Powerex PM400DSA060 Intellimod™模块：单相机载IGBT逆变器输出解决方案

在电子工程领域，功率模块的性能直接影响着整个系统的稳定性和效率。今天，我们来深入了解Powerex公司的PM400DSA060 Intellimod™模块，它是一款专为单相机载IGBT逆变器输出设计的产品，具备400安培/600伏特的强大性能。

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一、产品概述

Powerex Intellimod™智能功率模块是一种隔离式基础模块，专为工作频率高达20kHz的功率开关应用而设计。其内置的控制电路为IGBT和续流二极管功率器件提供了最佳的栅极驱动和保护。

产品特点

• 完整的输出功率电路：提供稳定可靠的功率输出。
• 栅极驱动电路：确保IGBT的高效开关。
• 保护逻辑：具备短路、过流、过温和欠压保护功能，有效提高系统的可靠性。

应用领域

该模块广泛应用于逆变器、UPS、运动/伺服控制和电源等领域。

二、产品规格

1. 尺寸规格

尺寸	英寸	毫米
A	5.12	130.0
B	4.33±0.010	110.0±0.25
C	2.76	70.0
D	2.05±0.010	52.0±0.25
E	1.18	30.0
F	1.14 +0.04/-0.02	29.0 +1/-0.5
G	1.02	26.0
H	0.98	25.0
J	0.71	18.0
K	0.55	14.0
L	0.51	13.0
M	0.28	7.0
N	0.26 Dia.	6.5 Dia.
P	M6 Metric	M6
Q	0.14	3.5
R	0.100	2.54
S	0.08 Dia.	2.0 Dia.
T	0.016	0.42

2. 绝对最大额定值（(T_{j}=25^{circ} C) ，除非另有说明）

特性	符号	PM400DSA060	单位
功率器件结温	(T_{j})	-20 to 150	°C
储存温度	(T_{stg})	-40 to 125	°C
外壳工作温度	(T_{C})	-20 to 100	°C
M6安装螺丝的安装扭矩		26	in-lb
M6主端子螺丝的安装扭矩		26	in-lb
模块重量（典型值）		630	克
由OC和SC保护的电源电压（(V_{D} = 13.5 - 16.5V)，逆变器部分）	(V_{CC(prot.)})	400	伏特
隔离电压，交流1分钟，60Hz正弦波	(V_{RMS})	2500	伏特
控制部分
施加在（(V{P1} -V{PC}) ，(V{N1} -V{NC}) ）之间的电源电压	(V_{D})	20	伏特
施加在（(C{P1} -V{PC}) ，(C{N1} -V{NC}) ）之间的输入电压	(V_{CIN})	10	伏特
故障输出电源电压（施加在(F{po} -V{pc}) 和(F{no} -V{nc}) 之间）	(V_{FO})	20	伏特
故障输出电流	(I_{FO})	20	mA
IGBT逆变器部分
集电极 - 发射极电压（(V{D} = 15V) ，(V{CIN} = 5V) ）	(V_{CES})	600	伏特
集电极电流，±	(I_{C})	400	安培
集电极峰值电流，±	(I_{CP})	800	安培
电源电压（施加在C1 - E2之间）	(V_{CC})	450	伏特
电源电压，浪涌（施加在C1 - E2之间）	(V_{CC(surge)})	500	伏特
集电极耗散功率	(P_{C})	1140	瓦特

三、电气和机械特性

1. 控制部分

特性	符号	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
过流跳闸电平（逆变器部分）	OC	-20°C ≤ T ≤ 125°C	500	650		安培
短路跳闸电平（逆变器部分）	SC	-20°C ≤ T ≤ 125°C	650	910		安培
过流延迟时间	(t_{off(OC)})	(V_{D} = 15V)			5	µS
过温保护跳闸电平	OT		100	110	120	°C
过温复位电平	OTR		85	95	105	°C
电源电路欠压保护跳闸电平	UV		11.5	12.0	12.5	伏特
欠压复位电平	UVR				12.5	伏特
电源电压	(V_{D})	施加在(V{P1} -V{PC}) ，(V{N1} -V{NC}) 之间	13.5	15	16.5	伏特
电路电流	(I_{D})	(V{D} = 15V) ，(V{CIN} = 5V) ，(V{N1} -V{NC})		23	30	mA
		(V{D} = 15V) ，(V{CIN} = 5V) ，(V{XP1} -V{XPC})		23	30	mA
输入导通阈值电压	(V_{CIN(on)})	施加在	1.2	1.5	1.8	伏特
输入截止阈值电压	(V_{CIN(off)})	(C{P1} -V{PC}) ，(C{N1} -V{NC})	1.7	2.0	2.3	伏特
PWM输入频率	(f_{PWM})	3 - 正弦波		15	20	kHz
故障输出电流	(I_{FO(H)})	(V{D} = 15V) ，(V{FO} = 15V)		0.01		mA
	(I_{FO(L)})	(V{D} = 15V) ，(V{FO} = 15V)	10	15		mA
最小故障输出脉冲宽度	(t_{FO})	(V_{D} = 15V)	1.0	1.8		mS
SXR端子输出电压	(V_{SXR})	(T{j} ≤125°C) ，(R{in} = 6.8 k) （SPR，SNR）	4.5	5.1	5.6	伏特

2. IGBT逆变器部分

特性	符号	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
集电极截止电流	(I_{CEX})	(V{CE} = V{CEX}) ，(T_{j} = 25 °C)			1	mA
		(V{CE} = V{CEX}) ，(T_{j} = 125 °C)			10	mA
二极管正向电压	(V_{FM})	(-I{C} = 400A) ，(V{D} = 15V) ，(V_{CIN} = 5V)		1.9	2.8	伏特
集电极 - 发射极饱和电压	(V_{CE(sat)})	(V{D} = 15V) ，(V{CIN} = 0V) ，(I_{C} = 400A)		1.8	2.6	伏特
		(V{D} = 15V) ，(V{CIN} = 0V) ，(I{C} = 400A) ，(T{j} = 125 °C)		1.9	2.7	伏特
感性负载开关时间	(t_{on})		0.5	1.4	2.5	µS
	(t_{rr})	(V{D} = 15V) ，(V{CIN} = 0 ~ 5V)		0.15	0.3	µS
	(t_{C(on)})	(V{CC} = 300V) ，(I{C} = 400A)		0.4	1.0	µS
	(t_{off})	(T_{j} = 125 °C)		2.0	3.0	µS
	(t_{C(off)})			0.5	1.0	µS

3. 热特性

特性	符号	条件	最小值	典型值	最大值	单位
结到外壳热阻	(R_{th(j-c)Q})	每个IGBT			0.11	°C/Watt
	(R_{th(j-c)D})	每个续流二极管			0.18	°C/Watt
接触热阻	(R_{th(c-f)})	每个模块的外壳到散热片，涂有导热膏			0.038	°C/Watt

4. 推荐使用条件

特性	符号	条件	值	单位
电源电压	(V_{CC})	施加在C1 - E2端子上	0 ~ 400	伏特
	(V_{D})	施加在(V{P1} -V{PC}) ，(V{N1} -V{NC}) 之间	15 ± 1.5	伏特
输入导通电压	(V_{CIN(on)})	施加在	0 ~ 0.8	伏特
输入截止电压	(V_{CIN(off)})	(C{P1} -V{PC}) ，(C{N1} -V{NC})	4.0 ~ (V_{SXR})	伏特
PWM输入频率	(f_{PWM})	使用应用电路	5 ~ 20	kHz
最小死区时间	(t_{DEAD})	输入信号	≥ 3.5	µS

四、特性曲线

文档中还给出了故障输出脉冲宽度与温度的关系、控制电源电压跳闸 - 复位电平与温度的关系以及瞬态热阻抗特性等曲线，这些曲线对于工程师在实际应用中评估模块的性能和稳定性非常有帮助。

五、总结

Powerex PM400DSA060 Intellimod™模块以其强大的性能、完善的保护功能和广泛的应用领域，为电子工程师在设计单相机载IGBT逆变器输出系统时提供了一个可靠的选择。在实际应用中，工程师需要根据具体的需求和条件，合理选择和使用该模块，以确保系统的稳定运行。

大家在使用这款模块的过程中，有没有遇到过什么问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。