FSB50450A/AS/AT Motion SPM® 5 系列模块的特性与应用解析

在电子工程师的日常工作中，选择合适的功率模块对于设计的成功至关重要。今天，我们就来深入探讨一下 FSB50450A/AS/AT Motion SPM® 5 系列模块，看看它有哪些独特的特性和应用场景。

文件下载：FSB50450AS.pdf

一、产品背景与系统要求

Fairchild Semiconductor 已被 ON Semiconductor 整合，部分 Fairchild 可订购的零件编号需要更改以满足 ON Semiconductor 的系统要求。由于 ON Semiconductor 产品管理系统无法处理带有下划线（）的零件命名，Fairchild 零件编号中的下划线（）将改为破折号（-）。大家可在 ON Semiconductor 网站上核实更新后的设备编号，最新的订购信息可在 www.onsemi.com 找到。

二、FSB50450A/AS/AT 模块特性

（一）安全认证与基本性能

该模块具有 UL 认证（编号 E209204，UL1557），采用 50 (DVR_{DS(on)}=2.4 Omega(Max)) 的 FRFET MOSFET，是一款带有栅极驱动器和保护功能的三相逆变器。其内置自举二极管，简化了 PCB 布局。

（二）接口与控制特性

采用有源高电平接口，可与 3.3 / 5 V 逻辑配合工作，具有施密特触发输入。这种设计优化了低电磁干扰性能，并且内置 HVIC 温度传感功能，可用于温度监测。同时，HVIC 还具备栅极驱动和欠压保护功能，隔离额定值为 (1500 ~V_{rms} / min)，湿度敏感等级为 3，符合 RoHS 标准。

三、应用场景

FSB50450A/AS/AT 模块主要应用于小功率交流电机驱动的三相逆变器驱动器。在交流感应电机、无刷直流电机（BLDC）和永磁同步电机（PMSM）的驱动设计中，它能提供全功能、高性能的逆变器输出级。

四、关键参数解析

（一）绝对最大额定值

• 逆变器部分（每个 MOSFET）：
  • 漏源电压 (V_{DSS}) 最大为 500 V。
  • 在不同温度下，连续漏极电流有所不同，如 (T{C} = 25°C) 时为 1.5 A，(T{C} = 80°C) 时为 1.1 A；峰值漏极电流 (I{DP}) 在 (T{C} = 25°C) 且脉冲宽度 (PW < 100 mu s) 时为 3.9 A；均方根漏极电流 (I{DRMS}) 在 (T{C} = 80°C) 且 (F{PWM} < 20 kHz) 时为 0.8 A rms；每个 MOSFET 的最大功耗 (P{D}) 在 (T_{C} = 25°C) 时为 14 W。
• 控制部分（每个 HVIC）：
  • 控制电源电压 (V{CC}) 最大为 20 V，高侧偏置电压 (V{BS}) 最大为 20 V，输入信号电压 (V{IN}) 范围为 -0.3 ~ (V{CC} + 0.3) V。
• 自举二极管部分：
  • 最大重复反向电压 (V{RRMB}) 为 500 V，正向电流 (I{FB}) 在 (T{C} = 25°C) 时为 0.5 A，峰值正向电流 (I{FPB}) 在 (T_{C} = 25°C) 且脉冲宽度小于 1 ms 时为 1.5 A。

    （二）热阻与温度范围

• 结到外壳的热阻 (R_{theta JC}) 为 8.9 °C/W。
• 工作结温 (T{J}) 范围为 -40 ~ 150 °C，存储温度 (T{STG}) 范围为 -40 ~ 125 °C，隔离电压 (V_{ISO}) 为 1500 V rms（60 Hz，正弦波，1 分钟，引脚连接到散热板）。

五、引脚描述

该模块共有 23 个引脚，每个引脚都有特定的功能。例如，COM 为 IC 公共电源地；(V_{B(U)}) 为 U 相高侧 MOSFET 驱动的偏置电压；(IN (UH)) 为 U 相高侧的信号输入等。了解这些引脚的功能对于正确使用模块至关重要。

六、电气特性

（一）逆变器部分

• 漏源击穿电压 (BV_{DSS}) 最小为 500 V。
• 零栅极电压漏极电流 (I{DSS}) 在 (V{IN} = 0 V)，(V_{DS} = 500 V) 时最大为 1 mA。
• 静态漏源导通电阻 (R{DS(on)}) 在 (V{CC} = V{BS} = 15 V)，(V{IN} = 5 V)，(I_{D} = 1.0 A) 时，典型值为 1.9 Ω，最大值为 2.4 Ω。
• 漏源二极管正向电压 (V{SD}) 在 (V{CC} = V{BS} = 15V)，(V{IN} = 0 V)，(I_{D} = -1.0 A) 时最大为 1.2 V。
• 开关时间方面，导通时间 (t{ON}) 典型值为 1250 ns，关断时间 (t{OFF}) 为 680 ns，反向恢复时间 (t{rr}) 为 200 ns；导通能量 (E{ON}) 为 60 μJ，关断能量 (E_{OFF}) 为 10 μJ。

  （二）控制部分

• 静态 (V{CC}) 电流 (I{QCC}) 在 (V{CC} = 15 V)，(V{IN} = 0 V) 时为 200 μA。
• 静态 (V{BS}) 电流 (I{QBS}) 在 (V{BS} = 15 V)，(V{IN} = 0 V) 时为 100 μA。
• 工作电流方面，(V{CC}) 供电的工作电流在不同条件下有所不同，例如在 (V{CC} = 15 V)，(f_{PWM} = 20 kHz)，占空比为 50% 时，低侧输入为 800 μA，高侧输入为 700 μA。
• 欠压保护方面，低侧 (V{CC}) 欠压保护检测电平为 7.4 - 9.4 V，复位电平为 8.0 - 9.8 V；高侧 (V{BS}) 欠压保护检测电平为 7.4 - 9.4 V，复位电平为 8.0 - 9.8 V。
• HVIC 温度传感电压输出 (V{TS}) 在 (V{CC} = 15 V)，(T_{HVIC} = 25°C) 时为 600 - 980 mV。
• 逻辑高电平阈值电压 (V{IH}) 为 2.9 V，逻辑低电平阈值电压 (V{IL}) 为 0.8 V。

  （三）自举二极管部分

• 正向电压 (V{FB}) 在 (I{F} = 0.1 A)，(T_{C} = 25°C) 时典型值为 2.5 V。
• 反向恢复时间 (t{rrB}) 在 (I{F} = 0.1 A)，(T_{C} = 25°C) 时为 80 ns。

七、推荐工作条件

• 电源电压 (V_{PN}) 范围为 300 - 400 V。
• 控制电源电压 (V_{CC}) 范围为 13.5 - 16.5 V。
• 高侧偏置电压 (V_{BS}) 范围为 13.5 - 16.5 V。
• 输入导通阈值电压 (V{IN(ON)}) 范围为 3.0 - (V{CC}) V，输入关断阈值电压 (V_{IN(OFF)}) 范围为 0 - 0.6 V。
• 防止桥臂短路的消隐时间 (t{dead}) 在 (V{CC} = V{BS} = 13.5 ~ 16.5 V)，(T{J} leq 150°C) 时最小为 1.0 μs。
• PWM 开关频率 (f{PWM}) 在 (T{J} leq 150°C) 时典型值为 15 kHz。

八、注意事项

（一）零件编号更改

由于系统整合，要注意 Fairchild 零件编号的更改，及时在 ON Semiconductor 网站核实最新编号。

（二）参数验证

“典型”参数在不同应用中可能会有所变化，实际性能也会随时间改变。所有工作参数，包括“典型值”，都必须由客户的技术专家针对每个客户应用进行验证。

（三）应用限制

该产品不适合用于生命支持系统、FDA 3 类医疗设备或类似分类的医疗设备，以及人体植入设备。若用于非预期或未经授权的应用，买方需承担相关责任。

九、总结

FSB50450A/AS/AT Motion SPM® 5 系列模块以其丰富的特性和广泛的应用场景，为电子工程师在电机驱动设计中提供了一个可靠的选择。在使用过程中，我们要充分了解其各项参数和注意事项，确保设计的稳定性和可靠性。大家在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。