IRAMY20UP60B：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，为家电电机驱动寻找合适的功率IC是一项关键任务。今天，我们来深入了解一下International Rectifier推出的IRAMY20UP60B集成功率混合IC，看看它能为我们带来哪些优势。

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产品概述

IRAMY20UP60B是一款专为家电电机驱动应用设计的20A、600V集成功率混合IC，它内置了分流电阻。这款IC适用于空调系统、压缩机驱动器等家电应用，同时也可用于一些轻工业应用。其独特之处在于，采用了IR的先进技术，将高性能的AC电机驱动器集成在一个隔离封装中，大大简化了设计过程。

技术亮点

先进的IGBT技术

该IC结合了IR的低 (V{CE(on)}) 非穿通IGBT技术和行业基准的三相高压、高速驱动器，封装具有完全隔离和热增强的特点。低 (V{CE(on)}) 意味着在导通状态下，IGBT的电压降较低，从而减少功率损耗，提高效率。

多重保护功能

• 温度监测与保护：内置温度监测器，能够实时监测芯片温度，当温度过高时，会触发保护机制，确保芯片安全运行。
• 过流和过温保护：当电流或温度超过设定阈值时，IC会自动关闭，防止设备损坏。
• 短路额定IGBT：IGBT具备短路承受能力，在短路情况下能够保护电路。
• 欠压锁定功能：当电源电压低于设定值时，IC会锁定输出，避免异常工作。

优化的封装设计

采用新开发的单排封装（SiP3），带有功率管芯的散热片和全转移模结构，不仅最小化了PCB空间，还解决了与散热器的隔离问题，并且通过了UL认证。

产品特性

集成栅极驱动器

集成的栅极驱动器可以直接驱动IGBT，简化了外部电路设计，提高了系统的可靠性。

匹配的传播延迟

所有通道的传播延迟匹配，确保了三相驱动的同步性，减少了电机运行时的抖动和噪声。

5V施密特触发输入逻辑

采用5V施密特触发输入逻辑，增强了抗干扰能力，使IC能够在复杂的电磁环境下稳定工作。

交叉传导预防逻辑

该逻辑可以防止上下桥臂同时导通，避免短路故障，提高了系统的安全性。

低 (di/dt) 栅极驱动器

低 (di/dt) 栅极驱动器能够减少开关过程中的电磁干扰，提高系统的EMI性能。

电气参数

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	20	A
(I{O} @ T{C} = 100°C)	RMS相电流	10	A
(I_{O})	脉冲RMS相电流	40	A
(F_{PWM})	PWM载波频率	20	kHz
(P_{D})	每个IGBT的功率耗散	68	W
(V_{ISO})	隔离电压	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 (M4螺丝)	0.7 to 1.17	Nm

逆变器部分电气特性

在 (T_{J}=25^{circ} C) 条件下，IC的各项电气特性如下：	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)
(Delta V_{(BR)CES} / Delta T)	击穿电压温度系数	-	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	-	1.75	2.15	V	(I{C} = 10A) , (V{CC} = 15V)
-	2.00	2.50	-	(I{C} = 10A) , (V{CC} = 15V) , (T_{J} = 125°C)
(I_{CES})	零栅极电压集电极电流	-	5	80	µA	(V_{IN} = 5V) , (V^{+} = 600V)
-	80	-	-	(V{IN} = 5V) , (V^{+} = 600V) , (T{J} = 125°C)
(V_{FM})	二极管正向电压降	-	1.9	2.6	V	(I_{C} = 10A)
-	1.6	2.3	-	(I{C} = 10A) , (T{J} = 125°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)
(Delta R{BR} / R{BR})	自举电阻公差	-	-	±5	%	(T_{J} = 25°C)
(I_{BUS_TRIP})	电流保护阈值	26	-	34	A	(T_{J} = -40°C) to 125°C

逆变器部分开关特性

在 (T_{J}=25^{circ} C) 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})	开通开关损耗	-	320	460	µJ	(I_{C} = 10A) , (V^{+} = 400V)
(E_{OFF})	关断开关损耗	-	175	225	µJ	(V_{CC} = 15V) , (L = 2mH)
(E_{TOT})	总开关损耗	-	495	685	µJ	-
(E_{REC})	二极管反向恢复能量	-	35	70	µJ	-
(t_{RR})	二极管反向恢复时间	-	95	-	ns	-

在 (T_{J}=125^{circ} C) 条件下，开关特性有所变化：	符号	参数	最小值	典型值	最大值	单位	条件
(E_{ON})	开通开关损耗	-	520	680	µJ	(I{C} = 10A) , (V^{+} = 400V) , (V{CC} = 15V) , (L = 2mH)
(E_{OFF})	关断开关损耗	-	305	385	µJ	-
(E_{TOT})	总开关损耗	-	825	1065	µJ	-
(E_{REC})	二极管反向恢复能量	-	50	100	µJ	-
(t_{RR})	二极管反向恢复时间	-	125	-	ns	-

推荐工作条件

驱动器功能

为了确保IC正常工作，需要在推荐的条件下使用。所有电压均相对于 (COM / I_{TRIP }) 绝对参考。	符号	定义	最小值	最大值	单位
(V_{B1,2,3})	高端浮动电源电压	(V_{S} + 12)	(V_{S} + 20)	V
(V_{S1,2,3})	高端浮动电源偏移电压	-	450	V
(V_{CC})	低端和逻辑固定电源电压	12	20	V
(V_{ITRIP})	(I_{TRIP}) 输入电压	(V_{SS})	(V_{SS} + 5)	V
(V_{IN})	逻辑输入电压 (LIN, HIN)	(V_{SS})	(V_{SS} + 5)	V

静态和动态电气特性

静态电气特性

在 (V{B L A S}(V{C C}, V_{B S 1,2,3}) = 15V) 条件下，IC的静态电气特性如下：	符号	定义	最小值	典型值	最大值	单位
(V_{IH})	逻辑“0”输入电压	3.0	-	-	V
(V_{IL})	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	4.9	5.2	5.5	V
(I_{QBS})	静态 (V_{BS}) 电源电流	-	-	165	µA
(I_{QCC})	静态 (V_{CC}) 电源电流	-	-	3.35	mA
(I_{LK})	偏移电源泄漏电流	-	-	60	µA
(I_{IN+})	输入偏置电流	-	200	300	µA
(I_{IN-})	输入偏置电流	-	100	220	µA
(I_{TRIP+})	(I_{TRIP}) 偏置电流	-	30	100	µA
(I_{TRIP-})	(I_{TRIP}) 偏置电流	-	0	1	µA
(V_{(ITRIP)})	(I_{TRIP}) 阈值电压	440	490	540	mV
(V_{(ITRIP,HYS)})	(I_{TRIP}) 输入滞后	-	70	-	mV

动态电气特性

符号	参数	最小值	典型值	最大值	单位	条件
(T_{ON})	输入到输出传播开通延迟时间	-	590	-	ns	(V{CC} = V{BS} = 15V) , (I_{C} = 10A) , (V^{+} = 400V)
(T_{OFF})	输入到输出传播关断延迟时间	-	700	-	ns	-
(T_{FLIN})	输入滤波时间	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)
(DT)	死区时间	220	290	360	ns	(V{BS} = V{CC} = 15V)
(MT)	匹配传播延迟时间	-	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} = 10A) , (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	-	ms	(T_{C} = 100°C)

热和机械特性

热阻

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	-	1.6	1.8	°C/W	平坦、涂有油脂的表面，散热器化合物热导率为1W/mK
(R_{th(J-C)})	每个二极管的热阻	-	2.2	3	°C/W	-
(R_{th(C-S)})	C - S热阻	-	0.1	-	°C/W	-

其他特性

符号	参数	最小值	典型值	最大值	单位	条件
(C_{D})	爬电距离	3.5	-	-	mm	见外形图

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	16.8	17.0	17.2	mΩ	(T_{C} = 25°C)
(T_{Coeff})	温度系数	0	-	200	ppm/°C	-
(P_{Shunt})	功率耗散	-	-	4.5	W	-40°C < (T_{C}) < 100°C
(T_{Range})	温度范围	-40	-	125	°C	-