AN-9075/D スマートパワーモジュール、 Motion 1200 V SPM 2 シリーズユーザーズガイド

スマートパワーモジュール、

Motion 1200 V SPM 2 シリーズユーザーズガイド

こ のア プ リ ケ ー シ ョ ン ノ ー トは 、

1200 V

Motion SPM

^®ファミリーにするです。

Motion SPM 2

のデータシート、フェアチャイルドの

Motion SPM

ボードのユーザーズガイド

(FEB212_001)

、アプリケーションノート

AN - 9079

—

Thermal Performance Information

と

AN -9076

—

Mounting Guidance を"せてご#ください。

デザインコンセプト

デザインコンセプトは、パッケージの)*+と、

, -で./のいモジュールをするこ とです。これは、2しい1200 V

3ゲートドライ

バーIC (HVIC)、7のシリコンテクノロジーを;

して2しくされたゲートバイポーラトラン ジスター(IGBT)、>されたダイレクト・ボンディ ング・カッパー

(DBC)

サブストレートのトランスフ ァーモールドパッケージによってGされました。

Motion SPM 2

は、HIのディスクリートソリューシ ョンとKべ、LMサイズを)*+し./がNOし ています。ターゲットアプリケーションは、エ アコン、Qインバーター、サーボモーターなど、

R のインバーターモータードライブです。

このSのTは、パワーデバイス(IGBT、ファ ーストリカバリダイオード(FRD)など）のW のため、

NTC

サーミスターをXじサブストレートO にYしていることです。WはSのS、.

/、Z[に\するため、パワーデバイスの]な

Wをる^に られるケースは_々あります。

モジュール`のパワーデバイス

(IGBT

、

FRD

など

)

は

い 3でabしているため、このcを!たすO

ではd"がありました。そこで、パワーデバイスの

Wを#eするfわりに、h$にNTCサーミ

スターをいて、モジュールやヒートシンクのW がされてきました。このjkは、%lで、コス ト&でmnではありますが、パワー'oそのものの

Wを]にはできません。Motion SPM 2

で は、

NTC

サーミスターをパワー'oとXじセラミッ クサブストレートにYすることで、より]にパ ワーデバイスのWをできるようになっていま す。

図1.Motion SPM 2 シリーズのと

www.onsemi.jp

APPLICATION NOTE

1.ラインアップとターゲットアプリケーション ターゲットアプリケーション フェアチャイルド

IGBT モーター

(Note 1) !"

モータードライブ、システ ムエアコン、インバーター、

サーボモーター

FNA21012A 10 A/1200 V 1.5 kW/440 VAC VISO = 2500 VRMS

(60 Hz、1 ピン－ヒートシンク) FNA22512A 25 A/1200 V 3.7 kW/440 VAC

FNA23512A 35 A/1200 V 5.5 kW/440 VAC

FNA25012A 50 A/1200 V 7.5 kW/440 VAC

1. モーターは の!"でのシミュレーションによります。VAC = 440V、V_DD = 15V、T_C=100°C、Tj=150°C、fPWM=5kHz、

PF= 0.8、MI=0.9、モーター'( = 0.75、 150%(1 ) モーターは#$%ですので、&'によって()します。

*+および,-されている./

• ^DBC

サブストレート

♦)(o－ヒートシンク*の3

2500 Vrms

を

+qし、かつmれた,rs-

•

`.されている'o：

♦)ハイサイド

IGBT

du

1

チャンネル

HVIC (3HVIC)

♦)ローサイド IGBT du 3 チャンネル LVIC

(1LVIC)

♦)

6

wの

IGBT ／ダイオード、その`、ローサイ

ドにはセンス IGBT

♦)Wx

NTC

サーミスター

♦)ブートストラップダイオード

• 1ay2 3：

♦)`.ブートストラップダイオードにより、

DC

z{ 3をコンパチプルに#|4

•

ハイサイドゲートドライバー

(1

チャンネル

)

♦) 3レベルシフトy2

♦)~-インターフェース：アクティブ

HIGH

♦)3.3 V コントローラー-に€

♦), 3‚5、フォールト.„なし

•

ローサイドゲートドライバー

(3

チャンネル

)

♦)~-インターフェース：アクティブ

HIGH

♦)3.3 V コントローラー-に€

♦), 3‚5、フォールト.„あり

♦)67および8 9‚5

• ^RSC

(oのh$…†

(RSC)

からのセンス 9をx

•



8Wのサージ 3を:ぐソフトターンオフ

• CFOD(oのh$コンデンサー(C

FOD

)により、フ

ォールト-‡*をdu|4

COM

VCC IN(UL) IN(VL) IN(WL) VFO C(FOD) C(SC) OUT(WL)

OUT(VL)

OUT(UL) VCC

VB

OUT COM

VS IN

VCC VB

OUT COM

IN VS

VCC VB

OUT COM

VS IN

(18) RSC (10) VCC(L)

(11) COM(L) (12) IN(UL) (13) IN(VL) (14) IN(WL) (15) VFO (16) CFOD (17) CSC (24) VS(U) (19) IN(UH) (20) COM(H) (21) VCC(UH) (22) VBD(U) (23) VB(U) (29) VS(V) (25) IN(VH) (26) VCC(VH) (27) VBD(V) (28) VB(V) (34) VS(W) (30) IN(WH) (31) VCC(WH) (32) VBD(W)

(33) VB(W) P (1)

W (2)

V (3)

U (4)

NW (5)

NV (6)

NU (7)

RTH (8) VTH (9)

図2.0123、45678

図3.パッケージ9:とピン<=

このセクションでは、(oの;ˆ、 ‰<Š‹、=/、パッケージŒをŽりいます。

2.78の>?

78@A B

1 P ポジティブ DC リンク-.

2 W W /.

3 V V /.

4 U U /.

5 NW W ネガティブ DC リンク-.

6 NV V ネガティブ DC リンク-.

7 NU U ネガティブ DC リンク-.

8 RTH サーミスター234(567/)

9 VTH サーミスターバイアス8

10 VCC(L) ローサイド IC および IGBT :バイアス8

11 COM(L) ローサイド;<グランド

12 IN(UL) ローサイド U >?-.

13 IN(VL) ローサイド V >?-.

14 IN(WL) ローサイド W >?-.

15 VFO フォールト/.

16 CFOD フォールト/.CDコンデンサー

17 CSC F7/-.コンデンサー(ローパスフィルター) 18 RSC F7/34

19 IN(UH) ハイサイド U >?-.

20 COM(H) ハイサイド;<グランド

21 VCC(UH) ハイサイド U IC バイアス8

22 VBD(U) ハイサイド U ブートストラップダイオードのアノード

23 VB(U) ハイサイド U IC バイアス8

24 VS(U) ハイサイド U IGBT :バイアス8グランド

25 IN(VH) ハイサイド V >?-.

26 VCC(VH) ハイサイド V IC バイアス8

27 VBD(V) ハイサイド V ブートストラップダイオードのアノード

28 VB(V) ハイサイド V IGBT :バイアス8

29 VS(V) ハイサイド V IGBT :バイアス8グランド

30 IN(WH) ハイサイド W >?-.

31 VCC(WH) ハイサイド W IC バイアス8

32 VBD(W) ハイサイド W ブートストラップダイオードのアノード

33 VB(W) ハイサイド W IGBT :バイアス8

34 VS(W) ハイサイド W IGBT :バイアス8グランド

ピンCのDEとFGHI

•

ハイサイドIGBT

1aバイアス 3(o／ハイサ

イド IGBT

1aバイアス 3グランド(o：

♦)(o：

VB(U)−VS(U), VB(V)−VS(V), VB(W)

-

VS(W)

- ハイサイド‘IGBTをドライブするゲート 3 を’>する(oです。

- ハイサイドIGBTをドライブする?、ブートス トラップy2によってh$ 3を^としない

“Gになっています。

- それぞれのブートストラップコンデンサーは、

€するローサイドIGBTがオンしている”*

に VCC

から• されます。

- ’> 3に€するノイズまたはリップルによる

@abを:ぐため、,ESR、,ESL

のフィル ターコンデンサーをこれらの(oAくにeBし てください。

•

ローサイドバイアス 3(o／ハイサイドバイア ス 3(o：

♦)(o：

VCC(L), VCC(WH), VCC(VH), VCC(UH)

- `$ IC に’>されるdu 3(oです。

- これら

4

wの(oはh$でeBしてください。

- ’> 3に€するノイズまたはリップルによる

@abを:ぐため、, ESR

、,

ESL

のフィル ターコンデンサーをこれらの(oAくにeBし てください。

•

ローサイド–C 3グランド(o／ハイサイド–

C 3グランド(o：

♦)(o：

COM(L), COM(H)

- `$ IC の 3グランド(oです。

- これら 2 wの(oはh$でeBしてください。

-

！ノイズによる—\を:ぐため、メイン 3の 9がこの(oをDEして9れないよう

にしてください。

•

ブートストラップダイオードのアノード(o：

♦)(o：VBD(UH)，VBD(VH)，VBD(WH), - それぞれのハイサイド‘のブートストラップ

に`.ブートストラップダイオードがeBされ ている(oです。

•

du.„~-(o：

♦)(o：

IN(UL), IN(VL), IN(WL), IN(UH), IN(VH), IN(WH)

- これらの(oは`$

IGBT

のabをduしま - す。

3~-.„によって1aされます。これらの

(oは 5 V

クラスの

CMOS

で“Gされるシュ ミットトリガy2に`$eBされています。

- .„ロジックはアクティブ

HIGH

です。(oに

™šなロジック 3が›えられた‡で、それ ぞれ€する

IGBT

がオンします。

- それぞれの~-ピンへのD2は、

Motion SPM 2

をノイズからるためにできるだけ6くしてく ださい。

- .„のžを:ぐため、Ÿ

46

にGすような

RC

カップリングy2を ›することを¡¢しま

• 67 9x…†eB(o

す。

♦)(o：

RSC

- ローサイド

IGBT

のセンス 9がこの(oをC ります。この(oで67 9と8 9をh$…

†を£してxできます。

(Ÿ 46 H)

-

RSC

からのセンス 9をxせずに

N (oの 3

つのシャント…†を8 9および67‚5に#

する¤Yは、 RSC

を

COM

にeBしてくださ

• 67‚5および8 9x~-(o

い。

♦)(o：

CSC

-

8 9および67 9をxするための 9

センス…†(RSC

)は、CSC(oとCOM(oの

*にeBしてください。(Ÿ46H)。

それぞれのアプリケーションに¥したxレ ベルを!たすシャント…†¦をI§してくだ さい。ノイズを:ぐため、

RC

フィルターを

CSC (oにeBしてください。

- シャント…†はできるだけ

CSC (oにAづけ

てeBしてください。

•

フォールト-.„(o

♦)(o：

VFO

- フォールト.„-(oです。SPMにJ¨が

Kした¤Y、アクティブLOW

が-されま - す。

L©のª«：67‚5y2(SCP)、ローサイド

バイアス, 3‚5y2

(UVLO)

にJ¨をx

した¤Y。

-

VFO

-はオープンドレインです。

V

FO.„ラ インは、"

4.7 k Wの…†を£してロジック 5 V 3にeBしてください。

•

サーミスターバイアス 3

♦)(o：

VTH

- `$サーミスターのバイアス 3(oです。

ロジック 5 V 3にeBしてください。

•

サーミスター#¬…†（Wx）

♦)(o：

RTH

- ケースW

(T

_C

)

xのため、このピンをh$

#¬…†にeBしてください。

- それぞれのアプリケーションのNに¥したx

レベルを!たすh$#¬…†をI§してくだ さい。

( OPはQ

2H

)

。

•

ポジティブ

DC

リンク(o

♦)(o：

P

- インバーターの DC リンク] 3(oです。

- ハイサイドIGBTのコレクターに`$eBされ ます。

-

DC

リンクのRS、または

PCB

パターンのイン ダクタンスによりKするサージ 3を­える ため、この(oAくに®Tフィルターコンデン サーをeBしてください

(

ヒント：C¨、メタルフィルムコンデンサー が#されます

)

。

•

ネガティブ

DC

リンク(o

♦)(o：

NU, NV, NW

- インバーターの DC リンクU 3(oです

(

パワーグランド

)

。

- °フェーズのローサイド

IGBT

のエミッターに eBされます。

•

インバーター-(o

♦)(o：

U, V, W

- インバーターUV(±えば、モーター)がe

Bされるインバーター-(o。

3.JKL(NなきWり T_J = 25°C)

MA パラメータ &' OP

インバーター

V_PN <8 P – NU、NV、NW にNO 900 V

VPN(サージ) <8(サージ) P – NU、NV、NW にNO 1000 V

V_CES コレクター—エミッター8： 1200 V

±I_C IGBT コレクターF TC = 25°C, TJ ≤ 150°C FNA21012A 10 A FNA22512A 25

FNA23512A 35 FNA25012A 50

±I_CP IGBT コレクターF(ピーク) TC = 25°C、TJ ≤ 150°C、

パルスP 1 msQR FNA21012A 20 A FNA22512A 50

FNA23512A 70 FNA25012A 75

PC コレクターST TC = 25°C、チップVたり FNA21012A 93 W FNA22512A 154

FNA23512A 171 FNA25012A 347

TJ :WCXY56(Note 2) −40~150 °C

RS

T_J :WCXY56(Note 2) −40~150 °C

V_CC Z[<8 VCC(H)、VCC(L) – COM にNO 20 V VBS ハイサイドZ[バイアス8 VB(x)、VS(x) にNO 20 V V_IN -.>?8 IN(xH)、IN(xL) – COM にNO −0.3~V_CC+0.3 V V_FO フォールト/.<8 VFO – COM にNO −0.3~V_CC+0.3 V

IFO フォールト/.F VFO \のシンクF 2 mA

V_SC Fセンス-.8 CSC – COM にNO −0.3~V_CC+0.3 V

3.JKL(NなきWり TJ = 25°C) (continued)

MA パラメータ &' OP

ブートストラップ

V_RRM りし^_`a8 1200 V

I_F `aF T_C = 25°C, T_J≤ 150°C 1.0 A

IFP `aF(ピーク) T_C = 25°C、TJ ≤ 150°C、パルスP 1 ms QR 2.0 A

T_J :WCXY56 −40~150 °C

システムVW

VPN(PROT) bc:WC<8

(b) V_CC、V_BS = 13.5～16.5 V、TJ = 50°C、

りし、2 ms de 800 V

T_C モジュールケース:W56 g 46 hi ^−40~125 °C

T_STG bj56 −40~125 °C

V_ISO 8 60 Hz、、1 、X \ − ヒートシンク 2500 V_rms XYZ

R_th(j−c)Q XY—ケースk34 インバーターIGBT

(1/6モジュールVたり) FNA21012A 1.33 °C/W FNA22512A 0.81

FNA23512A 0.73 FNA25012A 0.36

R_th(j−c)F XY—ケースk34 インバーター FWD

(1/6 モジュールVたり） FNA21012A 2.30 °C/W FNA22512A 1.58

FNA23512A 1.26 FNA25012A 0.66

Stresses exceeding those listed in the Maximum Ratings table may damage the device. If any of these limits are exceeded, device functionality should not be assumed, damage may occur and reliability may be affected.

(h"#)

^_を$えるストレスは、デバイスにダメージをmえるn%oがあります。これらのpを$えたqYは、デバイスのr&oをS ない、ダメージが'じ、>(oにs)をtぼすn%oがあります。

2. Motion SPM 2 にu*されているパワーデバイスの^_XY56は 150°C です。

図4.ケース[\ (T_C) ]5^

4._`)a&'

MA パラメータ &' Kb cd KL OP

V_PN <8 P - NU、NV、NW にNO 400 600 800 V V_CC Z[<8 VCC(xH) - COM(H) 、VCC(L) -COM(L)

にNO 13.5 15.0 16.5 V VBS ハイサイドバイアス8 VB(x) - VS(x) にNO 13.0 15.0 18.5 V dV_CC/dt,

dV_BS/dt Z[<wx −1 − +1 V/ms

td_ead ARM +yブランキングC -.>?Vたり FNA21012A 2.0 − − ms

FNA22512A 2.0 − −

FNA23512A 2.0 − −

FNA25012A 2.0 − −

fPWM PWM -.>? −40°C ≤ TC ≤ 125°C, − 40°C ≤ TJ ≤ 150°C − 20 kHz V_SEN Fセンス8 NU、NV、NW - COM(H, L)

にNO(サージ8を{む) −5 − 5 V

P_WIN(ON) ^|-.パルスP (Note 3) 1.5 − − ms

P_WIN(OFF) 1.5 − −

T_J XY56 −40 − 150 °C

Functional operation above the stresses listed in the Recommended Operating Ranges is not implied. Extended exposure to stresses beyond the Recommended Operating Ranges limits may affect device reliability.

(h"#)

}~:W,を$えるストレスでは}~:Wr&を€られません。}~:W,を$えるストレスのNOは、デバイスの>(oにs)を mえるn%oがあります。

3. -.パルスPが}~pにeたないqY、-しないことがあります。

5.ef*g-インバーター(FNA21012A のhi) (.なき/り TJ = 25°C)

MA パラメータ &' Kb cd KL OP

VCE(SAT) コレクター—エミッター0‚

8 VCC, VBS = 15 V,

V_IN = 5 V IC = 10 A, TJ = 25°C − 2.2 2.8 V V_F FWD フォワード8 V_IN = 0 V I_F = 10 A, T_J = 25°C − 2.2 2.8 V

H_S

t_ON スイッチングC V_PN = 600 V, V_CC = 15 V, V_BS = 15 V, I_C = 10 A T_J = 25, V_IN = 0 V ↔ 5 V、1ƒo (Note 4)

0.45 0.85 1.35 ms

t_C(ON) − 0.25 0.55

t_OFF − 0.95 1.45

t_C(OFF) − 0.10 0.40

trr − 0.25 −

LS

t_ON − 0.75 1.25

tC(ON) − 0.20 0.50

t_OFF − 0.95 1.45

t_C(OFF) − 0.10 0.40

trr − 0.20 −

I_CES コレクター—エミッターリー

クF VCE = VCES − − 5 mA

Product parametric performance is indicated in the Electrical Characteristics for the listed test conditions, unless otherwise noted. Product performance may not be indicated by the Electrical Characteristics if operated under different conditions.

(h"#)

2„パラメータは、…†な34が‡い/り、35されたテスト!"にˆする‰6…oで7しています。8なる!"Rで2„:Wを9っ たCには、‰6…oで7している…oを€られないqYがあります。

4. t_ON および t_OFF はuドライブ IC のŠ‹:ŒCを{みます。TC(ON) および t_C(OFF) は、uのゲートドライブ!"における IGBT のスイッチングCです。;<については、g 5 とg 6 をhiしてください。

One−Leg Diagram of Motion SPM

VCC

IN

COM LO

P

N

Inducotor

600V 15V

Switching Pulse Switching Pulse

VCC

IN COM VB

HO

VS

Inducotor Line stray Inductance < 100nH

Line stray Inductance < 100nH

15V

Only for low side switching

OUT

RSC

HINx LINx

ICx

vCEx10% VCEx 10% ICx 10% ICx

90% ICx

toff ton

tc(off) tc(on)

10% VCEx

trr

100% ICx

図5.スイッチングj123 図6.スイッチングklC

6.RS

MA パラメータ &' Kb cd KL OP

I_QCCH V_CC =Ž>F VCC(xH) = 15 V, IN(xH) = 0 V VCC(xH) - COM(H) − − 0.15 mA I_QCCL VCC(L) = 15 V, IN(xL) = 0 V VCC(L) - COM(L) − − 5.0 I_PCCH ハイサイド VCC :WF VCC(xH) = 15 V、f_PWM = 20kHz、

Duty = 50%、ハイサイド PWM

>?の 1 -.

FNA21012A − − 0.3 mA FNA22512A − − 0.3 FNA23512A − − 0.3 FNA25012A − − 0.3 I_PCCL ローサイド VCC :WF VCC(L) = 15 V、f_PWM = 20 kHz、

Duty = 50%、ローサイド PWM

>?の 1 -.

FNA21012A − − 8.5 mA FNA22512A − − 13.0 FNA23512A − − 15.5 FNA25012A − − 15.5

I_QBS V_BS =Ž>F V_BS = 15 V, IN(xH) = 0 V VB(x) - VS(x) − − 0.3 mA

IPBS VBS :WF V_CC = V_BS = 15 V、

fPWM = 20kHz、Duty = 50%、

ハイサイド PWM>?の 1 -.

FNA21012A − − 4.5 mA FNA22512A − − 9.0 FNA23512A − − 12.0 FNA25012A − − 12.0 V_FOH フォールト/.8 VCC= 15 V、VSC= 0 V、VFOc：4.7 kWで5 Vにプルアップ 4.5 − − V

V_FOL V_CC= 15 V、V_SC= 0 V、V_FOc：4.7 kWで5 Vにプルアップ − − 0.5

I_SEN センス IGBT センスF V_CC = 15 V、V_IN = 5 V、

RSC = 0、NU、NV、NW

\にシャント34のX なし

FNA21012A I_C = 10 A − 7 − mA FNA22512A I_C = 25 A − 23 − FNA23512A I_C = 35 A − 36 − FNA25012A IC = 50 A − 43 −

V_SC(ref) 7?レベル VCC = 15 V (Note 5) CSC - COM(L) 0.43 0.50 0.57 V

I_SC F7?レベル NU、NV、NW\にシャント

34のX なし (Note 5) FNA21012A R_SC = 68 (±1%) − 20 − A FNA22512A RSC = 27 (±1%) − 50 − FNA23512A RSC = 16 (±1%) − 70 − FNA25012A RSC = 15 (±1%) − 75 −

UV_CCD <“@”8bc 7/レベル 10.3 − 12.8 V

UV_CCR リセットレベル 10.8 − 13.3

UV_BSD 7/レベル 9.5 − 12.0

UV_BSR リセットレベル 10.0 − 12.5

t_FOD フォールト/.パルスP

(Note 6) C_FOD = Open 50.0 − − ms

C_FOD = 2.2 nF 1.7 − − ms

VIN(ON) オンしきいp8 IN(xH)-COM(H) 、IN(xL)-COM(L) にNO − 2.6 V

VIN(OFF) オフしきいp8 0.8 − −

R_TH サーミスターの34

(Note 7) TTH = 25°C − 47.0 − kW

TTH = 100°C − 2.9 −

5. ローサイド IGBT で•Fか らセンスFをFす る た め 、bはローサイドで の みr&し ま す 。NU、NV、NW の–\にFABのシャント34をX するqYは、トリップFレベルがwわります。

6. フォールト/.パルスP t_FOD は、C_FOD の—に˜jします。

7. T_TH はサーミスター56です。ケース56 (TC) は、それぞれのアプリケーションに™したšCで›してください。

パッケージ

,²³はパワーモジュールの 9´XをdWする

µな'であり、パッケージの¶,=/はモジュ ールの/4を·するOでY¨にZです。¶,=

/、パッケージサイズ、=/の*にはトレード オフがI¸します。mれたパッケージテクノロジー のキーポイントは、º[+されたパッケージサイズ で、=/を²ねることなくmれた¶,=/を+

qすることにあります。

1200VMotionSPM2では、mれた¶,=/を»\

するDBCサブストレートを;した¼]をし ました。これはパワーデバイスをDBCサブストレ ートに#e^り けるものです。この¼]を

1200 V

Motion SPM 2

に;することで、./と¶,=/

がNOしました。

Ÿ

7

とŸ

8

に、

Motion SPM 2

パッケージのh½

Ÿ、¾&ŸをGします。

図7.mいnX*gのためのop 図8. qr

7..st*gおよび

パラメータ &'

%

OP Kb cd KL

デバイスœ6 hig9 ^{0 − +200} mm

Džけトルク Ÿžけネジ：M4 0.9 N∙m }~ 0.9 1.0 1.5 N⋅m 9.1 kg∙cm }~ 9.1 10.1 15.1 kg⋅cm

\ ¡り¢6 E 19.6 N 10 − − s

\£げ¢6 E 9.8 N、90° £げ 2 − − c¤

E − 50 − g

図9.uv\wPx

パッケージyDE

図10.uv\wPx

37.60

4.404.20 2X

13.00 12.40

1 9

10 34

24.30 23.70

70.30 69.70

TOP VIEW

33.50 32.50 80.50

79.50

(7.00) 33.30 (7.00)

32.70 33.30

32.70 2.301.70 33X 1.30

0.70 (0.70) 2X

0.800.60 25X

39.76 38.76

0.80 0.65

2¡Æ~6¡Æ

(R1.00) 3.903.70

8.107.90

16.50 15.50

(16.00)

Max. 1.10 (1.15) (0.70)

1.90 7X2.10

(1.50) 7X

0.800.60 2X (7.00) 4.303.70

14.30 13.70 24.30 23.70

6.305.70 16.30 15.70 21.30 20.70 26.30 25.70 31.30 30.70 33.30 32.70

10 34

38.80 19.4019.40

33 x 2.0 = (66.00)

B 24.00

14.00

4.00 6.00

1.00

16.00 21.00

26.00 31.00

33.00

3.902.50

DETAIL A (SCALE N/A)

2.402.00

1.40

DETAIL B (SCALE N/A)

LAND PATTERN RECOMMENDATIONS NOTES: UNLESS OTHERWISE SPECIFIED

A) THIS PACKAGE DOES NOT COMPLY TO ANY CURRENT PACKAGING STANDARD B) ALL DIMENSIONS ARE IN MILLIMETERS.

C) DIMENSIONS ARE EXCLUSIVE OF BURRS, MOLD FLASH, AND TIE BAR EXTRUSIONS.

D) ( ) IS REFERENCE E) [ ] IS ASS’Y QUALITY

F) DRAWING FILENAME: MOD34BAREV1.0

B

1 9

z{./の)aシーケンス

|}z{23 (SCP)

Motion SPM

は、67 9xのため、Ÿ

11

にG すようにセンス

9x…†(R

SC)を#します。

LVIC

には、67‚5y2が`.されています。こ の‚5y2は

CSC

(oにKする 3をxしま す。その 3がデータシートでNされる

V

_SC(ref)

( 67‚5y2のxしきい¦ 3、¿_で V

_SC(ref) は0.5V)を`えた¤Y、フォールト.„が-さ

れ、すべてのローサイ_ド‘IGBT はオフになりま す。{a<にºÀ67 9の¦はゲート 3にÁI します。ゲート 3（VCCおよびVBS

）がいと、

bÂ<に67 9¦もくなります。これにより KするÃcをdけるため、67‚5y2のºÀx 3は67 9¦がコレクタ 9の1.7

ÄÅÆ になるようにeします。Ÿ12に、LVIC

67‚5

Ç4のタイミングチャートをGします。

CSC UL

VH

VL

WH

WL

C

Short−

Circuit !

Motor UH

HVIC

LVIC

CSC RF

W V P

ISC (Short−Circuit Current)

Motion SPM 2

p

SC Trip Level : VSC(REF) Operates protection function. (All LS IGBTs are shutdown)

ISC(Short−Circuit Current) LPF

Circuit of SCP

NU NV NW

RSC

U

RSC

図11.|}z{23)a

SC Reference Voltage Lower arms

control input

Output Current

Sensing Voltage ( of RSC )

Fault Output Signal

SC Protection

circuit state SET RESET

tFOD A1

A2 A3 A4

A5

A8 A6 A7

Lower arms gate input

1～2msのフィルタ ーを

ソフトターンオフにより、

スパイクを（L*di/dt によるをける）

フィルター ＋ IC ＋ IGBTオフ <

SCWT（ 2-3 ms)

ICフィルタリング < 500 ns

フォー ルト（tFOD）：

CFODにより

図12.|}z{./のタイミングチャート FM:A1-¥:W：IGBT がオンし、FがFれる。

A2-F7/（bcトリガ）。

A3-IGBT ゲート¢ZG¦。

A4-ソフトターンオフr&により IGBT がオフ。

A5-フォールト>?/.タイマー:WH©、u:Œ t_FOD（ª« 2.0 ms）は CFOD によりZ[。

A6--.「L」：IGBT をオフにするZ[>?。

A7--.「H」：IGBT をオンにするZ[>?。ただし、フォールト>?/.が/ている、IGBT はオンしない。

A8-IGBT はオフ¬­をI®。

e"z{23

LVICは, 3‚5y2(UVLO)をÈえ、ローサイ

ドIGBTが、əšなゲートドライブ 3でabす ることを:Êします。Ÿ13に、この‚5Ç4のタ イミングチャートをGします。

Input Signal

Output Current

Fault Output Signal Control Supply Voltage

RESET UVCCR

Protection Circuit

State SET RESET

UVCCD

Restart B1

B2

B3 B4

B6

B7

High−level (no fault output) B6

の!ち"がり エッジのタイミングで IGBTが#$オンになる

ノイズによる%&'を (ぐため、10

フォー ルト

（^tFOD）：V CCおよびC

の)が*+するまでフFOD

ロー,サイド-のすべて のIGBTゲー トは

図13.ローサイドe"z{./タイミングチャート FM:B1-Z[<8¯°：8が UVCCR にJした±、 のZ[>?-.でcは:WをH©する。

B2-¥:W：IGBT がオンし、FがFれる。

B3-8”Rを7/ (UVCCD)。

B4-Z[>?が-.されているが、IGBT はオフになる。

B5-フォールト>?/.H©。

B6-”8bcリセット (UV_CCR)。

B7-¥:W：IGBT がオンし、FがFれる。CFOD \の²コンデンサーによるフォールト/.C (tFOD) が UVCCRタイミン

グよりもKいqY、フォールト/.と IGBT の¬­は tFOD ±にリセットされます。

Filtering?

HVIC

は, 3‚5y2をÈえており、ハイサイ ド

IGBT

が、əšなゲートドライブ 3でabす ることを:Êします。Ÿ

14

、この‚5Ç4のタイミ

ングチャートをGします。フォールト

(FO)

アラーム .„は、

HVIC

のバイアス 3が,いfËであって も-されません。

Input Signal

Output Current

Fault Output Signal Control Supply Voltage

RESET UVBSR

Protection Circuit

State SET RESET

UVBSD

Restart C1

C2

C3 C4

C5

の!ち"がり C6

エッジのタイミングで IGBTが#$オンになる

ノイズによる%&' を(ぐため、11 msの

VFOはないが、

ハイサイド-のIG

³3:C1-Z[<8¯°：8が UVBSR にJした±、 のZ[>?-.でcは:WをH©する。

C2-¥:W：IGBT がオンし、FがFれる。

C3-8”Rを7/ (UVBSD)。

C4-Z[>?が-.されているが、IGBT はオフになる。ただし、フォールト>?は/.されない。

C5-”8bcリセット (UVBSR)。

C6-¥:W：IGBT がオンし、FがFれる。

図14.ハイサイドe"z{./タイミングチャート

Filtering?

‚パラメーターデザインガイド Ìabを»\するため、Motion SPM 2シリーズ

のab=/をÍした、Îa'oとバイアス 3の

¡¢パラメーターをŽりOげます。

z{23の RSC YZのƒ„

Ÿ15に、RSC…†を#った67‚5のy2±を

Gします。センスIGBTがローサイド‘に#さて

います。N(oにh けのシャント…†をeBしな くても、

RSC

(oを#って8 9‚5

(OCP)

と67

‚5

(SCP)

を»\できます。

RSC

のライン 9がx

され、‚5ab.„が

RC

フィルターをCして\

れます。 9が

V

_SC(ref)を`えると、ネガティブ‘

の

3

gすべての

IGBT

はオフfÏになり、フォール ト.„が

Motion SPM 2

から

MCU

に€して-され

ます。67fÏのhりiしはj´されないので、{

Wフォールト.„が-された¤Yは、

IGBT

のa bを#ちにоする^があります。

Ÿ

16

に、シャント…†

= 0 W

における

FNA21012A

の「RSC

…†とx 9」のカーブをGします。

9xのためには、°N(oにh けのシャン

ト…†をeBしてください。RSC(oからのセンス

3は、Ÿ 17

にGすようにh けシャント…†の

\をÎけます。

Ÿ

16

からŸ

21

に、シャント…†

1

wにおける

Motion SPM2

の

RSC

¦をGします。シャント…†

3

wの¤Yの[]な

RSC

¦のeについては、

N

(o のシャント…†¦とターゲット 9‚5レベルを Íする^があります。

VS

CSC

3j Motor

HVIC

. Level Shift . Gate Drive . UVLO

LVIC

. Gate Drive . UVLO . SCP VFO

COM

RF

CSC

VDC

Short Circuit Current (ISC) VCSC

VCC

RSC

RSC

図15.レグ|}kのe†‡3

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

R_SC Resistance [] IC [A]

Trip Current Level at V_SC(ref) = 0.5 V at Shunt Resistor = 0 at N Terminals

TJ = −405C TJ = 255C TJ = 1505C

図16.FNA21012Aのˆi[\(‰にŠう R_SCYZと|}z{]‹e†レベル

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 4

6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

TJ = −40℃ TJ = 25℃ TJ = 150℃ Trip Current Level@Vsc=0.5V, R_SC=30Ω

IC [A]

Ω Shunt Resistor at N terminal [m ]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

TJ = −40℃ TJ = 25℃ TJ = 150℃ Trip Current Level@Vsc=0.5V, R_SC=68Ω

IC [A]

Ω Shunt Resistor at N terminal [m ]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

TJ = −40℃ TJ = 25℃ TJ = 150℃

Ω Trip Current Level@Vsc=0.5V, RSC=100

IC [A]

Ω Shunt Resistor at N terminal [m ]

(a) (b) (c)

図17.FNA21012A の]‹e†レベルとシャントYZ

(a): R_SC = 30 , (b): R_SC = 68 , (c): R_SC = 100

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

R_SC Resistance [] IC [A]

Trip Current Level at V_SC(ref) = 0.5 V at Shunt Resistor = 0 at N Terminals

TJ = −405C TJ = 255C TJ = 1505C

図18.FNA22512A のˆi[\(‰にŠう R_SCYZと|}z{]‹e†レベル

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95

100 Trip Current Level@Vsc=0.5V, R_SC=13Ω

IC [A]

Ω Shunt Resistor at N terminal [m ]

TJ = −40℃ TJ = 25℃ TJ = 150℃

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95

100 Trip Current Level@Vsc=0.5V, R_SC=27Ω

IC [A]

TJ = −40℃ TJ = 25℃ TJ = 150℃

Shunt Resistor at N terminal[m ]Ω

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95

100 Trip Current Level@Vsc=0.5V, R_SC=47Ω

IC [A]

TJ = −40℃ TJ = 25℃ TJ = 150℃

Shunt Resistor at N terminal[m ]Ω

(a) (b) (c)

図19.FNA22512A の]‹e†レベルとシャントYZ

(a): R_SC = 13 , (b): R_SC = 27 , (c):R_SC = 47

0 5 10 15 20 25 30 35 40 20

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

R_SC Resistance [] IC [A]

Trip Current Level at V_SC(ref) = 0.5 V at Shunt Resistor = 0 at N Terminals

T_J = −405C T_J = 255C T_J = 1505C

図20.FNA23512A, FNA25012A のˆi[\(‰にŠう R_SCYZと|}z{]‹e†レベル

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

Ω Shunt Resistor at N terminal [m ] IC [A]

TJ = −40℃ TJ = 25℃ TJ = 150℃ Trip Current Level@Vsc=0.5V, R_SC=8.2Ω

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

130 Trip Current Level@Vsc=0.5V, R_SC=16Ω

IC [A]

TJ = −40℃ TJ = 25℃ TJ = 150℃

Ω Shunt Resistor at N terminal [m ]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

130 Trip Current Level@Vsc=0.5V, R_SC=30Ω

IC [A]

TJ = −40℃ TJ = 25℃ TJ = 150℃

Ω Shunt Resistor at N terminal [m ]

(a) (b) (c)

図21.FNA23512A, FNA25012A の]‹e†レベルとシャントYZ (a): R_SC = 8.2 , (b): R_SC = 16 , (c): R_SC = 30 e†]5およびz{の N 78シャントYZのƒ„

VS

CSC

3j Motor

HVIC . Level Shift . Gate Drive . UVLO

LVIC . Gate Drive . UVLO . SCP VFO

COM

RF CSC

VDC

VCSC

VCC

RSC

RSC

NW NV NU

Vref.

Vref.

Vref.

5V Line

RSCshould be connected to COM when it is not used for current detection

P

図22.RSC78をŽしないhiのe†および|

}z{の_`23

RSC

からセンス 9をxせずに、

N

(oの

3

つ のシャント…†で8 9および67‚5を»kする

¤Yは、

RSC

を

COM

にeBしてください。67‡

のl¾を»にするため、

N

(oのシャント…†か ら

CSC

までのh$

RC

‡Ñは

2

m

s

Å`でなければ なりません。

シャント…†の[]¦はÒのようなmnÓでmn できます。

V

SC(ref)

= min.0.43 V / typ. 0.5 V / max. 0.57 V

(Q8をH)

シャント…†：

B

I

_SC(max)

= V

_SC(max)

/ R

_SHUNT(min)

³

B

R

_SHUNT(min)

=

_VSC(max)

/ I

_SC(max)

シャント…†¦のバラツキが ±5% Å`とすると：

B

I

_SC(max)

= V

_SC(max)

/ R

_SHUNT(min)

³

BRSHUNT(min)

= V

SC(max)

/ I

SC(max)

»?の67x 9¦は：

I

_SC(typ)

= V

_SC(typ)

/ R

_SHUNT(typ)

³ I

_SC(min)

= V

_SC(min)

/ R

_SHUNT(max) インバータ- -：

P

OUT

= √3 × V

O_LL

× I

RMS

× PF

V

O_LL

= (√3 / √2) × MI × (1/2) × V

DC_Link

ここで：

V

O_LL

：インバータの-ライン* 3 MI =

ÕoÖÑ

V

DC_Link

= DC

リンク 3

I

_RMS

=

インバータのºÀUV 9

PF =

--

®×

DC 9 :

I

DC_AVG

= V

DC_Link

/ (P

out

× Eff)

ここで：

Eff =

インバータØ-

シャント…†の -は、ÒÓよりcめます。

P

SHUNT

= (I

²DC_AVG

× R

SHUNT

×マージン） /

ディレ ーティングKここで：

I

DC_AVG

：インバータの®×UV 9

R

_SHUNT

： T

_C

= 25 [ ° C]

‡のシャント…†¿_¦^} ディレーティングK：

T

_SHUNT

= 100 [ ° C]\ ‡のシャ

ント…†¦

(

シャント…†のデータシートより

)

マージン：おڋのシステムにLづくÌÛマージン シャント…†¦のmn±：

FNA21012A

で、シャント …†@Ü

± 5%

8.OCP および SCP レベル (V_SC(ref)) の

&' Kb cd KL OP T_J = 25°C,´µV_CC = 15 V

0.43 0.50 0.57 V

シャントYZ‘’“’5&'

• ^DUT

:

FNA21012A

•

シャント…†のj´@Ü：±

5%

• 67‚5xL_ 3 :

V

SC(min)

= 0.43 V, V

SC(typ)

= 0.50 V, V

SC(max)

= 0.57 V

•

インバータのºÀUV 9

(I

RMS

) ： 5 A

rms

•

インバータのºÀピークUV 9

(I

_C

(

_max

)) ： 10 A

•

ÕoÖÑ

(MI) ： 0.9

• ^DC

リンク 3

(V

_{DC_Link}

) ： 600 V

•

--

(PF) ： 0.8

•

インバーターØ- (Eff)：0.95

• ^T

C

= 25°C (R

SHUNT

) ‡のシャント…†¦：40 mW

• ^T

SHUNT

= 100 ° C

‡のシャント…†ディレーティン グK：

70% (

Ÿ

23

をH

)

•

ÌÛマージン：

20%

‘’”•

• I

SC(max)

: 1.5 × I

C(max)

= 1.5 × 10 A = 15 A

• ^R

^SHUNT(min)

^{: V}

^SC(max)

^{/ I}

^SC(max)

= 0.57 V / 15 A = 38 mW

• ^R

SHUNT(typ)

: R

SHUNT(min)

/ 0.95 = 38 m W / 0.95 = 40 m W

• ^R

SHUNT(max)

: R

_SHUNT(typ)

× 1.05 = 40 m W x 1.05 = 42 m W

• ^I

SC(min)

: V

SC(min)

/ R

SHUNT(max)

= 0.43 V / 42 mW = 10.2 A

• ^I

^SC(typ)

^{: V}

^SC(typ)

^{/ R}

SHUNT(typ)

= 0.5 V / 40 m W = 12.5 A

• ^V

O_LL

= ( √ 3 / √ 2) × MI × ½ × V

_{DC_Link}

=

= ( √ 3 / √ 2) × 0.9 × 0.5 × 600 = 330.7

• ^P

OUT

= √3 × V

O_LL

× I

RMS

× PF =

= √ 3 × 330.7 × 5 × 0.8 = 2291 W

• ^I

DC_AVG

= (P

_OUT

/Eff) / V

_{DC_LINK}

= 4.64 A

• ^P

SHUNT

= (I

²_{DC_AVG}

× R

_SHUNT

×

マージン

) /

ディレ ーティングK

= (4.64 × 0.040 × 1.2) / 0.7 = 1.48 W (よって、シャント…†の[]な -は 2 W

ÅO

)

9.T_J=255CR_SHUNT=38 m(Min.)、40m(Typ.)、 42 mΩ(Max.)kのFNA21012A の|}z{)ae†–—

&' Kb cd KL OP b:Wレベル 10 12 15 A

図23.シャントYZディレーティングカーブ“

(RARA Elec.)

˜™のkš

ノイズにより67‚5

(SCP)

y2が@abするこ とを:ぐため、

RC

フィルターが^です。

RC

‡ Ñは、›わるノイズの”*と、

Motion SPM 2

の67

9݇* (SCWT)

によって·まります。

R

_SC 3がSCPレベルを`えると、この.„はRCフィル ターを£してCSC(oに›わります。

RCフィルター

pއ*(T1)は、CSC(o 3がSCPレベルまで

Oßするのに^な‡*です。

LVIC

は`$にフィ ルター”*がeけてあります

(

ノイズqàのためのロ ジックフィルター”*：

T2)

。

V

CSCの

RC

フィルタ ーをemする?には、このフィルター”*をÍす る^があります。