FSB70250 Motion SPM® 7 系列模块：交流电机驱动的高性能解决方案

在电子工程领域，交流电机驱动系统的设计是一个关键且复杂的任务。今天，我们来深入了解一款先进的模块——FSB70250 Motion SPM® 7 系列，它为交流感应、无刷直流电机和 PMSM 电机提供了全面的高性能逆变器输出平台。

文件下载：FSB70250CN-D.pdf

一、产品背景与注意事项

飞兆半导体已被安森美半导体（ON Semiconductor）整合。由于安森美半导体产品管理系统无法处理带有下划线（_）的部件命名，原飞兆部件编号中的下划线将改为破折号（-）。大家可通过安森美半导体官网（www.onsemi.com）核实更新后的器件编号。

安森美半导体对产品保留随时更改的权利，不承担产品适用性的保证和应用相关的责任。同时，其产品不适合用于生命支持系统、FDA 3 类医疗设备等特定应用。

二、FSB70250 Motion SPM® 7 系列特性

（一）认证与封装

该模块通过 UL 第 E209204 号认证（UL1557），采用高性能 PQFN 封装。这种封装不仅在性能上有保障，而且在实际应用中便于安装和布局。

（二）核心参数

• 具备 500V (R_{DS(on)}=3.4 Omega)（最大值）的 FRFET MOSFET 三相逆变器，带有栅极驱动器和保护功能。这使得它在处理高电压和大电流时表现出色，能够有效保护电路。
• 低端 MOSFET 的三个独立开源引脚用于三相电流感测，高电平有效接口可用于 3.3 / 5 V 逻辑电平，施密特触发脉冲输入，针对低电磁干扰进行了优化。这一设计有助于提高系统的稳定性和抗干扰能力。
• 内置于 HVIC 的温度感测功能，以及用于栅极驱动、互锁功能和欠压保护的 HVIC，绝缘等级达到 (1500 V_{rms}) 分钟，湿度敏感等级（MSL）3，符合 RoHS 标准。这些特性保证了模块在不同环境下的可靠运行。

三、应用领域

FSB70250 主要应用于小功率交流电机驱动器的三相逆变器驱动。在实际应用中，它能为电机提供稳定的驱动输出，满足电机的高效运行需求。

四、封装标识与定购信息

器件标识	器件	封装	卷尺寸	卷带宽度	数量
FSB70250	FSB70250	PQFN27A	13’’	24 mm	1000 个

工程师们在订购时可根据这些信息准确选择所需产品。

五、绝对最大额定值

（一）逆变器部分

符号	参数	工作条件	额定值	单位
V DSS	单个 MOSFET 的漏极 - 源极电压		500	V
*I D 25	单个 MOSFET 的漏极持续电流	T CB = 25°C (注 1 )	3.3	A
*I D 80	单个 MOSFET 的漏极持续电流	T CB = 80°C	2.5	A
*I DP	单个 MOSFET 的漏极峰值电流	T CB = 25°C, PW < 100 μs	6.7	A
*P D	最大功耗	T CB = 25°C ,单个 MOSFET	81	W

注：标记为 “ * “ 的为计算值或设计因素，TCB 是壳体底部的垫片温度。

（二）控制部分

符号	参数	工作条件	额定值	单位
V DD	控制电源电压	施加在 V DD 和 COM 之间	20	V
V BS	高端偏压	施加在 V B 和 V S 之间	20	V
V IN	输入信号电压	施加在 IN 和 COM 之间	-0.3 ~ V DD + 0.3	V
V FO	故障输出电源电压	施加在 FO 和 COM 之间	-0.3 ~ V DD + 0.3	V
I FO	故障输出电流	灌电流 FO 引脚	5	mA
V CSC	电流感测输入电压	施加在 Csc 和 COM 之间	-0.3 ~ V DD + 0.3	V

（三）整个系统

符号	参数	工作条件	额定值	单位
T J	工作结温		-40 ~ 150	°C
T STG	存储温度		-40 ~ 125	°C
V ISO	绝缘电压	60 Hz ,正弦波形, 1 分钟,连接陶瓷基板到引脚	1500	V rms

这些额定值为工程师在设计电路时提供了重要的参考，确保系统在安全范围内运行。

六、引脚描述

引脚号	引脚名	引脚描述
1	/FO	故障输出
2	V TS	以电压形式输出的 HVIC 温度
3	Cfod	用于故障输出持续时间的电容
4	Csc	短路电流感测输入电容(低通滤波器)
5	V DD	驱动 IC 和 MOSFET 的电源偏置电压
6	IN_UH	高端 U 相的信号输入
7	IN_VH	高端 V 相的信号输入
8 (8a)	COM	公共电源接地
9	IN_WH	高端 W 相的信号输入
10	IN_UL	低端 U 相的信号输入
11	IN_VL	低端 V 相的信号输入
12	IN_WL	低端 W 相的信号输入
13	Nu	U 相的直流输入负端
14	U	U 相输出
15	Nv	V 相的直流输入负端
16	V	V 相输出
17	W	W 相输出
18	Nw	W 相的直流输入负端
19	V S(W)	W 相 MOSFET 驱动的高端偏压接地
20	P W	W 相的直流输入正端
21	P V	V 相的直流输入正端
22	P U	U 相的直流输入正端
23 (23a)	V S(V)	V 相 MOSFET 驱动的高端偏压接地
24 (24a)	V S(U)	U 相 MOSFET 驱动的高端偏压接地
25	V B(U)	U 相 MOSFET 驱动的高端偏压
26	V B(V)	V 相 MOSFET 驱动的高端偏压
27	V B(W)	W 相 MOSFET 驱动的高端偏压

了解引脚功能对于正确连接和使用模块至关重要，工程师们在设计电路时要仔细对照引脚描述进行操作。

七、电气特性

（一）逆变器部分

符号	参数	工作条件	最小值	典型值	最大值	单位
BV DSS	漏极 - 源极击穿电压	V IN = 0 V, I D = 1 mA (注 1 )	500	-	-	V
I DSS	零栅极电压漏极电流	V IN = 0 V, V DS = 500 V	-	-	1	mA
R DS(on)	漏极至源极静态导通电阻	V DD = V BS = 15 V, V IN = 5 V, I D = 1.0 A	-	2.5	3.4	
V SD	漏极 - 源极二极管正向电压	V DD = V BS = 15 V, V IN = 0 V, I D = -1.0 A	-	0.9	1.2	V
t ON	开关时间	V PN = 300 V, V DD = V BS = 15 V, I D = 1.0 A V IN = 0 V  5 V, 电感负载 L = 3 mH 低端 MOSFET 开关 (注 2 )	-	720	-	ns
t D(ON)	-	660	-	ns
t OFF	-	520	-	ns
t D(OFF)	-	460	-	ns
I rr	-	1.1	-	A
t rr	-	145	-	ns
E ON	-	75	-	μJ
E OFF	-	7	-	μJ

注：(BV{DSS}) 是 Motion SPM® 7 产品中的单个 MOSFET 的漏极和源极端子之间的绝对最大额定电压，考虑到寄生电感，(V{PN}) 应远低于该值；(t{ON}) 和 (t{OFF}) 包括内部驱动 IC 的传输延迟，实际应用中数值会因印刷电路板和布线差异而不同。

（二）控制部分

符号	参数	工作条件	最小值	典型值	最大值	单位
I QDD	V DD 静态电流	V DD =15 V, V IN =0 V	-	1.7	3.0	mA
I QBS	V BS 静态电流	V BS =15 V, V IN =0 V	-	45	70	μA
I PDD	V DD 工作电流	V DD =15 V , F PWM =20 kHz , duty=50% , PWM 信号低端输入	-	1.9	3.2	mA
I PBS	V BS 工作电流	V BS =15 V , F PWM =20 kHz , duty=50% , PWM 信号高端输入	-	300	400	μA
UV DDD	低端欠压保护(图 6 )	V DD 欠压保护检测电平	7.4	8.0	9.4	V
UV DDR	V DD 欠压保护复位电平		8.0	8.9	9.8	V
UV BSD	高端欠压保护(图 7 )	V BS 欠压保护检测电平	7.4	8.0	9.4	V
UV BSR	V BS 欠压保护复位电平		8.0	8.9	9.8	V
V TS	HVIC 温度感测电压输出	V DD =15 V, T HVIC =25°C (注 3 )	580	675	770	mV
V IH	导通阈值电压	逻辑高电平	-	-	2.4	V
V IL	关断阈值电压	逻辑低电平	0.8	-	-	V
V SC(ref)	短路电流保护触发电平	V DD =15 V	0.45	0.5	0.55	V
t FOD	故障输出脉宽	C FOD =33 nF (注 4 )	1.0	1.4	1.8	ms

注：(V{TS}) 只能用作模块的温度感测，不能自动关闭 MOSFETs；故障输出脉宽 (t{FOD}) 取决于电容 (C{FOD}) 的值，可采用近似公式 (C{FOD}=24 ×10^{-6} ×t_{FOD}) [F] 计算。

八、推荐工作条件

符号	参数	工作条件	最小值	典型值	最大值	单位
V PN	电源电压	施加在 P 和 N 之间	-	300	400	V
V DD	控制电源电压	施加在 V DD 和 COM 之间	13.5	15.0	16.5	V
V BS	高端偏压	施加在 V B 和 V S 之间	13.5	15.0	16.5	V
dV DD /dt, dV BS /dt	控制电源波动		-1.0	-	1.0	V/μs
t dead	防止桥臂直通的死区时间	V DD = V BS = 13.5 ~ 16.5 V, T J  150°C	500	-	-	ns
f PWM	PWM 开关频率	T J  150°C	-	15	-	kHz

这些推荐工作条件有助于工程师优化电路设计，确保模块在最佳状态下运行。

九、热阻

符号	参数	工作条件	最小值	典型值	最大值	单位
R θJCB	结点 - 壳体底部的热阻	单个 MOSFET 工作条件下 (注 1 )	-	1.2	-	°C/W

注：(R_{θJCB}) 是根据应用电路板布局得出的模拟值，可参考用户指导手册 SPM7 系列。

十、总结

FSB70250 Motion SPM® 7 系列模块凭借其高性能、全面的保护功能和优化的设计，为交流电机驱动系统提供了可靠的解决方案。工程师们在使用该模块时，要充分了解其各项参数和特性，结合实际应用需求进行合理设计。大家在实际应用中有没有遇到过类似模块的使用问题呢？欢迎在评论区分享交流。