IRSM836 - 084MA KIPMTM：小电器电机驱动的集成电源模块解决方案

在电子工程师的日常工作中，为小电器电机驱动寻找合适的电源模块是一项关键任务。今天，我们就来深入了解一下 IRSM836 - 084MA KIPMTM 这款 7A、250V 的集成电源模块（IPM），看看它在小电器电机驱动应用中能带来哪些独特的优势。

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一、产品概述

IRSM836 - 084MA 专为先进的电器电机驱动应用而设计，像节能风扇和水泵这类设备都适用。它采用了国际整流器（IR）的技术，在一个隔离封装中实现了极为紧凑且高性能的交流电机驱动。该模块结合了 IR 的低 (R_{DS(on)}) 沟槽 MOSFET 技术以及业界标杆的三相高压、坚固驱动器，采用小巧的 PQFN 封装，尺寸仅为 12x12mm，还集成了自举功能，这种紧凑的表面贴装封装使其非常适合空间受限的应用场景。同时，它具备集成过流保护、故障报告和欠压锁定功能，能提供高水平的保护和故障安全操作，并且无需散热器就能正常工作。

二、产品特性

（一）集成功能

• 集成栅极驱动器和自举功能：这使得模块的设计更加简洁，减少了外部元件的使用，提高了系统的可靠性和稳定性。
• 开源用于桥臂分流电流感测：方便工程师进行电流监测和控制，为电机的精确驱动提供支持。
• 保护关断引脚：在出现异常情况时，能及时切断电路，保护模块和电机不受损坏。

（二）MOSFET 特性

• 低 (R_{DS(on)}) 沟槽 MOSFET：能够降低导通损耗，提高模块的效率，减少发热。
• 所有通道的欠压锁定：确保在电源电压不足时，模块能安全停止工作，避免因欠压导致的故障。
• 所有通道匹配的传播延迟：保证各相之间的信号同步，使电机运行更加平稳。

（三）其他特性

• 优化的 dV/dt 以平衡损耗和 EMI：在降低开关损耗的同时，减少电磁干扰，提高系统的电磁兼容性。
• 3.3V 施密特触发有源高电平输入逻辑：增强了输入信号的抗干扰能力。
• 交叉导通防止逻辑：避免上下桥臂同时导通，保护模块安全。
• 电机功率范围可达 ~150W，无需散热器：这大大简化了散热设计，降低了成本和空间占用。
• 最小 1500VRMS 隔离：提供了良好的电气隔离，保障了系统的安全性。

三、电气参数

（一）绝对最大额定值

绝对最大额定值表明了模块所能承受的持续极限，超过这些值可能会对模块造成损坏。这些值在制造过程中并不进行测试。以下是一些关键参数：	符号	描述	最小值	最大值	单位
(BV_{DSS})	MOSFET 阻断电压	-	250	V
(I_{O} @ T = 25°C)	每个 MOSFET 的直流输出电流	-	7	A
(I_{OP})	脉冲输出电流（注 1）	-	27	A
(P{d} @ T{C} = 25°C)	每个 MOSFET 的最大功耗	-	40	W
(V_{ISO})	隔离电压（1min）（注 2）	-	1500	(V_{RMS})
(T_{J})	工作结温	-40	150	°C
(T_{L})	引脚温度（焊接，30 秒）	-	260	°C
(T_{S})	存储温度	-40	150	°C
(V_{S1,2,3})	高端浮动电源偏移电压	(V_{B1,2,3} - 20)	(V_{B1,2,3} + 0.3)	V
(V_{B1,2,3})	高端浮动电源电压	-0.3	250	V
(V_{CC})	低端和逻辑电源电压	-0.3	20	V
(V_{IN})	(LIN)、(HIN)、(I_{TRIP})、(EN)、(RCIN)、(FLT) 的输入电压	(V_{SS} - 0.3)	(V_{CC} + 0.3)	V

注 1：脉冲宽度 = 100μs，(T_{C} = 25°C)，占空比 = 1%；注 2：经过特性表征，但制造过程中不进行测试。

（二）推荐工作条件

为了确保模块正常工作，应在推荐的条件下使用。以下是推荐工作条件的参数：	符号	描述	最小值	最大值	单位
(V^{+})	正直流母线输入电压	-	200	V
(V_{S1,2,3})	高端浮动电源偏移电压	（注 3）	200	V
(V_{B1,2,3})	高端浮动电源电压	(V_{S} + 10)	(V_{S} + 20)	V
(V_{CC})	低端和逻辑电源电压	11.5	18.5	V
(V_{IN})	(LIN)、(HIN)、(I_{TRIP})、(EN)、(FLT) 的输入电压	0	5	V
(F_{p})	PWM 载波频率	-	20	kHz

注 3：逻辑在 (V{s}) 从 COM - 5V 到 COM + 250V 时可正常工作；逻辑状态在 (V{s}) 从 COM - 5V 到 COM - (V_{BS}) 时保持。

（三）静态电气特性

在特定条件下（((V{CC} - COM) = (V{B} - V{S}) = 15V)，(T{A} = 25°C)，除非另有说明），模块具有以下静态电气特性：	符号	描述	最小值	典型值	最大值	单位	条件
(BV_{DSS})	漏源击穿电压	250	-	-	V	(T{J} = 25°C)，(I{LK} = 250µA)
(I_{LKH})	高端 FET 并联时的泄漏电流	-	0.5	-	µA	(T{J} = 25°C)，(V{DS} = 250V)
(I_{LKL})	低端 FET 并联加栅极驱动 IC 的泄漏电流	-	1.5	-	µA	(T{J} = 25°C)，(V{DS} = 250V)
(R_{DS(ON)})	漏源导通电阻	-	0.31	0.45	Ω	(T{J} = 25°C)，(V{CC} = 15V)，(I_{D} = 2A)
(V_{SD})	MOSFET 体二极管正向电压	-	0.8	-	V	(T{J} = 25°C)，(V{CC} = 15V)，(I_{D} = 2A)
(V_{IN,th +})	正向输入阈值	2.5	-	-	V
(V_{IN,th -})	负向输入阈值	-	-	0.8	V
(V{CCUV +})，(V{BSUV +})	(V{CC}) 和 (V{BS}) 电源欠压正向阈值	8	8.9	9.8	V
(V{CCUV -})，(V{BSUV -})	(V{CC}) 和 (V{BS}) 电源欠压负向阈值	7.4	8.2	9	V
(V{CCUVH})，(V{BSUVH})	(V{CC}) 和 (V{BS}) 电源欠压锁定迟滞	-	0.7	-	V
(I_{QBS})	(V{BS}) 电源静态电流 (V{IN} = 0V)	-	-	125	µA
(I_{QCC})	(V{CC}) 电源静态电流 (V{IN} = 0V)	-	-	3.35	mA
(I_{IN +})	输入偏置电流 (V_{IN} = 4V)	-	100	180	µA
(I_{IN -})	输入偏置电流 (V_{IN} = 0V)	-	-	1	µA
(I_{TRIP +})	(I{TRIP}) 偏置电流 (V{ITRIP} = 4V)	-	5	40	µA
(I_{TRIP -})	(I{TRIP}) 偏置电流 (V{ITRIP} = 0V)	-	-	1	µA
(V_{IT, TH +})	(I_{TRIP}) 阈值电压	0.37	0.46	0.55	V
(V_{IT, TH -})	(I_{TRIP}) 阈值电压	-	0.4	-	V
(V_{IT, HYS})	(I_{TRIP}) 输入迟滞	-	0.06	-	V
(R_{BR})	内部自举等效电阻值	-	200	-	Ω	(T_{J} = 25°C)
(V_{RCIN,TH})	(RCIN) 正向阈值	-	8	-	V
(R_{ON,FLT})	(FLT) 开漏电阻	-	50	100	Ω

（四）动态电气特性

同样在特定条件下（((V{CC} - COM) = (V{B} - V{S}) = 15V)，(T{A} = 25°C)，除非另有说明），模块的动态电气特性如下：	符号	描述	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	-	0.7	1.5	µs	(I_{D} = 1mA)，(V^{+} = 50V) 见 Fig.2
(T_{OFF})	输入到输出传播关断延迟时间	-	0.7	1.5	µs
(T_{FIL,IN})	输入滤波时间（(HIN)，(LIN)）	200	330	-	ns	(V{IN} = 0) & (V{IN} = 4V)
(T_{FIL,EN})	输入滤波时间（(EN)）	100	200	-	ns	(V{IN} = 0) & (V{IN} = 4V)
(T_{BLT - ITRIP})	(I_{TRIP}) 消隐时间	100	330	-	ns	(V{IN} = 0) & (V{IN} = 4V)，(V_{I/Trip} = 5V)
(T_{FLT})	(Itrip) 到故障时间	-	600	1000	ns	(V{IN} = 0) & (V{IN} = 4V)
(T_{EN})	(EN) 下降到开关关断时间	-	700	1000	ns	(V{IN} = 0) & (V{IN} = 4V)
(T_{ITRIP})	(I_{TRIP}) 到开关关断传播延迟	-	950	1300	ns	(I_{D} = 1A)，(V^{+} = 50V)，见 Fig. 3

（五）MOSFET 雪崩特性

符号	描述	最小值	典型值	最大值	单位	条件
(E_{AS})	单脉冲雪崩能量	-	139	-	mJ	起始 (T{J} = 25°C)，(L = 3mH)，(V{DD} = 75V)，(I_{AS} = 10A)

（六）热和机械特性

符号	描述	最小值	典型值	最大值	单位	条件
(R_{th(J - CT)})	结到外壳顶部的总热阻	-	21	-	°C/W	一个器件
(R_{th(J - CB)})	结到外壳底部的总热阻	-	2.9	-	°C/W	一个器件

四、引脚说明

IRSM836 - 084MA 模块的引脚具有特定的功能，以下是部分引脚的说明：	引脚名称	描述
(HIN3)	高端栅极驱动器 - 相位 3 的逻辑输入
(LIN1)	低端栅极驱动器 - 相位 1 的逻辑输入
(LIN2)	低端栅极驱动器 - 相位 2 的逻辑输入
(LIN3)	低端栅极驱动器 - 相位 3 的逻辑输入
(/FLT)	故障输出引脚
(Itrip)	过流保护引脚
(EN)	使能引脚
(RCin)	复位编程引脚
(VSS)，(COM)	栅极驱动 IC 和低端栅极驱动返回的接地
(U)，(VS1)	输出 1，高端浮动电源偏移电压
(VR1)	相位 1 低端 FET 源极
(VR2)	相位 2 低端 FET 源极
(V)，(VS2)	输出 2，高端浮动电源偏移电压
(W)，(VS3)	输出 3，高端浮动电源偏移电压
(VR3)	相位 3 低端 FET 源极
(V^{+})	直流母线电压正端
(VB1)	高端浮动电源电压 1
(VB2)	高端浮动电源电压 2
(VB3)	高端浮动电源电压 3
(VCC)	15V 电源
(HIN1)	高端栅极驱动器 - 相位 1 的逻辑输入
(HIN2)	高端栅极驱动器 - 相位 2 的逻辑输入

需要注意的是，焊盘 37 和 38 可以从 PCB 版图中省略，因此不需要焊接。所有同名引脚在内部是连接在一起的，例如引脚 10、11、30 和 37 内部相连。

五、故障报告和可编程故障清除定时器

IRSM836 - 084MA 提供了集成的故障报告输出和可调的故障清除定时器。有两种情况会导致模块通过 (FLT) 引脚报告故障：一是 (V_{CC}) 的欠压情况，二是 (ITRIP) 引脚识别到故障。

故障清除定时器可以在故障条件消失后的预设时间自动重新启用模块操作。当故障发生时，故障诊断输出（(FLT)）保持低电平，直到故障条件消除且故障清除定时器到期；一旦定时器到期，(FLT) 引脚的电压将返回逻辑高电平。

故障清除定时器通过 (RCin) 引脚上的简单电阻 - 电容（RC）网络来定义。设计该网络时，(C{RCIN}) 要足够小，以确保在故障条件消失前电容能够放电。为了获得足够长的故障清除时间，建议增大 (R{RCIN}) 并保持 (C{RCIN}) 较小。故障清除时间 (t{FLTCLR}) 可以通过以下公式计算： [t_{FLTCLR}=-