探秘PS21562 - P Intellimod™模块：小型三相电机驱动的理想之选

作为电子工程师，在设计小型三相电机驱动系统时，我们总是在寻找性能卓越、体积小巧且易于集成的解决方案。今天，就带大家深入了解一款这样的产品——Powerex的PS21562 - P Intellimod™模块。

文件下载：PS21562-P.pdf

产品概述

PS21562 - P是一款双列直插式智能功率模块（DIP - IPM），额定电流为5安培，耐压600伏。它将功率器件、驱动器和保护电路集成在一个超紧凑的双列直插式转移模封装中，专为驱动小型三相电机而设计。第五代IGBT、DIP封装和特定应用的HVIC的使用，让设计师能够减小逆变器尺寸，缩短整体设计时间。

产品特点

• 紧凑封装：节省电路板空间，适合对空间要求较高的应用。
• 单电源供电：简化了电源设计，降低了成本和复杂度。
• 集成HVIC：实现了高压电平转换，允许直接连接CPU，减少了外部电路的需求。
• 直接连接CPU：方便与控制系统集成，提高了系统的整体性能。

应用领域

该模块广泛应用于各种小型电机控制场景，如洗衣机、冰箱、空调、小型伺服电机等。

关键参数与特性

尺寸规格

模块的尺寸规格以英寸和毫米两种单位给出，详细数据如下：	Dimensions	Inches	Millimeters
Q	0.02	0.5
R	0.41	10.5
S	0.05	1.2
T	0.05	1.25
U	0.10	2.5
V	0.30	7.62
W	0.16 Min.	4.0 Min.
X	1.20	30.48
Y	1.61	41.0
Z	1.65	42.0
AA	0.08 Dia.	2.0 Dia.
AB	0.13 Dia.	3.3 Dia.
AC	0.05	1.25

绝对最大额定值

在使用模块时，必须严格遵守其绝对最大额定值，以确保安全可靠的运行。以下是一些关键参数：	Characteristics	Symbol	PS21562 - P	Units
Power Device Junction Temperature*	Tj	- 20 to 125	°C
Module Case Operation Temperature (See Tf Measurement Point Illustration)	Tf	- 20 to 100	°C
Storage Temperature	Tstg	- 40 to 125	°C
Mounting Torque, M3 Mounting Screws	—	8.5	in - lb
Module Weight (Typical)	—	20	Grams
Self - protection Supply Voltage Limit (Short Circuit Protection Capability)**	VCC(prot.)	400	Volts
Isolation Voltage, AC 1 minute, 60Hz Sinusoidal, Connection Pins to Heatsink Plate	VISO	2500	Volts

电气和机械特性

IGBT逆变器部分

• 集电极 - 发射极截止电流（ICES）：在不同温度下有不同的最大值，25°C时为1.00 mA，125°C时为10 mA。
• 二极管正向电压（VEC）：25°C， - IC = 5A，VIN = 0V时，典型值为1.50 V，最大值为2.00 V。
• 集电极 - 发射极饱和电压（VCE(sat)）：不同温度下有不同的值，25°C时典型值为1.60 V，125°C时典型值为1.70 V。
• 感性负载开关时间：包括开通时间（ton）、反向恢复时间（trr）、导通延迟时间（tC(on)）、关断时间（toff）和关断延迟时间（tC(off)）等。

控制部分

• 控制电源电压（VD、VDB）：有一定的取值范围，如VD在13.5 - 16.5 V之间，VDB在13.0 - 18.5 V之间。
• 电路电流（ID）：不同输入条件下有不同的值。
• 故障输出电压（VFOH、VFOL）：根据不同的测试条件有相应的取值。
• 输入电流（IIN）：VIN = 5V时，典型值为1.50 mA。
• 短路跳闸电平（VSC(ref)）：25°C，VD = 15V时，典型值为0.48 V。
• 电源电路欠压保护：包括跳闸电平（UVDBt、UVDt）和复位电平（UVDBr、UVDr）。
• 故障输出脉冲宽度（tFO）：与电容值CFO有关，CFO = 22nF时，典型值为1.8 ms。
• 导通阈值电压（Vth(on)）：典型值为2.3 V。
• 关断阈值电压（Vth(off)）：典型值为1.4 V。

热特性

• 结到散热片的热阻：IGBT部分（每1/6模块）最大为6.0 °C/Watt，FWDi部分（每1/6模块）最大为6.5 °C/Watt。

推荐使用条件

电源电压

• 主电源电压（VCC）：在0 - 400 V之间，典型值为300 V。
• 控制电源电压（VD、VDB）：VD在13.5 - 16.5 V之间，VDB在13.0 - 18.5 V之间。
• 控制电源变化率（ΔVD、ΔVDB）：最大为1 V/µs。

PWM输入频率

PWM输入频率（fPWM）在Tf ≤ 100°C，Tj ≤ 125°C时，最大为20 kHz。

允许的均方根电流（IO）

根据不同的工作条件，允许的均方根电流有所不同。例如，VCC = 300V，VD = 15V，fC = 5kHz，PF = 0.8，正弦波，Tj ≤ 125°C，Tf ≤ 100°C时，最大为4.6 Arms；fC = 15kHz时，最大为3.2 Arms。

最小输入脉冲宽度

• 导通脉冲宽度（PWIN(on)）：最小为0.3 µs。
• 关断脉冲宽度（PWIN(off)）：在不同电流范围内有不同的要求。

VNC变化

VNC在VNC - N之间（包括浪涌）的变化范围为 - 5.0 - 5.0 V。

臂直通阻塞时间

每个输入信号的臂直通阻塞时间（tDEAD）在Tf < 100°C时，最小为1.5 µs。

应用电路与元件选择

应用电路

提供了Mini DIP - IPM应用电路，为实际设计提供了参考。

元件选择

Dsgn.	Typ. Value	Description
D1	1A, 600V	自举电源二极管 – 超快速恢复
C1	10 - 100uF, 50V	自举电源储能电容 – 电解电容，长寿命，低阻抗，105°C
C2	0.22 - 2.0uF, 50V	局部去耦/高频噪声滤波器 – 多层陶瓷电容
C3	10 - 100uF, 50V	控制电源滤波电容 – 电解电容，长寿命，低阻抗，105°C
C4	22nF, 50V	故障锁定定时电容 – 多层陶瓷电容
C5	100pF, 50V	可选输入信号噪声滤波器 – 多层陶瓷电容
C6	200 - 2000uF, 450V	主直流母线滤波电容 – 电解电容，长寿命，高纹波电流，105°C
C7	0.1 - 0.22uF, 450V	浪涌电压抑制电容 – 聚酯/聚丙烯薄膜电容
CSF	1000pF, 50V	短路检测滤波电容 – 多层陶瓷电容
RSF	1.8k ohm	短路检测滤波电阻
RSHUNT	5 - 100 mohm	电流传感电阻 - 无感，温度稳定，高精度
R1	10 ohm	自举电源浪涌限制电阻
R2	330 ohm	可选控制输入上拉电阻
R3	10k ohm	故障输出信号上拉电阻

同时，文档还给出了元件选择的注意事项，如布线长度、时间常数、功率额定值等，这些细节对于保证模块的正常运行至关重要。

总结

PS21562 - P Intellimod™模块凭借其紧凑的封装、丰富的功能和良好的性能，为小型三相电机驱动提供了一个优秀的解决方案。在实际设计中，我们需要根据具体的应用需求，合理选择元件，严格遵守推荐的使用条件，以确保系统的稳定可靠运行。大家在使用过程中有没有遇到过类似模块的一些特殊问题呢？欢迎在评论区分享交流。