STGIF7CH60TS-L：高性能 3 相逆变器 IPM 的卓越之选

在电子工程领域，对于电机驱动等应用而言，选择一款性能出色、功能丰富且可靠性高的功率模块至关重要。今天，我们就来深入了解一下意法半导体（ST）推出的 STGIF7CH60TS-L，这款属于 SLLIMM 第二代系列的智能功率模块（IPM）。

文件下载：STEVAL-IPM07F.pdf

产品概述

STGIF7CH60TS-L 是一款 10A、600V 的 3 相 IGBT 逆变器桥，内置 2 个用于栅极驱动的控制 IC 和续流二极管。它采用 SDIP2F - 26L 类型 L 封装，具有多种出色的特性，适用于多种应用场景。

产品特性

1. 输入兼容性：支持 3.3V、5V TTL/CMOS 输入，具备迟滞功能，能有效增强抗干扰能力。
2. 内部电路设计：拥有内部自举二极管，可简化外部电路设计；栅极驱动器具备欠压锁定功能，能保障模块在异常电压下的安全运行。
3. 保护功能强大：具备智能关断功能、短路保护、关断输入/故障输出等功能，能及时应对各种异常情况，保护设备安全。
4. 输出设计：采用独立的开放发射极输出，方便进行电路的灵活设计和连接。
5. 温度监测：内置温度传感器，可实时监测模块温度；还配备用于故障保护的比较器，能更精准地进行故障检测和处理。
6. IGBT 与二极管性能：采用短路耐用的 TFS IGBT 和非常快速、软恢复的二极管，能有效降低开关损耗，提高系统效率。
7. 隔离特性：采用完全隔离的封装，隔离额定值为 1600Vrms/min，符合 UL 1557 标准（文件编号 E81734），能提供良好的电气隔离，保障系统安全。
8. NTC 热敏电阻：配备 85kΩ NTC，获得 UL 1434、CA 4 认证，可用于温度监测和补偿。

应用场景

• 电机驱动：适用于 3 相逆变器，可广泛应用于各种电机驱动系统。
• 家电领域：如洗衣机、烘干机等家电设备，能提供稳定可靠的驱动性能。
• 工业设备：包括工业风扇、泵等，满足工业应用的高要求。

关键参数与性能

绝对最大额定值

参数分类	参数	数值	单位
逆变器部分	P - Nu、 - Ny、 - Nw 之间的电源电压（VPN）	450	V
P - Nu、 - Ny、 - Nw 之间的电源电压（浪涌，VpN(surge)）	500	V
每个 IGBT 的集电极 - 发射极电压（VCES）	600	V
每个 IGBT 的连续集电极电流（T = 25°C，±lc）	10	A
每个 IGBT 的连续集电极电流（Tc = 80°C）	7	A
每个 IGBT 的峰值集电极电流（小于 1ms，±lcp）	20	A
每个 IGBT 在 Tc = 25°C 时的总功率耗散（PTOT）	31	W
短路耐受时间（tscw，Vce = 300V，T = 125°C，Vcc = Vboot = 15V，VIN = 0 到 5V）	5	μs
控制部分	V CCH - GND、V CCL - GND 之间施加的电源电压（V CC）	-0.3 到 20	V
自举电压（V BOOT）	-0.3 到 619	V
U、V、W 和 GND 之间施加的输出电压（V OUT）	V BOOT - 21 到 V BOOT + 0.3	V
比较器输入电压（V CIN）	-0.3 到 20	V
HINx、LINx 和 GND 之间施加的逻辑输入电压（V IN）	-0.3 到 15	V
开漏电压（V SD /OD）	-0.3 到 7	V
开漏灌电流（I SD /OD）	最大 10	mA
温度传感器输出电压（V TSO）	-0.3 到 5.5	V
温度传感器输出电流（I TSO）	最大 7	mA
整个系统	每个引脚和散热板之间施加的隔离耐受电压（Viso，交流电压，t = 60s）	1600	Vrms
功率芯片工作结温范围（TJ）	-40 到 175	°C
模块工作外壳温度范围（Tc）	-40 到 125	°C

热数据

参数	数值	单位
单个 IGBT 的结 - 壳热阻（R thJC）	4.8	°C/W
单个二极管的结 - 壳热阻	6	°C/W

电气特性

逆变器部分

• 静态特性：如集电极截止电流（I CES）、集电极 - 发射极饱和电压（V CE(sat)）、二极管正向电压（V F）等参数，在不同测试条件下有明确的数值范围。
• 感性负载开关时间和能量：包含开通时间（t on）、关断时间（t off）等参数，这些参数对于评估模块的开关性能至关重要。

控制/保护部分

• 高低侧驱动器：涉及低逻辑电平电压（Vil）、高逻辑电平电压（Vih）、输入偏置电流（IINh、IINl）等参数，以及电源电压欠压迟滞（VCC_hys）、欠压开启阈值（VCCH_th(on)、VCCL_th(on)）、欠压关断阈值（VCCH_th(off)、VCCL_th(off)）等关键参数。
• 温度传感器输出：温度传感器输出电压（V TSO）、温度传感器灌电流能力（I TSO_SNK）、温度传感器源电流能力（I TSO_SRC）等参数，可用于温度监测和控制。
• 感测比较器：比较器输入偏置电流（I CIN）、内部参考电压（V ref）、开漏低电平输出电压（V OD）、比较器延迟到 SD 的时间（t CIN_SD）、SD 下降摆率（SR SD）等参数，对于故障检测和保护起着重要作用。

故障管理与智能关断功能

故障管理

该模块集成了一个连接到 SD 引脚的开漏输出。当发生故障时，开漏被激活，LVGx 输出被强制拉低。可识别的故障类型包括过流（OC）和电源电压欠压（UVLO），不同故障类型使 SD 开漏启用的时间不同。	故障类型	事件时间	SD 开漏启用时间结果
过流（OC）	≤ 24 μs	24 μs
> 24 μs	OC 时间
欠压锁定（UVLO）	≤ 70 μs	70 μs
> 70 μs	直到 VCC_LS 超过 VCC_LS UV 开启阈值

智能关断功能

模块集成了一个用于故障感测功能的比较器，其输入可连接到外部分流电阻以实现简单的过流检测功能。比较器输出信号被馈送到一个集成 MOSFET，SD 输入上有开漏输出。当比较器触发时，模块进入关断状态，其输出全部设置为低电平。与常见的故障检测系统不同，该模块的智能关断架构能在故障发生时立即关闭输出栅极驱动器，最小化故障检测事件与实际输出关断之间的传播延迟。

温度监测解决方案

TSO 输出

模块集成了温度传感器，TSO 引脚上可获得与管芯温度成比例的电压。当不使用此功能时，该引脚可悬空。

NTC 热敏电阻

配备 NTC 热敏电阻，在不同温度下有特定的电阻值，如在 25°C 时电阻为 85kΩ，在 125°C 时电阻为 2.6kΩ，B 常数为 4092K，工作温度范围为 -40 到 125°C。

应用电路与封装信息

应用电路示例

文档提供了应用电路示例，应用设计师可根据设备规格自由使用不同的方案。

封装信息

采用 SDIP2F - 26L 类型 L 封装，文档给出了详细的封装机械数据，包括各个尺寸的最小、典型和最大值。

总结

STGIF7CH60TS-L 作为一款高性能的 3 相逆变器 IPM，凭借其丰富的特性、强大的保护功能、良好的电气性能和温度监测能力，在电机驱动、家电和工业设备等领域具有广阔的应用前景。电子工程师在设计相关系统时，可充分考虑该模块的优势，以实现高效、可靠的设计。你在使用类似 IPM 模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。