jié)溫范圍	-40 至 +150	°C
(T_J)（驅(qū)動器 IC）	工作結(jié)溫范圍	-40 至 +150	°C
(T)	安裝扭矩范圍（M3 螺絲）	0.5 至 1.0	Nm

注 1：在 (V^{+} = 400V)，(TJ = 150°C)，(F{PWM} = 20kHz)，調(diào)制深度 = 0.8，(PF = 0.6) 的條件下，采用正弦調(diào)制，詳見圖 3。注 2：(t_p < 100ms)；(TC = 25°C)；(F{PWM} = 20kHz)，受 (BUS - ITRIP) 限制，詳見“逆變器部分電氣特性”表。

電氣特性

逆變器部分電氣特性

在 (T_J = 25°C) 的條件下，該模塊的逆變器部分具有以下電氣特性：	符號	參數(shù)	最小值	典型值	最大值	單位
(V_{(BR)CES})	集電極 - 發(fā)射極擊穿電壓	600	-	-	V	(V_{IN} = 5V)，(I_C = 250μA)
(Delta V_{(BR)CES} / Delta T)	擊穿電壓溫度系數(shù)	-	0.57	-	V/°C	(V_{IN} = 5V)，(I_C = 1.0mA)（25°C - 150°C）
(V_{CE(ON)})	集電極 - 發(fā)射極飽和電壓	-	1.70	2.00	V	(IC = 5A)，(V{CC} = 15V)
-	2.00	2.40	-	(IC = 5A)，(V{CC} = 15V)，(T_J = 150°C)
(I_{CES})	零柵極電壓集電極電流	-	5	80	μA	(V_{IN} = 5V)，(V^{+} = 600V)
-	10	-	-	(V_{IN} = 5V)，(V^{+} = 600V)，(T_J = 150°C)
(V_{FM})	二極管正向電壓降	-	1.80	2.35	V	(I_C = 5A)
-	1.30	1.70	-	(I_C = 5A)，(T_J = 150°C)
(V_{BDFM})	自舉二極管正向電壓降	-	-	1.25	V	(I_F = 1A)
-	-	1.10	-	(I_F = 1A)，(T_J = 150°C)
(R_{BR})	自舉電阻值	-	2	-	Ω	(T_J = 25°C)
(Delta R{BR} / R{BR})	自舉電阻公差	-	-	±5	%	(T_J = 25°C)
(I_{BUS_TRIP})	電流保護閾值（正向）	13.1	-	16.4	A	(T_J = -40°C) 至 125°C，詳見圖 2

逆變器部分開關(guān)特性

在 (T_J = 25°C) 和 (T_J = 150°C) 兩種條件下，該模塊的逆變器部分開關(guān)特性如下：	符號	參數(shù)	最小值	典型值	最大值	單位
(E_{ON})	導通開關(guān)損耗	-	200	235	μJ	(I_C = 5A)，(V^{+} = 400V)
(E_{OFF})	關(guān)斷開關(guān)損耗	-	75	100	-	(V_{CC} = 15V)，(L = 2mH)，能量損耗包括“拖尾”和二極管反向恢復，詳見 CT1
(E_{TOT})	總開關(guān)損耗	-	275	335	-	-
(E_{REC})	二極管反向恢復能量	-	15	25	-	-
(t_{RR})	二極管反向恢復時間	-	70	100	ns	-
(E_{ON})	導通開關(guān)損耗	-	300	360	μJ	(IC = 5A)，(V^{+} = 400V)，(V{CC} = 15V)，(L = 2mH)，(T_J = 150°C)，能量損耗包括“拖尾”和二極管反向恢復
(E_{OFF})	關(guān)斷開關(guān)損耗	-	135	165	-	-
(E_{TOT})	總開關(guān)損耗	-	435	525	-	-
(E_{REC})	二極管反向恢復能量	-	30	40	-	-
(t_{RR})	二極管反向恢復時間	-	100	145	ns	詳見 CT1
(Q_G)	IGBT 導通柵極電荷	-	29	44	nC	(IC = 15A)，(V^{+} = 400V)，(V{GE} = 15V)
(RBSOA)	反向偏置安全工作區(qū)	全方形	-	-	-	(T_J = 150°C)，(I_C = 5A)，(VP = 600V)，(V^{+} = 450V)，(V{CC} = +15V) 至 0V，詳見 CT3
(SCSOA)	短路安全工作區(qū)	10	-	-	μs	(T_J = 150°C)，(VP = 600V)，(V^{+} = 360V)，(V{CC} = +15V) 至 0V，詳見 CT2
(I_{CSC})	短路集電極電流	-	47	-	A	(T_J = 150°C)，(VP = 600V)，(V^{+} = 360V)，(V{GE} = 15V)，(V{CC} = +15V) 至 0V，(t{SC} < 10μs)，詳見 CT2

為了確保模塊的正常運行，建議在以下條件下使用：	符號	定義	最小值	最大值	單位
(V_{B1,2,3})	高端浮動電源電壓	(V_S + 12)	(V_S + 20)	V
(V_{S1,2,3})	高端浮動電源偏移電壓	注 4	450	-
(V_{CC})	低端和邏輯固定電源電壓	12	20	V
(V_{ITRIP})	(I_{TRIP}) 輸入電壓	(V_{SS})	(V_{SS} + 5)	V
(V_{IN})	邏輯輸入電壓 (LIN)，(HIN)	(V_{SS})	(V_{SS} + 5)	V
(V_{EN})	邏輯輸入電壓 (EN)	(V_{SS})	(V_{SS} + 5)	V

靜態(tài)電氣特性 - 驅(qū)動器功能

在 (V{BLS}(V{CC}, V_{BS1,2,3}) = 15V) 的條件下，驅(qū)動器的靜態(tài)電氣特性如下：	符號	定義	最小值	典型值	最大值
(V{INH})，(V{ENH})	邏輯“0”輸入電壓	3.0	-	-	V
(V{INL})，(V{ENL})	邏輯“1”輸入電壓	-	-	0.8	V
(V{CCUV +})，(V{BSUV +})	(V{CC}) 和 (V{BS}) 電源欠壓正向閾值	10.6	11.1	11.6	V
(V{CCUV -})，(V{BSUV -})	(V{CC}) 和 (V{BS}) 電源欠壓負向閾值	10.4	10.9	11.4	V
(V{CCUVH})，(V{BSUVH})	(V{CC}) 和 (V{BS}) 電源欠壓鎖定滯后	-	0.2	-	V
(V_{IN,Clamp})	輸入鉗位電壓（(HIN)，(LIN)，(I{TRIP})），(I{IN} = 10μA)	4.9	5.2	5.5	V
(I_{QBS})	靜態(tài) (V{BS}) 電源電流，(V{IN} = 0V)	-	-	165	μA
(I_{QCC})	靜態(tài) (V{CC}) 電源電流，(V{IN} = 0V)	-	-	3.35	mA
(I_{LK})	偏移電源泄漏電流	-	-	60	μA
(I{IN +})，(I{EN +})	輸入偏置電流，(V_{IN} = 5V)	-	200	300	μA
(I{IN -})，(I{EN -})	輸入偏置電流，(V_{IN} = 0V)	-	100	220	μA
(I_{TRIP +})	(I{TRIP}) 偏置電流，(V{ITRIP} = 5V)	-	30	100	μA
(I_{TRIP -})	(I{TRIP}) 偏置電流，(V{ITRIP} = 0V)	-	0	1	μA
(V(I_{TRIP}))	(I_{TRIP}) 閾值電壓	440	490	540	mV
(V(I_{TRIP}, HYS))	(I_{TRIP}) 輸入滯后	-	70	-	mV
(R_{ON})，(FLT)	故障輸出導通電阻	-	50	100	ohm

動態(tài)電氣特性

驅(qū)動器的動態(tài)電氣特性如下：	符號	參數(shù)	最小值	典型值	最大值	單位	條件
(T_{ON})	輸入到輸出傳播導通延遲時間（見圖 11）	-	590	-	ns	(V

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產(chǎn)品概述

產(chǎn)品特性

內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性

性能參數(shù)特性

絕對最大額定值

電氣特性

逆變器部分電氣特性

逆變器部分開關(guān)特性

推薦工作條件 - 驅(qū)動器功能

靜態(tài)電氣特性 - 驅(qū)動器功能

動態(tài)電氣特性

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