POWEREX PS21353GP

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
�� �