三菱DIPIPM应用手册-2016.pdf
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第6代超小型DIPIPM应用手册第第6代超小型代超小型DIPIPMPSS*S92E6-AG/PSS*S92F6-AG应用手册应用手册(第一版第一版)SuperMiniDIPIPMVer.6ApplicationNote(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DIPIPMVer.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。
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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DIPIPMTM概述.51.1产品特征.51.2产品功能.51.3目标应用.71.4产品一览.71.5PSS*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.92.1第6代超小型DIPIPM的规格.92.1.1最大额定值.92.1.2热阻.112.1.3电气特性和推荐使用条件.112.1.4机械特性和额定值.142.2保护功能和动作时序.142.2.1短路保护(SC).142.2.2控制电源欠压保护(UV).162.2.3过温保护(仅PSS*S92E6-AG产品).182.2.4温度输出功能VOT(仅对PSS*S92F6-AG来说).192.3外形封装.242.3.1外形封装.242.3.2激光标签.252.3.3管脚说明.262.4安装方法.282.4.1电气距离.282.4.2安装方法和注意事项.282.4.3焊接条件.29第3章系统应用指南.303.1应用指南.303.1.1系统连接.303.1.2接口电路(无光耦接口电路举例,采用1-Shunt电阻).313.1.3接口电路(带光耦隔离接口电路举例).323.1.4采用3-Shunt电阻时的外部短路保护电路.333.1.5信号输入端子和Fo端子的相关电路.333.1.6吸收电路.353.1.7推荐的旁路电阻周边的连线方式.353.1.8PCB布线的注意事项.373.1.9DIPIPM的并联.383.1.10第6代超小型DIPIPM的安全工作区(SOA).383.1.11短路安全工作区(SCSOA).393.1.12功率循环次数.413.2功耗计算和热设计.423.2.1功耗计算.423.2.2温升考虑和计算举例.433.2.3热电偶安装.443.3抗噪声能力与抗静电能力.453.3.1抗噪声能力评估电路.453.3.2对策及注意事项.453.3.3抗静电能力.46第4章自举电路工作原理.474.1自举电路工作原理.474.2开关状态下自举电源的电路电流.484.3自举电路设计注意事项.504.4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.525.1第6代超小型DIPIPM的接口评估板.525.2接口评估板的布局/布线.535.3电路原理图和元器件清单.54第6章包装处理.566.1包装规格.566.2使用注意事项.57第6代超小型DIPIPM应用手册(5/58)第第1章章第第6代超小型代超小型DIPIPMTM概述概述1.1产品产品特征特征第6代超小型DIPIPM(以下简称DIPVer.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100240V级小容量电机的变频控制。
DIPVer.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。
DIPVer.6的主要特性如下:
使用了全新的使用了全新的第第7代代CSTBT硅片,硅片,进一步提高进一步提高了了效率;效率;提高提高了了短路保护短路保护动作阈值的动作阈值的精度精度,增加了可用电流区间,增加了可用电流区间;拓宽产品拓宽产品线至线至35A;与原与原有第有第5代代产品产品封装封装完全完全兼容兼容,可直接,可直接替换替换。
关于DIPVer.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产品功能产品功能DIPVer.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)。
绝缘导热绝缘导热片片(铜箔铜箔+绝缘树脂绝缘树脂)IGBTICFWDi铝线铝线铜框架铜框架金线金线浇铸树脂浇铸树脂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DIPIPMHVICVCCUNVNWNFoGNDCINWOUTVOUTUOUTUNVNWNFoVN1VVFBVPVWFBWPUPVNCCINPUVWNWVP1IGBT1Di1IGBT2Di2IGBT3Di3IGBT4Di4IGBT5Di5IGBT6Di6LVICVNCVCCUPCOMVUBUOUTVUSVVBVPVOUTVVSVWBWPWOUTVWSVUFBNVNUVOTVOT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产品产品一览一览表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-AG5A/600V0.4kW/220VACViso=1500Vrms(正弦波60Hz、1分钟,所有端子短路后与散热器之间。
)PSS10S92F6-AG10A/600V0.75kW/220VACPSS15S92F6-AG15A/600V0.75kW/220VACPSS20S92F6-AG20A/600V1.5kW/220VACPSS30S92F6-AG30A/600V2.2kW/220VACPSS35S92F6-AG35A/600V2.2kW/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-AG5A/600V0.4kW/220VACViso=1500Vrms(正弦波60Hz、1分钟,所有端子短路后与散热器之间。
)PSS10S92E6-AG10A/600V0.75kW/220VACPSS15S92E6-AG15A/600V0.75kW/220VACPSS20S92E6-AG20A/600V1.5kW/220VACPSS30S92E6-AG30A/600V2.2kW/220VACPSS35S92E6-AG35A/600V2.2kW/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。
1.5PSS*S92*6系列产品与系列产品与之前之前系列产品的区别系列产品的区别与DIPVer.4(内置BSD的PS219A*系列)和DIPVer.5(PS219C*)相比,DIPVer.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)DIPVer.5和DIPVer.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,DIPVer.5和DIPVer.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22F)。
(2)关于温度保护,DIPVer.5和DIPVer.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,DIPVer.4(内置BSD)、DIPVer.5及DIPVer.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DIPVer.5和DIPVer.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520A产品额定值30A、35A产品N侧驱动电源的电路电流ID2.80mA(Max.)3.40mA(Max.)P侧驱动电源的电路电流IDB0.10mA(Max.)0.30mA(Max.)P侧控制电源欠压保护动作电压UVDBt7.0V(Min.)10.0V(Min.)P侧控制电源欠压保护恢复电压UVDBr7.0V(Min.)10.5V(Min.)自举二极管正向压降VF
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