探索FSB50550B/FSB50550BS Motion SPM® 5系列模块：高性能逆变器的理想之选

在电子工程师的日常工作中，为AC感应、无刷直流（BLDC）和永磁同步（PMSM）电机寻找高性能的逆变器输出级模块是一项关键任务。今天，我们将深入探讨ON Semiconductor的FSB50550B/FSB50550BS Motion SPM® 5系列模块，看看它能为我们带来哪些惊喜。

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一、产品概述

随着Fairchild Semiconductor与ON Semiconductor的整合，部分Fairchild可订购的零件编号需要更改以符合ON Semiconductor的系统要求，其中原编号中的下划线（_）将改为破折号（-）。FSB50550B/FSB50550BS是先进的Motion SPM® 5模块，为AC感应、BLDC和PMSM电机提供了功能齐全、高性能的逆变器输出级。

二、产品特性

1. 认证与合规性

该模块具有UL认证（编号E209204，UL1557），并且符合RoHS标准，这为产品的质量和环保性提供了保障。同时，其表面贴装封装（SMD PKG）的湿度敏感等级（MSL）为3，确保了在不同环境下的可靠性。

2. 电气性能优化

• 高频开关：优化用于超过10 kHz的开关频率，适用于多种高速应用场景。
• 低电磁干扰：通过优化内置MOSFET（FRFET®技术）的栅极驱动，有效降低了电磁干扰（EMI）和损耗。
• 高电压隔离：HVIC（高压集成电路）的隔离额定值为1500 Vrms/min，为电路提供了可靠的电气隔离。

3. 集成化设计

• 内置自举二极管：简化了PCB布局，减少了外部元件的使用，提高了系统的集成度。
• 三相电流检测：低侧MOSFET提供独立的开源引脚，方便进行三相电流检测，支持多种控制算法。
• 温度监测：内置HVIC温度传感功能，可实时监测模块温度，确保系统在安全的温度范围内运行。

4. 接口兼容性

采用有源高电平接口，可与3.3 / 5 V逻辑兼容，并且具有施密特触发器输入，增强了信号的抗干扰能力。

三、应用领域

FSB50550B/FSB50550BS模块主要应用于小功率交流电机驱动器的三相逆变器驱动，为电机控制提供了高效、可靠的解决方案。

四、产品规格

1. 绝对最大额定值

部分	符号	参数	条件	额定值	单位
逆变器部分（每个MOSFET）	VDSS	每个MOSFET的漏源电压	-	500	V
	*ID25	每个MOSFET的连续漏极电流（TC = 25°C）	-	3.0	A
	*ID80	每个MOSFET的连续漏极电流（TC = 80°C）	-	1.9	A
	*IDP	每个MOSFET的峰值漏极电流（TC = 25°C，PW < 100 μs）	-	7.0	A
	*IDRMS	每个MOSFET的均方根漏极电流（TC = 80°C，FPWM < 20 kHz）	-	1.3	Arms
控制部分（每个HVIC）	VDD	控制电源电压（VDD和COM之间）	-	20	V
	VBS	高端偏置电压（VB和VS之间）	-	20	V
	VIN	输入信号电压（VIN和COM之间）	-	-0.3 ~ VDD + 0.3	V
自举二极管部分（每个自举二极管）	VRRMB	最大重复反向电压	-	500	V
	*IFB	正向电流（TC = 25°C）	-	0.5	A
	*IFPB	正向电流（峰值，TC = 25°C，脉冲宽度 < 1ms）	-	2.0	A
热阻	Rth(j-c)Q	结到外壳热阻（逆变器MOSFET部分，每模块）	-	2.2	°C/W
总系统	TJ	工作结温	-	-40 ~ 150	°C
	TSTG	存储温度	-	-40 ~ 125	°C
	VISO	隔离电压（60 Hz，正弦波，1分钟，引脚连接到散热板）	-	1500	Vrms

2. 引脚描述

该模块共有23个引脚，分别用于不同的功能，如电源供应、信号输入、温度传感等。具体引脚功能如下：	引脚编号	引脚名称	引脚描述
1	COM	IC公共电源地
2	VB(U)	U相高端MOSFET驱动偏置电压
3	VDD(U)	U相IC和低侧MOSFET驱动偏置电压
4	IN(UH)	U相高端信号输入
5	IN(UL)	U相低侧信号输入
6	N.C	无连接
7	VB(V)	V相高端MOSFET驱动偏置电压
8	VDD(V)	V相IC和低侧MOSFET驱动偏置电压
9	IN(VH)	V相高端信号输入
10	IN(VL)	V相低侧信号输入
11	VTS	HVIC温度传感输出
12	VB(W)	W相高端MOSFET驱动偏置电压
13	VDD(W)	W相IC和低侧MOSFET驱动偏置电压
14	IN(WH)	W相高端信号输入
15	IN(WL)	W相低侧信号输入
16	N.C	无连接
17	P	正直流母线输入
18	U, VS(U)	U相输出及高端MOSFET驱动偏置电压地
19	NU	U相负直流母线输入
20	NV	V相负直流母线输入
21	V, VS(V)	V相输出及高端MOSFET驱动偏置电压地
22	NW	W相负直流母线输入
23	W, VS(W)	W相输出及高端MOSFET驱动偏置电压地

3. 电气特性

在TJ = 25°C，VDD = VBS = 15 V的条件下，逆变器部分、控制部分和自举二极管部分的电气特性如下：	部分	符号	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
逆变器部分（每个MOSFET）	BVDSS	漏源击穿电压	VIN = 0 V，ID = 1 mA	500	-	-	V
	IDSS	零栅压漏极电流	VIN = 0 V，VDS = 500 V	-	-	1	mA
	RDS(on)	静态漏源导通电阻	VDD = VBS = 15 V，VIN = 5 V，ID = 1.0 A	-	2.3	3.0	Ω
	VSD	漏源二极管正向电压	VDD = VBS = 15V，VIN = 0 V，ID = -1.0 A	-	-	1.3	V
	tON	开关时间	VPN = 300 V，VDD = VBS = 15 V，ID = 1.0 A，VIN = 0 V ↔ 5 V，电感负载L = 3 mH，高低侧MOSFET开关	-	350	-	ns
	tOFF	-	-	-	500	-	ns
	trr	-	-	-	60	-	ns
	EON	-	-	-	22	-	μJ
	EOFF	-	-	-	3	-	μJ
	RBSOA	反向偏置安全工作区	VPN = 400 V，VDD = VBS = 15 V，ID = (TBD)，VDS = BVDSS，TJ = 150°C，高低侧MOSFET开关	-	全方形	-	-
控制部分（每个HVIC）	IQDD	静态VDD电流	VDD = 15 V，VIN = 0 V（VDD和COM之间）	-	-	200	μA
	IQBS	静态VBS电流	VBS = 15 V，VIN = 0 V（VB(U) - U，VB(V) - V，VB(W) - W）	-	-	100	μA
	IPDD	工作VDD电源电流	VDD - COM，VDD = 15 V，fPWM = 20 kHz，占空比 = 50%，应用于低侧一个PWM信号输入	-	-	900	μA
	IPBS	工作VBS电源电流	VB(U) - VS(U)，VB(V) - VS(V)，VB(W) - VS(W)，VDD = VBS = 15 V，fPWM = 20 kHz，占空比 = 50%，应用于高侧一个PWM信号输入	-	-	800	μA
	UVDDD	低侧欠压保护检测电平	VDD	7.4	8.0	9.4	V
	UVDRR	低侧欠压保护复位电平	VDD	8.0	8.9	9.8	V
	UVBSD	高侧欠压保护检测电平	VBS	7.4	8.0	9.4	V
	UVBSR	高侧欠压保护复位电平	VBS	8.0	8.9	9.8	V
	VTS	HVIC温度传感电压输出	VDD = 15 V，THVIC = 25°C	600	790	980	mV
	VIH	导通阈值电压（逻辑高电平）	-	-	-	2.9	V
	VIL	关断阈值电压（逻辑低电平）	VIN和COM之间	0.8	-	-	V
自举二极管部分（每个自举二极管）	VFB	正向电压	IF = 0.1 A，TC = 25°C	-	2.5	-	V
	trrB	反向恢复时间	IF = 0.1 A，TC = 25°C	-	80	-	ns

4. 推荐工作条件

符号	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
VPN	电源电压（P和N之间）	-	-	300	400	V
VDD	控制电源电压（VDD和COM之间）	-	13.5	15.0	16.5	V
VBS	高端偏置电压（VB和VS之间）	-	13.5	15.0	16.5	V
VIN(ON)	输入导通阈值电压（VIN和COM之间）	-	3.0	-	VDD	V
VIN(OFF)	输入关断阈值电压	-	0	-	0.6	V
tdead	防止桥臂短路的消隐时间	VDD = VBS = 13.5 ~ 16.5 V，TJ ≤ 150°C	1.0	-	-	μs
fPWM	PWM开关频率	TJ ≤ 150°C	-	15	-	kHz

五、设计注意事项

1. 引脚连接

源极端子在Motion SPM® 5产品内部未连接到电源地或偏置电压地，需根据图示进行外部连接。

2. 电路布局

• 布线：PCB图案中的粗线应短而厚，以减小电路的杂散电感，降低浪涌电压。
• 电容：旁路电容（如C1、C2和C3）应具有良好的高频特性，以吸收高频纹波电流。
• RC耦合：在Motion SPM 5产品和MCU的每个输入处使用RC耦合（R5和C5、R4和C6以及C4），可防止浪涌噪声引起的错误信号。

3. 温度测量

应将热电偶附着在SPM 5封装的散热片顶部（如果应用了散热片，则在SPM 5封装和散热片之间），以获得正确的温度测量值。

六、总结

FSB50550B/FSB50550BS Motion SPM® 5系列模块凭借其丰富的特性、可靠的性能和良好的兼容性，为小功率交流电机驱动器的设计提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，工程师需要根据具体需求合理选择工作条件，并注意电路布局和温度测量等方面的问题，以确保系统的稳定性和可靠性。你在使用类似模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。