FSB70450 Motion SPM® 7 系列模块：高性能逆变器解决方案

一、引言

在电子工程领域，电机驱动系统的性能和可靠性至关重要。FSB70450 Motion SPM® 7 系列模块作为一款先进的解决方案，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。本文将深入介绍该模块的特性、应用、电气参数等方面，帮助电子工程师更好地了解和应用这款产品。

文件下载：FSB70450CN-D.pdf

二、产品背景与变更说明

飞兆半导体已被安森美半导体（ON Semiconductor）收购。由于系统要求，部分飞兆可订购的零件编号需要更改。因为安森美半导体的产品管理系统无法处理带有下划线（）的零件命名，所以飞兆零件编号中的下划线（）将改为破折号（-）。大家可在安森美半导体网站（www.onsemi.com）上核实更新后的设备编号。

三、FSB70450 特性亮点

（一）认证与封装

• 通过 UL 第 E209204 号认证（UL1557），这为产品的安全性和可靠性提供了有力保障。
• 采用高性能 PQFN 封装，集成了 500V (R_{DS(on)}=2.2 Omega)（最大值）的 FRFET MOSFET 三相逆变器，还带有栅极驱动器和保护功能。

（二）功能特性

• 低端 MOSFET 的三个独立开源引脚可用于三相电流感测，高电平有效接口，适用于 3.3 / 5 V 逻辑电平，采用施密特触发脉冲输入，增强了信号处理的稳定性。
• 针对低电磁干扰进行优化，减少了对周围电子设备的干扰。
• 内置于 HVIC 的温度感测功能，可实时监测模块温度。
• 具备用于栅极驱动、互锁功能和欠压保护的 HVIC，提高了模块的安全性和可靠性。
• 绝缘等级为 (1500 V_{rms}) 分钟，湿度敏感等级（MSL）3，符合 RoHS 标准，环保且能适应多种工作环境。

四、应用领域

FSB70450 主要应用于小功率交流电机驱动器的三相逆变器驱动。在各种小型电机驱动系统中，它能提供稳定可靠的性能，满足不同应用场景的需求。大家在实际应用中，是否遇到过因电机驱动性能不佳而导致的问题呢？

五、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
FSB70450	FSB70450	PQFN27A	13’’	24 mm	1000 个

六、绝对最大额定值

（一）逆变器部分（单个 MOSFET）

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_{D25})	单个 MOSFET 的漏极持续电流	(T_{CB} = 25°C)（注 1）	4.8	A
(*I_{D80})	单个 MOSFET 的漏极持续电流	(T_{CB} = 80°C)	3.6	A
(*I_{DP})	单个 MOSFET 的漏极峰值电流	(T_{CB} = 25°C)，(PW < 100 mu s)	9.7	A
(*P_{D})	最大功耗	(T_{CB} = 25°C)，单个 MOSFET	110	W

（二）控制部分（单个 HVIC）

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})

注：1. (T_{CB}) 是壳体底部的垫片温度；2. 标记为 “ * “ 的为计算值或设计因素。

七、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

注：4. 每个低端 MOSFET 的源极端子与 Motion SPM® 7 中的电源接地或偏压接地不连接，外部连接应当如图 2 所示；5. 后缀为 -a 的垫片连接到相同数字的引脚，例如：8 和 8a 在内部连接在一起。

八、电气特性

（一）逆变器部分（单个 MOSFET）

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)	-	1.9	2.2	(Omega)
(V_{SD})	漏极 - 源极二极管正向电压	(V{DD} = V{BS} = 15V)，(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 leftrightarrow 5 V)，电感负载 (L = 3 mH) 低端 MOSFET 开关（注 2）	-	600	-	ns
(t_{D(ON)})	-	560	-	ns
(t_{OFF})	-	660	-	ns
(t_{D(OFF)})	-	600	-	ns
(I_{rr})	-	1.9	-	A
(t_{rr})	-	90	-	ns
(E_{ON})	-	45	-	(mu J)
(E_{OFF})	-	8	-	(mu J)

（二）控制部分（单个 HVIC）

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)，(V_{DD} - COM)	-	1.7	3.0	mA
(I_{QBS})	(V_{BS}) 静态电流	(V{BS} =15 V)，(V{IN} =0 V)，(V{B(X)} -V{S(X)})，(V{B(V)} - V{S(V)})，(V{B(W)} -V{S(W)})	-	45	70	(mu A)
(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，(V_{DD} - COM)	-	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，(V{B(U)} -V{S(U)})，(V{B(V)} - V{S(V)})，(V{B(W)} -V{S(W)})	-	300	400	(mu A)
(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，IN - COM	-	-	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)，(C{SC} - COM)	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：1. (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，因此 (V{PR}) 在任何情况下不得超过 (BV{DSS})；2. (t{ON}) 和 (t{OFF}) 包括内部驱动 IC 的传输延迟，所列出的数值是在实验室测试条件下测得，在实际应用中因为印刷电路板和布线的差异，数值也会有所不同，请参阅图 3 介绍的开关时间定义，以及图 4 中的开关测试电路；3. (V{TS}) 只能用作模块的温度感测，但不能自动关闭 MOSFETs；4. 故障输出脉宽 (t{FOD}) 取决于电容 (C{FOD}) 的值，可采用下面的近似公式进行计算：(C{FOD}=24 ×10^{-6} ×t_{FOD}) [F]。

九、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/ (mu s)
(t_{dead})	防止桥臂直通的死区时间	(V{DD} = V{BS} = 13.5 ~ 16.5 V)，(T_{J} leq 150°C)	500	-	-	ns
(f_{PWM})	PWM 开关频率	(T_{J} leq 150°C)	-	15	-