CIPOS™ Mini IFCM15S60GD/IFCM15S60GS：逆变器与PFC集成模块的卓越之选

在电子工程师的日常设计工作中，选择合适的功率和控制组件对于提高系统可靠性、优化PCB尺寸和降低系统成本至关重要。今天，我们就来深入了解一下英飞凌的CIPOS™ Mini IFCM15S60GD/IFCM15S60GS模块，看看它能为我们的设计带来哪些优势。

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一、产品概述

CIPOS™ Mini系列为逆变器和单升压PFC级的各种功率和控制组件集成提供了机会，旨在控制变速驱动器中的三相电机，广泛应用于空调、泵等领域。该系列采用了专门适应功率应用的封装概念，具备良好的热传导和电气隔离性能，同时能减少EMI并提供过载保护。

产品特性

1. 封装方面
   • 采用完全隔离的双列直插式模制模块，DCB基板使其具有极低的热阻。
   • 引脚采用无铅电镀，符合RoHS标准。
2. 逆变器部分
   • 采用TRENCHSTOP™ IGBTs，具备坚固的SOI栅极驱动技术，能稳定应对瞬态和负电压。
   • 在(V{BS}=15V)时，允许负(V{s})电位高达 -11V用于信号传输。
   • 集成自举功能，具备过流关断、内置NTC热敏电阻用于温度监测、欠压锁定、低侧公共发射极、交叉传导防止等功能，保护时6个开关全部关断。
3. PFC部分
   • 采用TRENCHSTOP™ IGBT和快速开关发射极控制二极管。

潜在应用

适用于空调、风扇、泵、低功率电机驱动器等领域。

产品验证

根据JEDEC47/20/22的相关测试，该产品符合工业应用要求。

二、产品信息

基本部件编号	封装类型	标准包装	最小起订量	备注
IFCM15S60GD	DIP 36x21D	14 件/管	280 件
IFCM15S60GS	DIP 36x21D	14 件/管	280 件	扩展间距

三、详细参数解析

1. 绝对最大额定值

• 模块部分：存储温度范围为 -40 ~ 125°C，工作外壳温度 -40 ~ 125°C，工作结温 -40 ~ 150°C，隔离测试电压为2000V（1min，RMS，f = 60Hz）。
• 逆变器部分：最大阻断电压600V，P - N间直流母线电源电压450V（浪涌时500V），输出电流±15A（峰值±30A，小于1ms），每个IGBT的功率耗散49.8W，短路耐受时间5µs（允许短路次数<1000，短路间隔时间>1s）。
• 控制部分：高侧偏移电压600V，自举二极管重复峰值反向电压600V，模块电源电压 -1 ~ 20V，高侧浮动电源电压 -1 ~ 20V，输入电压 -1 ~ 10V。
• PFC部分：最大阻断电压650V，栅 - 发射极电压±20V，连续集电极电流30A（峰值60A，小于1ms），功率耗散105.9W，短路耐受时间5µs（允许短路次数<1000，短路间隔时间>1s），二极管正向电流20A（TC = 25°C）、15A（TC = 80°C），二极管脉冲电流40A，二极管非重复浪涌正向电流110A。

2. 热特性

不同部分的IGBT和二极管的结 - 壳热阻各不相同，逆变器部分单IGBT热阻2.51K/W，单二极管热阻4.67K/W；PFC部分单IGBT热阻1.18K/W，单二极管热阻2.76K/W。

3. 推荐工作条件

包括直流母线电源电压、低侧电源电压、高侧浮动电源电压、逻辑输入电压、逆变器PWM载波频率、PFC开关频率、外部死区时间、电压、最小输入脉冲宽度、控制电源变化、PFC IGBT栅 - 发射极电压、PFC IGBT外部栅极参数等都有相应的推荐值。

4. 静态参数

• 逆变器部分：集电极 - 发射极电压、集电极 - 发射极泄漏电流、二极管正向电压等在不同条件下有不同取值。
• 控制部分：逻辑输入电压、ITRIP阈值、电源欠压阈值、静态电流、输入偏置电流、VFO输出电压、自举二极管正向电压、自举电阻等都有明确参数。
• PFC部分：集电极 - 发射极电压、集电极 - 发射极泄漏电流、栅 - 发射极阈值电压、栅 - 发射极泄漏电流、二极管正向电压、二极管反向泄漏电流等也有相应参数。

5. 动态参数

• 逆变器部分：包括开通传播延迟时间、开通上升时间、开通开关时间、反向恢复时间、关断传播延迟时间、关断下降时间、关断开关时间、短路传播延迟时间、IGBT开通能量、IGBT关断能量、二极管恢复能量等。
• 控制部分：自举二极管反向恢复时间、输入滤波时间、故障清除时间、ITRIP到故障传播延迟、内部死区时间、匹配传播延迟时间等。
• PFC部分：输入电容、输出电容、反向传输电容、栅极电荷、开通延迟时间、开通上升时间、关断延迟时间、关断下降时间、反向恢复时间、开通能量、关断能量、二极管恢复能量等。

6. 热敏电阻

在25°C时，热敏电阻典型阻值为85kΩ，B常数为4092K，并给出了不同温度下的电阻值表格。

7. 机械特性和额定值

比较跟踪指数为600V，M3螺丝和垫圈的安装扭矩为0.49 ~ 0.78Nm，背面曲率为 -50 ~ 100µm，重量约6.83g。

8. 资格信息

具备UL认证（文件编号：E314539），符合RoHS标准，ESD的HBM等级为2，CDM等级为C3。

四、引脚描述

该模块有24个引脚，每个引脚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用于指示模块故障和提供NTC访问，ITRIP用于过流检测等。同时，各引脚的输入输出特性、保护机制以及与其他电路的连接方式都有详细说明，工程师在设计时需要根据这些特性进行合理布局和连接。

五、应用指南

1. 典型应用原理图

给出了典型应用电路，并对各个部分的电路设计给出了建议：

• 输入电路：使用RC滤波器（100Ω，1nF）减少输入信号噪声，电容应靠近IPM（尤其是(Vss)端子）。
• Itrip电路：推荐使用RC滤波器防止保护功能错误，电容应靠近Itrip和(Vss)端子。
• VFO电路：VFO引脚为开漏配置，需通过合适电阻上拉到5V/3.3V偏置电压，建议在控制器附近放置RC滤波器。
• (V{B}-V{S})电路：高侧浮动电源电压的电容应靠近(V{B})和(V{S})端子。
• 缓冲电容：IPM、缓冲电容和分流电阻之间的布线应尽可能短。
• 分流电阻：强烈推荐使用SMD型分流电阻以最小化内部杂散电感。
• 接地模式：应最小化功率地和信号地的图案重叠，仅在分流电阻的一端连接以实现相同电位。
• 反并联二极管：需要将反并联二极管连接到PFC IGBT（2A，电压额定值高于650V）。
• 输入浪涌电压保护电路：可添加此保护电路保护PFC IGBT免受过高浪涌电压影响。
• 浪涌电流保护电路：需要考虑适当的浪涌电流保护电路，根据系统设计和运行条件可能需要额外的组件，如热敏电阻、继电器或旁路二极管。

2. 性能图表

给出了逆变器部分的最大工作电流SOA示例，但该图表会根据用户的实际运行条件而变化。

六、总结

CIPOS™ Mini IFCM15S60GD/IFCM15S60GS模块凭借其集成化的设计、丰富的功能特性和详细的参数规格，为电子工程师在设计逆变器和PFC电路时提供了一个可靠的选择。在实际应用中，工程师需要根据具体的设计需求，结合模块的各项参数和应用指南，合理进行电路设计和布局，以充分发挥该模块的性能优势。大家在使用过程中有没有遇到过类似模块的应用难题呢？欢迎在评论区分享交流。