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©2010 Fairchild Semiconductor Corporation

2010 年 3 月

FP

AB

20BH

60B 智

能功

率模

块 (S

PM

®)

SPM TM

FPAB20BH60B适用于前端整流器的智能功率模块 (SPM®)

概述

FPAB20BH60B 为飞兆半导体（Fairchild）最新设计制造的PFC（功率因素校正）智能功率模块（SPM®），是设计中等功率范围电器的理想选择，尤其适用于中等功率的空调设备。该模块组合了优化的保护电路和与高频 IGBT 开关匹配的驱动 IC。通过集成欠压闭锁和过电流保护功能，进一步提高了系统可靠性。

产品特性

• 采用 Al2O3-DBC 基底，热阻极低。

• 600V-20A 单相 IGBT PWM 半控变换器，内置门极驱动和功率器件保护用驱动 IC

• 开关频率典型值为 20kHz• 绝缘等级为 2500Vrms/min。

适用范围

• 空调等家用电器。

图 1


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集成的功率变换功能• PFC 变换器，适用于单相 AC/DC 功率变换（请参见图 3）

集成的驱动、保护和系统控制功能 • 对于 IGBT：门极驱动电路，过电流保护（OC），控制电源的欠压（UV）保护• 故障信号：对欠压故障（UV）和过流（OC）故障

• 输入接口：兼容 3.3V/5V CMOS/LSTTL，施密特触发器输入

引脚布局

图 2

说明：关于壳体温度（TC）的测量点，参见图 2。

12.205

18.345

(1)VCC

(2)COM

(3)COM

(4)COM(5)IN(6)VFO

(7)CFOD

(8)CSC

(9)RTH

(10)VTH

(11)N.C

(12)N.C

(13)N(14)N

(15)N

(16)N

(17)NR(18)NR

(19)NR

(20)NR

(21)P

(22)P

(23)N.C

(24)L

(25)PR

(26)R

(27)S

DBC Substrate

Case Temperature (TC)

Detecting Point

Top View

12.205

18.345

(1)VCC

(2)COM

(3)COM

(4)COM(5)IN(6)VFO

(7)CFOD

(8)CSC

(9)RTH

(10)VTH

(11)N.C

(12)N.C

(13)N(14)N

(15)N

(16)N

(17)NR(18)NR

(19)NR

(20)NR

(21)P

(22)P

(23)N.C

(24)L

(25)PR

(26)R

(27)S

DBC Substrate

Case Temperature (TC)

Detecting Point

Top View


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引脚描述

* 第 11 和 12 管脚已切除。请参考封装示意图。

内部等效电路与输入 / 输出引脚

图 3

封装标识 & 定购信息

引脚号引脚名引脚描述

1 VCC IC 和 IGBT 驱动的公共辅助供电

2,3,4 COM 之间电源（公共）地

5 IN IGBT 驱动信号输入

6 VFO 故障输出

7 CFOD 设置故障输出持续时间的电容

8 CSC 过电流检测电容（低通滤波器）

9 R(TH) NTC 热敏电阻端

10 V(TH) NTC 热敏电阻端

11,12 N.C 未连接 *

13~16 N IGBT 发射极

17~20 NR 整流器直流负端

21,22 P 直流正端

23 N.C 未连接

24 L 电抗器连接引脚

25 PR 整流器直流正端

26 R R 相交流输入

27 S S 相交流输入

器件标识器件封装规格带宽数量

FPAB20BH60B FPAB20BH60B SPM27-IC - - 10


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绝对最大额定值（TJ = 25°C，除非另有说明）变换器部分

控制部分

整个系统

热阻

项目符号条件额定值单位

输入电源电压。 Vi 施加在 R-S 之间 264 VRMS

输入电源电压（浪涌） Vi(Surge) 施加在 R-S 之间 500 V

输出电压 VPN 施加在 P- N 之间 450 V

输出电压（浪涌） VPN(Surge) 施加在 P- N 之间 500 V

集电极 - 发射极间电压 VCES 600 V

单只 IGBT 集电极电流 IC TC = 25°C, TJ < 150°C 20 A

单只 IGBT 集电极电流（峰值） ICP TC = 25°C, TJ < 150°C脉冲宽度低于 1ms

40 A

集电极功耗 PC TC = 25°C 每片 IGBT 89 W

反向重复电压峰值 VRRM 600 V

正向电流（峰值） IFSM 单个半周正弦波 250 A

工作结温 TJ -40 ~ 150 °C


控制电源电压 VCC 施加在 VCC - COM 之间 20 V

输入信号电压 VIN 施加在 IN – COM 之间 -0.3~VCC+0.3 V

故障输出电源电压 VFO 施加在 VFO - COM 之间 -0.3~VCC+0.3 V

故障输出电流 IFO 引脚 VFO 处的灌电流 5 mA

电流检测输入电压 VSC 施加在 CSC - COM 之间 -0.3~VCC+0.3 V


存储温度 TSTG -40 ~ 125 °C

绝缘电压 VISO 60Hz，正弦波形，交流 1 分钟，引脚与 DBC 基底之间

2500 Vrms

项目符号条件最小值典型值最大值单位

结点 - 壳体的热阻 Rθ(j-c)Q IGBT - - 1.4 °C/W

Rθ(j-c)F FRD - - 1.4 °C/W

Rθ(j-c)R 整流器 - - 2.1 °C/W


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电气特性（TJ = 25°C，除非另有说明）

变换器部分

说明 1. tON 和 tOFF 包括模块内部驱动 IC 的传输延迟时间。 tC(ON) 和 tC(OFF) 指在内部给定的门极驱动条件下， IGBT 本身的开关时间。详细信息，参见图 4。

电气特性

图 4、开关时间的定义

控制部分

说明2. 故障输出脉冲宽度 tFOD 取决于电容 CFOD 的值，可采用下面的近似公式进行计算： CFOD = 18.3 x 10-6 x tFOD[F]3. TTH 为热敏电阻自身的温度。


IGBT 饱和电压 VCE(sat) VCC =15V， VIN = 5V ； IC =20A - 2.3 3.0 V

FRD 正向电压 VFF IF = 20A - 1.8 2.5 V

整流器正向电压 VFR IF = 20A - 1.2 1.5 V

开关时间 tON VPN = 400V， VCC = 15V， IC =20AVIN = 0V ↔ 5V，感性负载

（说明 1）

- 450 - ns

tC(ON) - 200 - ns

tOFF - 350 - ns

tC(OFF) - 80 - ns

trr - 70 - ns

Irr - 6 - A

集电极 - 发射极间漏电流

ICES VCE = VCES - - 250 μA


VCC 静态馈电流 IQCCL VCC = 15V， IN = 0V

VCC - COM - - 26 mA

故障输出电压 VFOH VSC = 0V, VFO 电路： 4.7kΩ 至 5V 上拉 4.5 - - V

VFOL VSC = 1V, VFO 电路： 4.7kΩ 至 5V 上拉 - - 0.8 V

过电流保护触发电平 VSC(ref) VCC = 15V 0.45 0.5 0.55 V

电源电路欠压保护 UVCCD 检测电平 10.7 11.9 13.0 V

UVCCR 复位电平 11.2 12.4 13.2 V

故障输出脉冲宽度 tFOD CFOD = 33nF （说明 2） 1.4 1.8 2.0 ms

导通阈值电压 VIN(ON) 施加在 IN – COM 之间 2.8 - - V

关断阈值电压 VIN(OFF) - - 0.8 V

热敏电阻 RTH @ TC = 25°C （说明 3，图 9） - 47.0 - kΩ

@ TTH = 100°C （说明 3，图 9） - 2.9 - kΩ


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推荐工作条件

机械特性和额定值

图 5. 平面度测量位置


输入电源电压。 Vi 施加在 R-S 之间 187 220 253 V

输出电压 VPN 施加在 P- N 之间 380 400 V

控制电源电压 VCC 施加在 VCC(L)- COM 之间 13.5 15 16.5 V

控制电源波动 dVCC/dt -1 - 1 V/μs

PWM 输入频率 fPWM TJ ≤ 150°C，每片 IGBT 20 kHz

允许输入电流（峰值）

Ii TC < 95°C, Vi=220V, VPN=390V

VPWM=20KHz20 A

项目条件极限值

单位最小值典型值最大值

安装扭矩安装螺钉： - M3 建议值 0.62N•m 0.51 0.62 0.72 N•m

器件平面度参见图 5 0 - +120 μm

重量 - 15.00 - g


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SPM 保护功能时序图

P1：正常工作 - IGBT 导通并加载负载电流 P2：欠压检测 P3：IGBT 门极中断P4：发出故障信号P5：欠压复位P6：正常工作 - IGBT 导通并加载负载电流

图 6. 欠压保护

P1：正常工作 - IGBT 导通并加载负载电流P2：过电流检测P3：IGBT 门极中断 / 发出故障信号P4：IGBT 软关断P5：IGBT 关断信号P6：IGBT 导通信号但在故障输出作用期间， IGBT 不导通。P7：IGBT 处于关断状态P8：故障输出复位并启动正常操作

图 7. 过电流保护


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图 8. 应用实例

图 9. 内置热敏电阻的 R-T 曲线


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封装轮廓详图

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2. A critical component is any component of a life supportdevice or system whose failure to perform can be reasonablyexpected to cause the failure of the life support device orsystem, or to affect its safety or effectiveness.

PRODUCT STATUS DEFINITIONSDefinition of Terms

ACEx®

Across the board. Around the world.™ActiveArray™Bottomless™Build it Now™CoolFET™CROSSVOLT™CTL™Current Transfer Logic™DOME™E2CMOS™EcoSPARK®

EnSigna™FACT Quiet Series™FACT®

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FASTr™FPS™FRFET®

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Preliminary First ProductionThis datasheet contains preliminary data; supplementary data will be published at a later date. Fairchild Semiconductor reserves the right to make changes at any time without notice to improve design.

No Identification Needed Full ProductionThis datasheet contains final specifications. Fairchild Semiconductor reserves the right to make changes at any time without notice to improve design.

Obsolete Not In ProductionThis datasheet contains specifications on a product that has been discontinued by Fairchild semiconductor. The datasheet is printed for reference information only.

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本文为中文翻译稿，仅供参考；Fairchild 半导体虽然合理谨慎从事以确保本文的准确和完整，但没有明示或暗示保证本文没有任何错误和疏忽；请访问 www.fairchildsemi.com 网站查阅最新版本。

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