FSB50250AS Motion SPM® 5 系列模块：高性能逆变器解决方案

一、引言

在电子工程领域，对于小型功率交流电机驱动的三相逆变器设计，需要一款性能卓越、功能丰富且可靠的解决方案。FSB50250AS Motion SPM® 5 系列模块就是这样一款值得关注的产品。随着 ON Semiconductor 对 Fairchild Semiconductor 的整合，这款模块在市场上也有了新的发展动态。下面我们就来详细了解一下 FSB50250AS 模块的特点、性能及应用。

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二、产品背景与整合说明

Fairchild Semiconductor 已成为 ON Semiconductor 的一部分。由于系统要求，部分 Fairchild 可订购的零件编号需要更改，原编号中的下划线（_）将改为破折号（-），大家可通过 ON Semiconductor 网站核实更新后的设备编号。

三、FSB50250AS 模块特点

3.1 认证与基本参数

该模块具有 UL 认证（编号 E209204，UL1557），采用 500V (R_{DS( on )}=3.8 Omega(Max)) 的 FRFET MOSFET 三相逆变器，集成栅极驱动器和保护功能。

3.2 设计优势

• 简化 PCB 布局：内置自举二极管，使 PCB 布局更加简单。
• 电流传感方便：低侧 MOSFET 有独立的开源引脚，便于三相电流传感。
• 逻辑兼容性好：采用有源高电平接口，可与 3.3 / 5 V 逻辑配合，具有施密特触发输入。
• 低电磁干扰：经过优化，能有效降低电磁干扰。
• 温度监测功能：内置 HVIC 温度传感功能，可实现温度监测。
• 隔离性能佳：隔离额定值为 (1500 ~V_{rms} / min)。
• 湿度敏感度低：湿度敏感等级（MSL）为 3。
• 环保合规：符合 RoHS 标准。

四、应用领域

FSB50250AS 模块主要应用于小型功率交流电机驱动的三相逆变器驱动，适用于交流感应、无刷直流（BLDC）和永磁同步电机（PMSM）。

五、产品性能参数

5.1 绝对最大额定值

逆变器部分（每个 MOSFET）

参数	条件	额定值	单位
(V_{DSS})（漏源电压）	-	500	V
(I_{D 25})（25°C 连续漏极电流）	(T_{C} = 25°C)	1.2	A
(I_{D 80})（80°C 连续漏极电流）	(T_{C} = 80°C)	0.9	A
(I_{DP})（25°C 峰值漏极电流）	(T_{C} = 25°C)，(PW < 100 mu s)	3.1	A
(I_{DRMS})（80°C 均方根漏极电流）	(T{C} = 80°C)，(F{PWM} < 20 kHz)	0.6	(A_{rms})
(P_{D})（最大功耗）	(T_{C} = 25°C)，每个 MOSFET	13.4	W

控制部分（每个 HVIC）

参数	条件	额定值	单位
(V_{CC})（控制电源电压）	(V_{CC}) 和 COM 之间	20	V
(V_{BS})（高端偏置电压）	(V{B}) 和 (V{S}) 之间	20	V
(V_{IN})（输入信号电压）	(V_{IN}) 和 COM 之间	-0.3 ~ (V_{CC} + 0.3)	V

自举二极管部分（每个自举二极管）

参数	条件	额定值	单位
(V_{RRMB})（最大重复反向电压）	-	500	V
(I_{FB})（25°C 正向电流）	(T_{C} = 25°C)	0.5	A
(I_{FPB})（25°C 峰值正向电流）	(T_{C} = 25°C)，脉冲宽度 < 1ms	1.5	A

5.2 热阻

参数	条件	额定值	单位
(R_{theta JC})（结到外壳热阻）	逆变器工作条件下每个 MOSFET	9.3	(°C/W)

5.3 总系统参数

参数	条件	额定值	单位
(T_{J})（工作结温）	-	-40 ~ 150	(°C)
(T_{STG})（储存温度）	-	-40 ~ 125	(°C)
(V_{ISO})（隔离电压）	60 Hz，正弦波，1 分钟，引脚连接到散热板	1500	(V_{rms})

六、引脚说明

该模块共有 23 个引脚，各引脚功能明确，例如：

• COM 为 IC 公共电源地。
• (V{B(U)})、(V{B(V)})、(V_{B(W)}) 分别为 U、V、W 相高端 MOSFET 驱动的偏置电压。
• (IN (UH))、(IN (UL)) 等为相应相的信号输入引脚。

由于文库搜索暂时失败，未能获取到关于“FSB50250AS Motion SPM 5 系列模块引脚布局对性能的影响”的相关内容。不过我们可以继续分析模块的其他特性。

七、电气特性

7.1 逆变器部分（每个 MOSFET）

参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
(BV_{DSS})（漏源击穿电压）	(V{IN} = 0 V)，(I{D} = 1 mA)	500	-	-	V
(I_{DSS})（零栅压漏极电流）	(V{IN} = 0 V)，(V{DS} = 500 V)	-	-	1	mA
(R_{DS(on)})（静态漏源导通电阻）	(V{CC} = V{BS} = 15 V)，(V{IN} = 5 V)，(I{D} = 0.5 A)	-	2.5	3.8	(Omega)
(V_{SD})（漏源二极管正向电压）	(V{CC} = V{BS} = 15V)，(V{IN} = 0 V)，(I{D} = -0.5 A)	-	-	1.2	V
(t_{ON})（开关时间）	(V{PN} = 300 V)，(V{CC} = V{BS} = 15 V)，(I{D} = 0.5 A)，(V_{IN} = 0 V to 5 V)，感性负载 (L = 3 mH)	-	1150	-	ns
(t_{OFF})	-	-	950	-	ns
(t_{rr})	-	-	190	-	ns
(E_{ON})	-	-	40	-	(mu J)
(E_{OFF})	-	-	10	-	(mu J)
(RBSOA)（反向偏置安全工作区）	(V{PN} = 400 V)，(V{CC} = V{BS} = 15 V)，(I{D} = I{DP})，(V{DS} = BV{DSS})，(T{J} = 150°C)	-	全方形	-	-

7.2 控制部分（每个 HVIC）

参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
(I{QCC})（静态 (V{CC}) 电流）	(V{CC} = 15 V)，(V{IN} = 0 V)，(V_{CC}) 和 COM 之间	-	-	200	(mu A)
(I{QBS})（静态 (V{BS}) 电流）	(V{BS} = 15 V)，(V{IN} = 0 V)，(V{B(U)} - U)，(V{B(V)} - V)，(V_{B(W)} - W) 之间	-	-	100	(mu A)
(UV_{CCD})（低端欠压保护检测电平）	(V_{CC})	7.4	8.0	9.4	V
(UV{CCR})（(V{CC}) 欠压保护复位电平）	-	8.0	8.9	9.8	V
(UV_{BSD})（高端欠压保护检测电平）	(V_{BS})	7.4	8.0	9.4	V
(UV{BSR})（(V{BS}) 欠压保护复位电平）	-	8.0	8.9	9.8	V
(V_{TS})（HVIC 温度传感电压输出）	(V{CC} = 15 V)，(T{HVIC} = 25°C)	600	790	980	mV
(V_{IH})（导通阈值电压）	逻辑高电平，(V_{IN}) 和 COM 之间	-	-	2.9	V
(V_{IL})（关断阈值电压）	逻辑低电平	0.8	-	-	V

7.3 自举二极管部分（每个自举二极管）

参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
(V_{FB})（正向电压）	(I{F} = 0.1 A)，(T{C} = 25°C)	-	2.5	-	V
(t_{rrB})（反向恢复时间）	(I{F} = 0.1 A)，(T{C} = 25°C)	-	80	-	ns

八、推荐工作条件

参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
(V_{PN})（电源电压）	(P) 和 (N) 之间	-	300	400	V
(V_{CC})（控制电源电压）	(V_{CC}) 和 COM 之间	13.5	15.0	16.5	V
(V_{BS})（高端偏置电压）	(V{B}) 和 (V{S}) 之间	13.5	15.0	16.5	V
(V_{IN(ON)})（输入导通阈值电压）	(V_{IN}) 和 COM 之间	3.0	-	(V_{CC})	V
(V_{IN(OFF)})（输入关断阈值电压）	-	0	-	0.6	V
(t_{dead})（防止桥臂短路的消隐时间）	(V{CC} = V{BS} = 13.5 ~ 16.5 V)，(T_{J} leq 150°C)	1.0	-	-	(mu s)
(f_{PWM})（PWM 开关频率）	(T_{J} leq 150°C)	-	15	-	kHz

九、应用电路注意事项

9.1 接口与电路参数

• 自举电路元件参数依赖于 PWM 算法，对于 15 kHz 开关频率，有典型参数示例。
• 可使用 RC 耦合（(R{5}) 和 (C{5}) 以及 (C_{4})）来防止浪涌噪声导致的信号异常。
• PCB 图案中的粗线应短而厚，以减小电路杂散电感，降低浪涌电压。旁路电容如 (C{1})、(C{2}) 和 (C_{3}) 应具有良好的高频特性，以吸收高频纹波电流。

9.2 温度测量

要将热电偶安装在 SPM 5 封装的散热片顶部（如果应用了散热片，则安装在 SPM 5 封装和散热片之间），以获得正确的温度测量值。

十、总结

FSB50250AS Motion SPM® 5 系列模块凭借其丰富的功能、良好的性能和完善的保护机制，为小型功率交流电机驱动的三相逆变器设计提供了一个可靠的解决方案。电子工程师在使用该模块时，需要根据具体的应用需求，合理选择工作参数，并注意应用电路的设计和布局，以充分发挥模块的性能。大家在实际应用中是否遇到过类似模块的使用问题呢？欢迎交流分享。