PS21353-GP Powerex, Inc., 200 Hillis Street, Youngwood, Pennsylvania 15697-1800 (724) 925-7272 Intellimod™ Module Dual-In-Line Intelligent Power Module 10 Amperes/600 Volts � � � � � � � � � � � ����� ���� � � �� �� �� �� �� �� � � � � � � � � � � � � � � � � ��� �� � � �� �� ������� ���������� �� �� � �������� ���� � � � ����� �� �� � � � �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� �� � � � � � �� ���������� � � � � �� �� � � � � �� � � ��� � �� �� � � � ���������� ���������� ���������� �������������� ���������� � ������������ ���������� � ���������� ��� ������������� ������ ������ ������� ����� ������ ���� �������� ������ ����� ������ ������ ������ ����� ����� ����� ����� ����� ����� ������ ����� � Features: £ Compact Packages £ Single Power Supply £ Integrated HVICs £ Direct Connection to CPU � ���������� ���� ����� ����� ������ ����� ���� ������� ������ ������ ����� ������ ����� ����� ������ ����� Description: DIP and mini-DIP IPMs are intelligent power modules that integrate power devices, drivers, and protection circuitry in an ultra compact dual-in-line transfer-mold package for use in driving small three phase motors. Use of 4th generation IGBTs, DIP packaging, and application specific HVICs allow the designer to reduce inverter size and overall design time. Outline Drawing and Circuit Diagram Dimensions Inches Millimeters Dimensions Inches Millimeters A 1.93 49.0 R 0.41 10.5 B 1.20 30.5 S 0.05 1.2 C 0.20 5.0 T 0.05 1.25 D 1.82 46.23 U 0.10 2.5 E 0.25 6.25 V 0.30 F 0.32 8.0 W 0.16 Min. 4.0 Min. G 0.14 3.556 X 1.20 30.48 H 0.04 1.0 Y 1.61 41.0 J 0.07 1.778 K 0.02 0.5 7.62 Z 1.65 42.0 AA 0.08 Dia. 2.0 Dia. L 0.06 1.5 AB 0.13 Dia. 3.3 Dia. M 0.07 Min. 1.8 Min. AC 0.12 3.0 N 0.30 0.75 AD 0.06 1.4 P 0.69 17.4 AE 0. 02 0.6 Q 0.02 0.5 Applications: £ Washing Machines £ Refrigerators £ Air Conditioners £ Small Servo Motors £ Small Motor Control Ordering Information: PS21353-GP is a 600V, 10 Ampere Mini-DIP Intelligent Power Module. Note: P suffix designates lead-free leadframe. 1 Powerex, Inc., 200 Hillis Street, Youngwood, Pennsylvania 15697-1800 (724) 925-7272 PS21353-GP Intellimod™ Module Dual-In-Line Intelligent Power Module 10 Amperes/600 Volts Absolute Maximum Ratings, Tj = 25°C unless otherwise specified Characteristics Power Device Junction Temperature* Storage Temperature Symbol PS21353-GP Units Tj -20 to 150 °C Tstg -40 to 125 °C Heatsink Temperature (See Tf Measure Point Illustration) Tf -20 to 100 °C Mounting Torque, M3 Mounting Screws — 8.5 in-lb Module Weight (Typical) — 20 Grams Heatsink Flatness Self-protection Supply Voltage Limit (Short Circuit Protection Capability)** Isolation Voltage, AC 1 minute, 60Hz Sinusoidal, Connection Pins to Heatsink Plate — -50 to 100 µm VCC(prot.) 400 Volts VISO 2500 Volts *The maximum junction temperature rating of the power chips integrated within the DIP-IPM is 150°C (@Tf ≤ 100°C). However, to ensure safe operation of the DIP-IPM, the average junction temperature should be limited to Tj(avg) ≤ 125°C (@Tf ≤ 100°C). **VD = 13.5 ~ 16.5V, Inverter Part, Tj = 125°C, Non-repetitive, Less than 2µs IGBT Inverter Sector Collector-Emitter Voltage Collector Current, ± (TC = 25°C) Peak Collector Current, ± (TC = 25°C, Instantaneous Value (Pulse)) Supply Voltage (Applied between P - N) Supply Voltage, Surge (Applied between P - N) Collector Dissipation (TC = 25°C, per 1 Chip) VCES 600 Volts IC 10 Amperes ICP 20 Amperes VCC 450 Volts VCC(surge) 500 Volts PC 25 Watts Control Sector Supply Voltage (Applied between VP1-VNC, VN1-VNC) 2 VD 20 Volts Supply Voltage (Applied between VUFB-VUFS, VVFB-VVFS, VWFB-VWFS) VDB 20 Volts Input Voltage (Applied between UP, VP, WP-VNC, UN, VN, WN-VNC) VCIN -0.5 ~ 5.5 Volts Fault Output Supply Voltage (Applied between FO-VNC) VFO -0.5 ~ VD+0.5 Volts Fault Output Current (Sink Current at FO Terminal) IFO 15 mA Current Sensing Input Voltage (Applied between CIN-VNC) VSC -0.5 ~ VD+0.5 Volts Powerex, Inc., 200 Hillis Street, Youngwood, Pennsylvania 15697-1800 (724) 925-7272 PS21353-GP Intellimod™ Module Dual-In-Line Intelligent Power Module 10 Amperes/600 Volts Electrical and Mechanical Characteristics, Tj = 25°C unless otherwise specified Characteristics Symbol Test Conditions Min. Typ. Max. Units — 1.0 mA IGBT Inverter Sector Collector Cutoff Current ICES VCE = VCES, Tj = 25°C — VCE = VCES, Tj = 125°C — — 10 mA Diode Forward Voltage VEC Tj = 25°C, -IC = 10A, VCIN = 5V — 2.10 2.85 Volts Collector-Emitter Saturation Voltage VCE(sat) Inductive Load Switching Times IC = 10A, Tj = 25°C, VD = VDB = 15V, VCIN = 0V — 1.80 2.45 Volts IC = 10A, Tj = 125°C , VD = VDB = 15V, VCIN = 0V — 1.90 2.60 Volts ton VCC = 300V, VD = 15V, 0.10 0.60 1.10 µS trr IC = 10A, — 0.10 — µS tC(on) Tj = 125°C, — 0.20 0.60 µS toff Inductive Load (Upper-Lower Arm), — 1.10 2.20 µS tC(off) VCIN = 5V(off), 0V(on) — 0.35 1.25 µS Tf Measure Point �������� ����������������� ����� ����� ������ � ��������� � � ������ ��������� � ����������� ����� ������������ ��������� � ��������� � 3 Powerex, Inc., 200 Hillis Street, Youngwood, Pennsylvania 15697-1800 (724) 925-7272 PS21353-GP Intellimod™ Module Dual-In-Line Intelligent Power Module 10 Amperes/600 Volts Electrical and Mechanical Characteristics, Tj = 25°C unless otherwise specified Characteristics Symbol Test Conditions Min. Typ. Max. Units Control Sector Supply Voltage VD Applied between VP1-VNC, VN1-VNC 13.5 15.0 16.5 Volts VDB Applied between VUFB-VUFS, 13.5 15.0 16.5 Volts — 4.25 8.50 mA — 4.95 9.70 mA — 0.50 1.00 mA — 0.50 1.00 mA VVFB-VVFS, VWFB-VWFS Circuit Current ID VD = 15V, VCIN = 5V, VDB = 15V, Total of VP1-VNC, VN1-VNC VD = 15V, VCIN = 0V, VDB = 15V, Total of VP1-VNC, VN1-VNC VD = 15V, VCIN = 5V, VDB = 15V, VUFB-VUFS, VVFB-VVFS, VWFB-VWFS VD = 15V, VCIN = 0V, VDB = 15V, VUFB-VUFS, VVFB-VVFS, VWFB-VWFS Fault Output Voltage VFOH VSC = 0V, FO Circuit: 10k Ω to 5V Pull-up 4.9 — — Volts VFOL VSC = 1V, FO Circuit: 10k Ω to 5V Pull-up — 0.8 1.2 Volts VFO(sat) VSC = 1V, IFO = 15mA 0.8 1.2 1.8 Volts PWM Input Frequency fPWM Tj ≤ 125°C, Tf ≤ 100°C — 15 — kHz Allowable Dead Time tDEAD Relates to Corresponding Input Signal for 3 — — µS Blocking Arm Shoot-through (Tf ≤ 100°C) Short Circuit Trip Level* VSC(ref) Tj = 25°C, VD = 15V* 0.45 0.5 0.55 Volts UVDBt Trip Level, Tj ≤ 125°C 10.0 — 12.0 Volts UVDBr Reset Level, Tj ≤ 125°C 10.5 — 12.5 Volts UVDt Trip Level, Tj ≤ 125°C 10.3 — 12.5 Volts UVDr Reset Level, Tj ≤ 125°C 10.8 — 13.0 Volts tFO CFO = 22nF 1.0 1.8 — mS ON Threshold Voltage (H-side) Vth(on) Applied between 0.8 1.4 2.0 Volts OFF Threshold Voltage (H-side) Vth(off) UP, VP, WP-VNC 2.5 3.0 4.0 Volts Supply Circuit Under-voltage Fault Output Pulse Width** ON Threshold Voltage (L-side) Vth(on) Applied between 0.8 1.4 2.0 Volts OFF Threshold Voltage (L-side) Vth(off) UN, VN, WN-VNC 2.5 3.0 4.0 Volts * Short Circuit protection operates only at the low-arms. Please select the value of the external shunt resistor such that the SC trip level is less than 17A. **Fault signal is asserted when the low-arm short circuit or control supply under-voltage protective functions operate. The fault output pulse-width tFO depends on the capacitance value of CFO according to the following approximate equation: CFO = (12.2 x 10-6) x tFO {F} . 4 Powerex, Inc., 200 Hillis Street, Youngwood, Pennsylvania 15697-1800 (724) 925-7272 PS21353-GP Intellimod™ Module Dual-In-Line Intelligent Power Module 10 Amperes/600 Volts Thermal Characteristics Characteristic Junction to Heatsink Symbol Condition Min. Typ. Max. Units Rth(j-f)Q Each IGBT — — 5.0 °C/Watt Rth(j-f)D Each FWDi — — 6.5 °C/Watt Recommended Conditions for Use Characteristic Supply Voltage Control Supply Voltage Min. Typ. Value Units VCC Symbol Applied between P-N Terminals Condition 0 300 400 Volts VD Applied between VP1-VNC, VN1-VNC 13.5 15.0 16.5 Volts VDB Applied between VUFB-VUFS, 13.5 15.0 16.5 Volts -1 — 1 V/µs VVFB-VVFS, VWFB-VWFS Control Supply dv/dt dVD/dt, dVDB/dt Input ON Voltage VCIN(on) Applied between UP, VP, WP-VNC 0 ~ 0.65 Volts Input OFF Voltage VCIN(off) Applied between UN, VN, WN-VNC 4.0 ~ 5.5 Volts PWM Input Frequency fPWM Tj ≤ 125°C, Tf ≤ 100°C — 15 — kHz Arm Shoot-through Blocking Time tDEAD For Each Input Signal 3 — — µS 5 Powerex, Inc., 200 Hillis Street, Youngwood, Pennsylvania 15697-1800 (724) 925-7272 PS21353-GP Intellimod™ Module Dual-In-Line Intelligent Power Module 10 Amperes/600 Volts Mini-DIP IPM Application Circuit (Shown Pins Up) ���� �� ���� ���� ��� �� �� ������ �� ����� ���� �� �� �� � �� ���� ���������� �������� �� ���� ���� �� �� �� ������������ ������������ �� ���� ����� ����� ��� �� � ��������������������� ��������������������������� �� �� ����� ��� ���� ��� ���� ������������ ���������� �� ��� ������ � ���������� ���������� �� � ���������� �������� �� �� �� ���������� �������� ��� �� � ���� �� �� ����������� ���� ����������� � �� ����������� �� ���� ���� �� �� ����� ���������� ��� �� �� ����� ���������� �� �� ������� � �� ���� �� � ����� ���������� �� ���� ��� ������ � ��� �������������������� ����� ���������� ����������� �� �� �������� ��������������������������������������������� ������������ ������������������������������������������������������������������������������������ �� �� ��������������� ��������������������������������������������������������������������������� ������������� ��������������������������������������������������������������������������� �� �� ��������� ��������������������������������������������������������������� ��������������� ������������������������������������������������������� �� �� ���������������� ����������������������������������������������������������������������������������� ���������������� ��������������������������������������������������������������������������� ��� ��� ����������� ������������������������������������������������������������������������������ �������� �������������������������������������������������������� ������ �� ��������� ��������������������������������������������������������������������������������������� ��������� ��������������������������������������������������� �� �� �������� ����������������������������������������������� �������� ��������������������������������������������� ������ ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 6 �� �