FNB34060T Motion SPM 3 系列模块：高性能逆变器的理想之选

在电子工程领域，逆变器模块的性能和可靠性对于众多应用至关重要。今天，我们就来详细了解一下 ON Semiconductor 的 FNB34060T Motion SPM 3 系列模块，看看它在电机控制等领域能为我们带来怎样的惊喜。

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一、产品背景与变更说明

随着 Fairchild Semiconductor 与 ON Semiconductor 的整合，部分 Fairchild 可订购的零件编号需要更改以满足 ON Semiconductor 的系统要求。由于 ON Semiconductor 产品管理系统无法处理带有下划线（_）的零件命名，Fairchild 零件编号中的下划线将改为破折号（-）。大家在使用时，可通过 ON Semiconductor 网站验证更新后的设备编号，最新的订购信息可在 www.onsemi.com 上找到。

二、FNB34060T 模块概述

FNB34060T 是一款先进的 Motion SPM 3 模块，为交流感应、无刷直流（BLDC）和永磁同步（PMSM）电机提供了功能齐全、高性能的逆变器输出级。它集成了内置 IGBT 的优化栅极驱动，可最大程度减少电磁干扰（EMI）和损耗，同时具备多种模块级保护功能，包括欠压锁定、过流关断、驱动 IC 的热监测和故障报告。

（一）产品特性

1. 高电压大电流处理能力：具备 600 V - 40 A 的三相 IGBT 逆变器，集成栅极驱动器和保护功能。
2. 低损耗与短路额定：采用低损耗、短路额定的 IGBT，确保在复杂工况下稳定运行。
3. 低热阻设计：使用 Al₂O₃ DBC 基板，具有极低的热阻，有效散热，保证模块性能。
4. 简化 PCB 布局：内置自举二极管和专用 Vs 引脚，简化了 PCB 布局。
5. 三相电流检测：低侧 IGBT 具有独立的开集电极引脚，方便进行三相电流检测。
6. 单接地电源：采用单接地电源设计，降低系统复杂度。
7. 温度监测：内置 LVIC 温度传感功能，可实时监测温度。
8. 高隔离等级：隔离额定值为 2500 Vrms / 1 min，保障电气安全。

（二）应用领域

主要应用于运动控制领域，包括家用电器和工业电机等。

三、技术细节剖析

（一）集成功能

1. 功率转换功能：实现 600 V - 40 A 的三相直流/交流功率转换，为电机提供稳定的电源。
2. 驱动、保护与系统控制功能
   • 高侧 IGBT：配备栅极驱动电路、高压隔离高速电平转换控制电路和欠压锁定保护（UVLO）。
   • 低侧 IGBT：具备栅极驱动电路、短路保护（SCP）控制电源电路和欠压锁定保护（UVLO），并提供故障信号。
   • 输入接口：采用高电平有效接口，可与 3.3 / 5 V 逻辑配合，具有施密特触发输入。

（二）引脚配置与说明

FNB34060T 模块共有 27 个引脚，每个引脚都有特定的功能，如低侧和高侧的偏置电压引脚、信号输入引脚、故障输出引脚等。详细的引脚说明如下表所示：	Pin Number	Pin Name	Pin Description
1	V DD(L)	Low-Side Common Bias Voltage for IC and IGBTs Driving
2	COM	Common Supply Ground
3	IN (UL)	Signal Input for Low-Side U-Phase
4	IN (VL)	Signal Input for Low-Side V-Phase
5	IN (WL)	Signal Input for Low-Side W-Phase
6	V FO	Fault Output
7	V TS	Output for LVIC Temperature Sensing Voltage Output
8	C SC	Shut Down Input for Short-Circuit Current Detection Input
9	IN (UH)	Signal Input for High-Side U-Phase
10	V DD(H)	High-Side Common Bias Voltage for IC and IGBTs Driving
11	V B(U)	High-Side Bias Voltage for U-Phase IGBT Driving
12	V S(U)	High-Side Bias Voltage Ground for U-Phase IGBT Driving
13	IN (VH)	Signal Input for High-Side V-Phase
14	V DD(H)	High-Side Common Bias Voltage for IC and IGBTs Driving
15	V B(V)	High-Side Bias Voltage for V-Phase IGBT Driving
16	V S(V)	High-Side Bias Voltage Ground for V Phase IGBT Driving
17	IN (WH)	Signal Input for High-Side W-Phase
18	V DD(H)	High-Side Common Bias Voltage for IC and IGBTs Driving
19	V B(W)	High-Side Bias Voltage for W-Phase IGBT Driving
20	V S(W)	High-Side Bias Voltage Ground for W-Phase IGBT Driving
21	N U	Negative DC-Link Input for U-Phase
22	N V	Negative DC-Link Input for V-Phase
23	N W	Negative DC-Link Input for W-Phase
24	U	Output for U-Phase
25	V	Output for V-Phase
26	W	Output for W-Phase
27	P	Positive DC-Link Input

（三）内部等效电路

内部等效电路由逆变器低侧、功率侧和高侧组成。逆变器低侧包含三个 IGBT、每个 IGBT 的续流二极管和一个控制 IC，具备栅极驱动和保护功能；逆变器功率侧由四个逆变器直流母线输入端子和三个逆变器输出端子组成；逆变器高侧由三个 IGBT、续流二极管和每个 IGBT 的三个驱动 IC 组成。

（四）电气特性

1. 逆变器部分：包括集电极 - 发射极饱和电压、开关时间、反向恢复时间等参数。例如，在特定条件下，集电极 - 发射极饱和电压典型值为 1.50 V，开关时间也有明确的范围。
2. 自举二极管部分：规定了正向电压和反向恢复时间等参数。
3. 控制部分：涉及静态和工作时的电源电流、故障输出电压、短路跳闸电平、欠压保护检测和复位电平、故障输出脉冲宽度等参数。

（五）推荐工作条件

为了确保模块的最佳性能，推荐的工作条件包括电源电压、控制电源电压、高侧偏置电压、控制电源变化率、消隐时间、PWM 输入信号频率、电流传感电压、最小输入脉冲宽度和结温等。例如，电源电压推荐范围为 300 - 400 V，控制电源电压为 14.0 - 16.5 V 等。

（六）机械特性与额定值

模块的机械特性包括器件平整度、安装扭矩、端子拉力强度、端子弯曲强度和重量等。在安装时，需要注意避免过度扭矩，以免损坏 DBC 基板和螺栓等。

四、保护功能与应用电路

（一）保护功能时间图表

FNB34060T 模块具备欠压保护（低侧和高侧）和短路电流保护功能。通过时间图表可以清晰地看到在不同保护情况下，电路的工作状态和响应过程。例如，在低侧欠压保护中，当检测到欠压时，IGBT 会关断，故障输出会发出固定脉冲宽度的信号，直到电压恢复正常。

（二）输入/输出接口电路

推荐的 CPU I/O 接口电路需要注意 RC 耦合、输入信号的短接线、VFO 输出的上拉电阻、输入信号的有源高电平类型、防止输入信号振荡的 RC 耦合电路等。同时，为了避免故障，各输入的布线应尽量短，各点的布线电感应尽量小。

（三）典型应用电路

典型应用电路中有许多需要注意的地方，如各输入布线要短、VFO 输出的处理、输入信号的防振荡措施、各点布线电感的控制、短路保护电路的时间常数选择、电容的安装位置、防止浪涌破坏的措施等。这些细节对于确保模块的正常运行和系统的稳定性至关重要。

五、总结

FNB34060T Motion SPM 3 系列模块凭借其丰富的功能、高性能的电气特性和完善的保护功能，为电机控制等应用提供了可靠的解决方案。电子工程师在设计相关系统时，可以根据实际需求合理选择和使用该模块，同时要严格遵循推荐的工作条件和应用电路要求，以确保系统的稳定性和可靠性。大家在实际应用中是否遇到过类似模块的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。