IRAM336 - 025SB：高效低功耗家电电机驱动的理想之选

在电子工程师的日常工作中，为家电电机驱动选择合适的集成电路至关重要。今天，我们就来深入了解一下国际整流器公司（International Rectifier）推出的 IRAM336 - 025SB 集成功率混合 IC，看看它在低功耗家电电机控制应用中能带来怎样的表现。

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产品概述

IRAM336 - 025SB 是一款专为低功率家电电机控制应用而开发的多芯片混合 IC，适用于风扇、泵和冰箱压缩机等设备。其采用紧凑的单列直插式（SIP - S）封装，能有效减少 PCB 空间占用。同时，该芯片具备多种内置保护功能，如温度反馈、防直通、欠压锁定和关断输入等，使其成为一个非常可靠的解决方案。此外，高效的高压 MOSFET、行业标杆的三相 HVIC 驱动器（兼容 3.3V/5V 输入）以及热增强封装的组合，让它在市场上极具竞争力。而且，通过内部自举二极管为高端驱动器生成自举电源，无需隔离电源，这不仅减少了元件数量，还降低了系统的电路板空间和成本。

关键特性

1. 功率与电压范围：电机功率最高可达 250W，适用于 85 - 253Vac 的电压范围。
2. 集成设计：集成了栅极驱动器和自举二极管，简化了电路设计。
3. 保护功能：具备过流关断功能和所有开关的欠压锁定功能，保障系统安全稳定运行。
4. 信号一致性：所有通道的传播延迟匹配，确保信号传输的准确性。
5. 逻辑设计：采用施密特触发输入逻辑和交叉导通防止逻辑，提高了系统的抗干扰能力。
6. 驱动特性：较低的 di/dt 栅极驱动器，增强了噪声免疫力。

电气参数

绝对最大额定值

参数	描述	数值	单位
VDSS	MOSFET 阻断电压	500	V
Vbus	正直流母线输入电压	400	V
Io @ TC = 25°C	RMS 相电流	2.0	A
Io @ TC = 100°C	RMS 相电流（注 1）	1.0	A
Ipk @ TC = 25°C	最大峰值电流（tp < 100µs）	6.0	A
Pd	每个 FET 在 TC = 25°C 时的最大功耗	15	W
TJ (MOSFET & IC)	最大工作结温	+150	°C
TC	工作外壳温度范围	-20 至 +100	°C
TSTG	存储温度范围	-40 至 +125	°C
T	安装扭矩（M3 螺丝）	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) 的正弦调制条件下。

MOSFET 特性

在 (V{BIAS }(V{CC}, V{B}) = 15 ~V) 和 (T{A}=25^{circ} C) 的条件下（除非另有说明），(V_{DD}) 参数参考 (Vss)。	符号	参数	最小值	典型值	最大值	单位	条件
V(BR)DSS		500			V
IDSS	漏源泄漏电流		5			(V_{IN}=5V, V^{+}=500V)
RDS(on)	导通电阻		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

推荐工作条件

符号	定义	最小值	典型值	最大值	单位
V +	正母线输入电压			360	V
VB1,2,3	高端浮动电源电压	VS + 10	VS + 15	VS + 20	V
VDD	低端和逻辑固定电源电压	10	15	20	V
VITRIP	ITRIP 输入电压	VSS		VSS + 5	V
VIN, VF/EN, VITRIP	逻辑输入电压 LIN, HIN, Fault/EN, ITRIP - 注 2	VSS		VSS + 5	V
Fp	最大 PWM 载波频率			20	KHz

注 2：逻辑在 (V{s}) 从 COM - 5V 到 (V{SS}+500 ~V) 范围内有效。逻辑状态在 (V{s}) 从 (V{SS}-5 ~V) 到 (V{SS}-V{BS}) 范围内保持（更多详情请参考 DT97 - 3）。

静态和动态电气特性

静态电气特性

在 (T{j}=25^{circ} C)（除非另有说明）、(V{BIAS }(V{DD}, V{BS 1,2,3}) = 15 ~V) 的条件下，(V{IN}) 和 (I{IN}) 参数参考 (Vss)，适用于所有六个通道。	符号	定义	最小值	典型值	最大值	单位
(V_{EN,th+})	使能正向阈值			2.5	V
(V_{EN,th-})	使能负向阈值	0.8			V
(V{DDUV+}, V{BSUV+})	(V{DD}) 和 (V{BS}) 电源欠压正向阈值	8	8.9	9.8	V
(V{DDUV-, } V{BSUV- })	(V{DD}) 和 (V{BS}) 电源欠压负向阈值	7.4	8.2	9	V
(I_{QBS})	静态 (V_{BS}) 电源电流		70	120	μA
(I_{QOD})		1	3	4	mA
(I_{LK})	偏移电源泄漏电流			50	μA
RB	内部 BS 二极管导通电阻（见集成 BS 功能第 10 页）		200		Ω

动态电气特性

在 (T_{j}=25^{circ} C)（除非另有说明）的条件下：	符号	参数	最小值	典型值	最大值	单位	条件
TON	输入到输出传播导通延迟时间（见图 13a）		750		ns
TOFF	输入到输出传播关断延迟时间（见图 13b）		920		ns	(I_{D}=1.5A, V = 360V)

热学和机械特性

符号	参数	最小值	典型值	最大值	单位	条件
Rth(J - C)	每个 FET 的热阻		5.8	8.0	°C/W	平坦，绝缘材料

内部 NTC - 热敏电阻特性

参数	定义	最小值	典型值	最大值	单位	条件
R25		97	100	103	kΩ	(T_{C}=25^{circ} C)
R125	电阻	2.25	2.52	2.8	kΩ	(T_{C}=125^{circ} C)
B	B - 常数（25 - 50°C）	4208	4250	4293	k	(R{2}=R{1} e^{[B(1 / T 2 - 1 / T 1)]})
温度范围		-40		125	°C
典型耗散常数			1		(mW/^{circ}C)	(T_{C}=25^{circ}C)

典型应用电路建议

1. 电容布局：电解母线电容器应尽可能靠近模块母线端子安装，以减少振铃和 EMI 问题。在模块引脚附近安装额外的高频陶瓷电容器，可进一步提高性能。
2. 去耦电容：为了在 VCC - VSS 和 Vb - Vs 端子之间提供良好的去耦，连接在这些端子之间的电容器应靠近模块引脚。强烈建议使用额外的高频电容器，通常为 0.1µF。
3. 自举电容选择：自举电容器的值取决于开关频率，应根据 IR 设计提示 DN 98 - 2a 或应用笔记 AN - 1044 或图 12 进行选择。
4. 故障处理：约 8ms 后，FAULT 会自动复位。PWM 发生器必须在自动复位时间（TFLT - CLR）内禁用，以确保系统关断。在恢复操作前，必须清除过流条件。
5. 隔离措施：模块外壳连接到负直流母线，且不隔离。建议在外壳和散热器之间提供隔离材料，以避免触电。

模块引脚说明

引脚	名称	描述
1	TH	温度反馈
2	V -	负母线输入电压
3	V +	正母线输入电压
4	W, VS3	输出 3 - 高端浮动电源偏移电压
5	VB3	高端浮动电源电压 3
6	V, VS2	输出 2 - 高端浮动电源偏移电压
7	VB2	高端浮动电源电压 2
8	U, VS1	输出 1 - 高端浮动电源偏移电压
9	VB1	高端浮动电源电压 1
10	ITRIP	电流反馈 & 关断功能
11	HIN1	逻辑输入高端栅极驱动器 - 相位 1
12	HIN2	逻辑输入高端栅极驱动器 - 相位 2
13	HIN3	逻辑输入高端栅极驱动器 - 相位 3
14	LIN1	逻辑输入低端栅极驱动器 - 相位 1
15	LIN2	逻辑输入低端栅极驱动器 - 相位 2
16	LIN3	逻辑输入低端栅极驱动器 - 相位 3
17	FAULT/EN	故障指示 & 使能功能
18	VDD	+15V 主电源
19	VSS	负主电源

集成自举功能

IRAM336 - 025SB 内部的驱动 IC 嵌入了集成自举 FET，可为广泛的应用提供自举电源的替代驱动方式。每个通道都有一个自举 FET，连接在每个浮动电源（VB1、VB2、VB3）和 Vcc 之间。自举 FET 跟随相应低端输出级的状态，除非 (V{B}) 电压高于约 1.1(Vcc)，在这种情况下，自举 FET 会保持关断，直到 (V{s}) 电压回到该阈值以下。自举 FET 适用于大多数 PWM 调制方案，可与外部自举网络（二极管 + 电阻）并联使用，或作为其替代品。但在非互补 PWM 方案（通常为 6 步调制）或非常高的 PWM 占空比情况下，使用外部自举网络可能会获得更好的性能。

总结

IRAM336 - 025SB 以其丰富的功能、出色的电气性能和可靠的保护机制，为低功率家电电机控制应用提供了一个优秀的解决方案。电子工程师在设计相关电路时，可以充分利用其特性，优化电路设计，提高系统的性能和稳定性。同时，在实际应用中，还需要根据具体的需求和条件，合理选择和调整电路参数，以确保系统的最佳运行效果。大家在使用这款芯片的过程中，有没有遇到过什么有趣的问题或者独特的应用场景呢？欢迎在评论区分享交流。