IRAMX16UP60B：家电电机驱动的集成功率混合IC解决方案

在电子工程师的日常工作中，为家电电机驱动应用寻找合适的功率IC是一项重要任务。国际整流器公司（International Rectifier）的IRAMX16UP60B系列集成功率混合IC，以其卓越的性能和丰富的功能，为家电电机驱动应用提供了理想的解决方案。今天，我们就来深入了解一下这款产品。

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一、产品概述

IRAMX16UP60B是一款额定电流为16A、耐压600V的集成功率混合IC，内置分流电阻。它适用于家电电机驱动应用，如空调系统、压缩机驱动器等，也可用于一些轻工业应用。该产品采用了国际整流器公司的先进技术，将低 (V_{CE(on) }) 穿通IGBT技术与行业基准的三相高压、高速驱动器集成在一个完全隔离的热增强封装中，为设计带来了极大的便利。

二、产品特性

2.1 集成设计

• 内置分流电阻：方便电流检测，简化了电路设计。
• 集成栅极驱动器和自举二极管：减少了外部元件的使用，降低了电路板空间需求。
• 温度监测功能：能够实时监测温度，为系统提供保护。

2.2 高性能IGBT技术

采用低 (V_{CE(on) }) 非穿通IGBT技术，降低了导通损耗，提高了效率。

2.3 全面的保护功能

• 欠压锁定：为所有通道提供欠压保护，确保系统在电压异常时的安全。
• 匹配的传播延迟：保证各通道的信号同步，提高系统的稳定性。
• 施密特触发输入逻辑：增强了抗干扰能力。
• 交叉导通防止逻辑：避免上下桥臂同时导通，保护器件安全。
• 低di/dt栅极驱动器：提高了噪声免疫力。

2.4 其他特性

• 电机功率范围：0.75~2.2kW，适用于多种功率需求的电机。
• 隔离电压：最小2000V RMS，提供了良好的电气隔离。
• UL认证待批：UL编号为E78996，未来有望获得UL认证，增加产品的可靠性和市场认可度。

三、绝对最大额定值

了解产品的绝对最大额定值对于正确使用和设计电路至关重要。以下是IRAMX16UP60B的一些关键绝对最大额定值：	参数	描述	值	单位
V CES / V RRM	IGBT/二极管阻断电压	600	V
V +	正母线输入电压	450	V
I O @ T C =25°C	RMS相电流（注1）	16	A
I O @ T C =100°C	RMS相电流（注1）	8	A
I O	脉冲RMS相电流（注2）	30	A
F PWM	PWM载波频率	20	kHz
P D	每个IGBT在T C =25°C时的功率损耗	31	W
V ISO	隔离电压（1min）	2000	V RMS
T J (IGBT & 二极管)	工作结温范围	-40 to +150	°C
T J (驱动器IC)	工作结温范围	-40 to +150	°C
T	安装扭矩范围（M3螺丝）	0.5 to 1.0	Nm

注1：在 (V^{+}=400 ~V) ， (T{j}=150^{circ} C) ， (F{PWM}=16 kHz) ，调制深度 =0.8， (PF=0.6) 的条件下，正弦调制。 注2： (tp<100ms) ， (T{C}=25^{circ} C) ， (F{PWM}=16 kHz) ，受 (BUS - ITRIP) 限制。

四、电气特性

4.1 逆变器部分电气特性

在 (T_{J}=25^{circ} C) 的条件下，逆变器部分具有以下电气特性：	符号	参数	最小值	典型值	最大值	单位	条件
V (BR)CES	集电极 - 发射极击穿电压	600	-	-	V	V IN =5V，I C =250µA
∆V (BR)CES / ∆T	击穿电压的温度系数	-	0.3	-	V/°C	V IN =5V，I C =1.0mA（25°C - 150°C）
V CE(ON)	集电极 - 发射极饱和电压	-	1.55	1.85	V	I C =8A，V CC =15V
-	1.80	2.10	I C =8A，V CC =15V，T J =150°C
I CES	零栅极电压集电极电流	-	5	80	µA	V IN =5V，V + =600V
-	165	-	V IN =5V，V + =600V，T J =150°C
V FM	二极管正向电压降	-	2.0	2.4	V	I C =8A
-	1.4	1.9	I C =8A，T J =150°C
V BDFM	自举二极管正向电压降	-	-	1.25	V	I F =1A
-	-	1.10	I F =1A，T J =125°C
R BR	自举电阻值	-	22	-	Ω	T J =25°C
∆R BR /R BR	自举电阻公差	-	-	±5	%	T J =25°C
I BUS_TRIP	电流保护阈值（正向）	21	-	28	A	T J = - 40°C to 125°C

4.2 逆变器部分开关特性

开关特性对于系统的性能和效率有着重要影响。在 (T{J}=25^{circ} C) 和 (T{J}=150^{circ} C) 的不同条件下，开关特性如下：	符号	参数	最小值	典型值	最大值	单位	条件
E ON	导通开关损耗	-	315	435	µJ	I C =8A，V + =400V
E OFF	关断开关损耗	-	150	180	-	V CC =15V，L = 2mH，能量损耗包括“尾电流”和二极管反向恢复
E TOT	总开关损耗	-	465	615	-	-
E REC	二极管反向恢复能量	-	30	60	-	-
t RR	二极管反向恢复时间	-	70	90	ns	-
E ON	导通开关损耗	-	500	700	µJ	I C =8A，V + =400V，V CC =15V，L = 2mH，T J =150°C，能量损耗包括“尾电流”和二极管反向恢复
E OFF	关断开关损耗	-	270	335	-	-
E TOT	总开关损耗	-	770	1035	-	-
E REC	二极管反向恢复能量	-	60	100	-	-
t RR	二极管反向恢复时间	-	120	150	ns	-
Q G	导通IGBT栅极电荷	-	56	84	nC	I C =15A，V + =400V，V GE =15V
RBSOA	反向偏置安全工作区	全方形	-	-	-	T J =150°C，I C =8A，V + = 450V，V CC = + 15V to 0V
SCSOA	短路安全工作区	10	-	-	µs	T J =150°C，V + = 360V，V CC = + 15V to 0V
I CSC	短路集电极电流	-	140	-	A	T J =150°C，V + = 360V，V CC = + 15V to 0V，t SC < 10µs，V GE =15V

4.3 驱动器功能特性

驱动器功能的特性对于信号的处理和控制至关重要。以下是一些关键的驱动器功能特性：	符号	定义	最小值	典型值	最大值	单位
V INH , V ENH	逻辑“0”输入电压	3.0	-	-	V
V INL , V ENL	逻辑“1”输入电压	-	-	0.8	V
V CCUV+ , V BSUV+	V CC 和 V BS 电源欠压正向阈值	10.6	11.1	11.6	V
V CCUV- , V BSUV-	V CC 和 V BS 电源欠压负向阈值	10.4	10.9	11.4	V
V CCUVH , V BSUVH	V CC 和 V BS 电源欠压锁定滞后	-	0.2	-	V
V IN,Clamp	输入钳位电压（HIN, LIN, I TRIP ），I IN =10µA	4.9	5.2	5.5	V
I QBS	静态V BS 电源电流，V IN =0V	-	-	165	µA
I QCC	静态V CC 电源电流，V IN =0V	-	-	3.35	mA
I LK	偏移电源泄漏电流	-	-	60	µA
I IN+ , I EN+	输入偏置电流，V IN =5V	-	200	300	µA
I IN- , I EN-	输入偏置电流，V IN =0V	-	100	220	µA
I TRIP+	I TRIP 偏置电流，V ITRIP =5V	-	30	100	µA
I TRIP-	I TRIP 偏置电流，V ITRIP =0V	-	0	1	µA
V(I TRIP )	I TRIP 阈值电压	440	490	540	mV
V(I TRIP , HYS)	I TRIP 输入滞后	-	70	-	mV
R ON , FLT	故障输出导通电阻	-	50	100	ohm

4.4 动态电气特性

动态电气特性描述了驱动器在信号处理过程中的时间特性：	符号	参数	最小值	典型值	最大值	单位	条件
T ON	输入到输出传播导通延迟时间	-	590	-	ns	V CC =V BS = 15V，I C =8A，V + =400V
T OFF	输入到输出传播关断延迟时间	-	660	-	ns	-
T FLIN	输入滤波时间（HIN, LIN）	100	200	-	ns	V IN =0 & V IN =5V
T BLT-Trip	I TRIP 消隐时间	100	150	-	ns	V IN =0 & V IN =5V
D T	死区时间（V BS =V DD =15V）	220	290	360	ns	V BS =V CC =15V
M T	匹配传播延迟时间（导通和关断）	-	40	75	ns	V CC = V BS = 15V，外部死区时间 > 400ns
T ITrip	I Trip 到六个开关关断传播延迟	-	-	1.75	µs	V CC =V BS = 15V，I C =8A，V + =400V
T FLT-CLR	I Trip 后六个开关关断清除时间	-	7.7	-	ms	T C = 25°C
-	6.7	-	T C = 100°C

五、热学和机械特性

5.1 热阻特性

符号	参数	最小值	典型值	最大值	单位	条件
R th(J - C)	每个IGBT的热阻	-	3.5	4.0	°C/W	平坦、涂有导热膏的表面，散热膏热导率1W/mK
R th(J - C)	每个二极管的热阻	-	5.0	5.5	°C/W	-
R th(C - S)	C - S热阻	-	0.1	-	°C/W	-
C D	爬电距离	3.2	-	-	mm	见外形图

5.2 内部电流传感电阻 - 分流特性

符号	参数	最小值	典型值	最大值	单位	条件
R Shunt	电阻	17.9	18.1	18.3	mΩ	T C = 25°C
T Coeff	温度系数	0	-	200	ppm/°C	-
P Shunt	功率损耗	-	-	3.0	W	-40°C < T C < 100°C
T Range	温度范围	-40	-	125	°C	-

5.3 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
R 25	电阻	97	100	103	kΩ	T C = 25°C
R 125	电阻	2.25	2.52	2.80	kΩ	T C = 125°C
B	B常数（25 - 50°C）	4165	4250	4335	k	R 2 = R 1 e [B(1/T2 - 1/T1)]
温度范围	-	-40	-	125	°C	-
典型耗散常数	-	-	1	-	mW/°C	T C = 25°C

六、引脚说明

IRAMX16UP60B的引脚定义如下：	引脚	名称	描述
1	V B3	高端浮动电源电压3
2	W, V S3	输出3 - 高端浮动电源偏移电压
3	NA	无
4	V B2	高端浮动电源电压2
5	V, V S2	输出2 - 高端浮动电源偏移电压
6	NA	无
7	V B1	高端浮动电源电压1
8	U, V S1	输出1 - 高端浮动电源偏移电压
9	NA