FNB81060T3 Motion SPM 8系列模块：高性能电机驱动解决方案

在电机驱动领域，一款性能卓越、功能丰富的模块对于提升系统性能至关重要。FNB81060T3 Motion SPM 8系列模块就是这样一款出色的产品，下面我们就来详细了解一下它。

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一、产品概述

FNB81060T3是一款Motion SPM 8模块，专为交流感应电机（AC Induction）、无刷直流电机（BLDC）和永磁同步电机（PMSM）提供全功能、高性能的逆变器输出级。它集成了内置IGBT的优化栅极驱动，可最大限度地减少电磁干扰（EMI）和损耗，同时具备多种模块级保护功能，如欠压锁定、互锁功能、过流关断、驱动IC的热监测以及故障报告等。其内置的高速高压集成电路（HVIC）仅需单电源电压，就能将输入的逻辑电平栅极输入转换为驱动模块强大的短路额定IGBT所需的高压、大电流驱动信号。此外，每个相位都有独立的负IGBT端子，以支持最广泛的控制算法。

二、产品特性

2.1 认证与基本参数

• UL认证：获得UL认证，编号为E209204（UL1557），这为产品的安全性和可靠性提供了有力保障。
• 电气参数：600V - 10A三相IGBT逆变器，包含用于栅极驱动和保护的控制IC，能够满足多种电机驱动的需求。

2.2 低损耗与保护功能

• 低损耗IGBT：采用低损耗、短路额定的IGBT，可有效降低能量损耗，提高系统效率。
• 保护功能：具备欠压锁定（UVLO）、过流保护（OCP）、短路保护（SCP）等多种保护功能，确保模块在各种异常情况下能安全可靠地工作。

2.3 接口与温度监测

• 接口特性：采用高电平有效接口，可与3.3 / 5V逻辑兼容，具备施密特触发器输入，增强了信号的抗干扰能力。
• 温度监测：内置HVIC温度传感功能，可实时监测温度，确保模块在安全的温度范围内运行。

三、产品应用

FNB81060T3模块广泛应用于运动控制领域，包括家用电器、工业电机和暖通空调（HVAC）等。在这些应用中，它能够提供稳定可靠的电机驱动，满足不同设备的性能需求。

四、电气特性

4.1 绝对最大额定值

参数	条件	额定值	单位
逆变器部分
VPN（电源电压）	施加在P - NU、NV、NW之间	450	V
VPN（浪涌电源电压）	施加在P - NU、NV、NW之间	500	V
VCES（集电极 - 发射极电压）		600	V
±1c（每个IGBT集电极电流）	TC = 25°C，TJ ≤ 150°C	10	A
±Icp（每个IGBT集电极电流峰值）	TC = 25°C，TJ ≤ 150°C，1ms脉冲宽度	20	A
TJ（工作结温）		-40 ~ 150	°C
控制部分
VDD（控制电源电压）	施加在VDD - COM之间	20	V
VBS（高端控制偏置电压）	施加在VBU - VSU、VBV - VSV、VBW - VSW之间	20	V
VIN（输入信号电压）	施加在INUH、INVH、INWH、INUL、INVL、INWL - COM之间	-0.3 ~ VDD + 0.3	V
VFS（功能电源电压）	施加在/FO、/SDW、VTS - COM之间	-0.3 ~ VDD + 0.3	V
IFO（故障电流）	/FO、/SDW、VTS引脚的灌电流	2	mA
VSC（电流传感输入电压）	施加在CSC - COM之间	-0.3 ~ VDD + 0.3	V
整个系统
VPN（PROT）（自我保护电源电压限制）	VDD = VBS 13.5 ~ 16.5V，TJ = 150°C，非重复，<2μs	400	V
Tc（模块外壳工作温度）		-40 ~ 125	°C
TSTG（储存温度）		-40 ~ 125	°C
Viso（隔离电压）	引脚与散热板连接，AC 60Hz，正弦波，AC 1分钟	1600	Vrms

4.2 热阻与电气特性

• 热阻：逆变器IGBT部分的结到外壳热阻（Rth(j - c)Q）典型值为3.40°C/W，逆变器续流二极管部分（Rth(j - c)F）典型值为3.86°C/W。
• 电气特性：在不同条件下，如集电极 - 发射极饱和电压（VCE(SAT)）、续流二极管正向电压（VF）、开关时间等都有明确的参数指标。

五、引脚配置与内部等效电路

5.1 引脚配置

FNB81060T3模块具有详细的引脚配置，每个引脚都有特定的功能，如正直流母线输入（P）、各相输出（U、V、W）、负直流母线输入（NU、NV、NW）、公共电源地（COM）等。具体引脚描述如下表所示：	引脚编号	引脚名称	引脚描述
1	P	正直流母线输入
2	U, VS U	U相输出
3	N U	U相负直流母线输入
4	V, VS V	V相输出
5	N V	V相负直流母线输入
6	W, VS W	W相输出
7	N W	W相负直流母线输入
8	COM	公共电源地
9	/FO, /SD W, V TS	故障输出、W相关断输入、驱动IC温度输出
10	C SC	过流和短路保护关断输入
11	V DD	IC和IGBT驱动的公共偏置电压
12	IN WL	低侧W相信号输入
13	IN WH	高侧W相信号输入
14	VB W	W相IGBT驱动的高端偏置电压
15	/SD V	V相关断输入
16	V DD	IC和IGBT驱动的公共偏置电压
17	IN VL	低侧V相信号输入
18	IN VH	高侧V相信号输入
19	VB V	V相IGBT驱动的高端偏置电压
20	/SD U	U相关断输入
21	V DD	IC和IGBT驱动的公共偏置电压
22	IN UL	低侧U相信号输入
23	IN UH	高侧U相信号输入
24	COM	公共电源地
25	VB U	U相IGBT驱动的高端偏置电压

5.2 内部等效电路

内部由逆变器高端（三个IGBT和续流二极管）、逆变器低端（三个IGBT和续流二极管）以及逆变器电源侧（四个逆变器直流母线输入端子和三个逆变器输出端子）组成。

六、推荐操作条件与机械特性

6.1 推荐操作条件

符号	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
VPN	电源电压	施加在P - NU、NV、NW之间		300	400	V
VDD	控制电源电压	施加在VDD - COM之间	14.0	15	16.5	V
VBS	高端偏置电压	施加在VBU - VSU、VBV - VSV、VBW - VSW之间	13.0	15	18.5	V
dVDD/dt, dVBS/dt	控制电源变化率		-1		1	V/μs
tdead	防止桥臂短路的消隐时间	每个输入信号	0.5			μs
VSEN	电流传感电压	施加在NU、NV、NW - COM之间（包括浪涌电压）	-4		4	V
PWIN(ON)	最小输入脉冲宽度	VDD = VBS = 15V，IC ≤ 20A，Nu、v、w与直流母线N之间的布线电感<10nH	0.7			μs
PWIN(OFF)		0.7			μs

6.2 机械特性

• 器件平整度：范围为 -50 ~ 100μm。
• 安装扭矩：安装螺丝为M3时，推荐扭矩为0.7N·m，范围在0.6 ~ 0.8N·m；另一种情况推荐扭矩为7.1kg·cm，范围在5.9 ~ 7.9kg·cm。
• 重量：约5.0g。

七、保护功能与应用注意事项

7.1 保护功能时间图表

• 欠压保护：分为低侧和高侧欠压保护，当检测到欠压时，IGBT会关断，待电压恢复正常后，电路重新开始工作。
• 互锁功能：防止桥臂短路，确保系统安全运行。
• 过流保护故障输出功能：当检测到过流时，会输出故障信号。
• 外部命令关断输入功能：可通过外部命令实现模块的关断。

7.2 应用注意事项

• 输入布线：为避免故障，每个输入的布线应尽可能短（小于2 - 3cm）。
• /FO信号：/FO为开漏类型，该信号线应用电阻上拉到MCU或控制电源的正极，使IFO最大为2mA。
• 电容选择：CSP15建议约为自举电容CBS的七倍；CBS应选择温度特性好的电解电容，CBSC选择0.1 - 0.2F的R类陶瓷电容。
• 布线电感：各布线图案电感应尽量减小，推荐小于10nH；使用表面贴装（SMD）类型的分流电阻RS(U/V/W)以降低布线电感。
• 保护功能布线：B、C、D点的布线应尽可能短，以防止保护功能出错。
• 控制地和电源地连接：控制地和包含Nu、NV、NW的电源地必须仅在一点连接，且布线距离应尽可能短。
• 电容安装：每个电容应尽可能靠近Motion SPM 8产品的引脚安装。
• 浪涌保护：平滑电容与P和GND引脚之间的布线应尽可能短，推荐在P和GND引脚之间使用约0.1 - 0.22F的高频无感电容。
• 继电器距离：在家用电器电气设备系统中，CPU和继电器之间应保持足够的距离。
• IC保护：在每对控制电源端子之间应采用齐纳二极管或瞬态电压抑制器来保护IC免受浪涌破坏。

FNB81060T3 Motion SPM 8系列模块凭借其丰富的功能、出色的性能和完善的保护机制，为电机驱动应用提供了一个可靠的解决方案。在实际设计中，工程师们需要根据具体的应用需求，合理选择和使用该模块，并严格遵循应用注意事项，以确保系统的稳定运行。你在使用类似模块时是否也遇到过一些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。