PS21553-N是富士电机(Fuji Electric)推出的一款智能功率模块(Intelligent Power Module, IPM),专为三相交流电机驱动和逆变器应用设计。该模块集成了六只绝缘栅双极型晶体管(IGBT)组成的三相全桥电路、驱动电路、保护电路以及自诊断功能,广泛应用于工业自动化、家用电器(如变频空调、洗衣机)、小型电机驱动系统等需要高效、紧凑型逆变解决方案的场合。PS21553-N采用紧凑的SPM(Small Power Module)封装,具备良好的热性能和电气隔离能力,简化了系统设计并提高了整体可靠性。该模块通过内置的驱动电源去耦设计和优化的内部布线,有效降低了电磁干扰(EMI)和开关损耗,提升了系统的稳定性与效率。其内置的多种保护机制包括过流保护(OCP)、欠压锁定保护(UVLO)、过热保护(OTP)以及短路保护,能够在异常工况下及时关断输出,防止器件损坏,保障系统安全运行。此外,PS21553-N支持3.3V或5V逻辑电平输入,便于与微控制器、DSP或FPGA等数字控制芯片直接接口,无需额外的电平转换电路,进一步简化了外围设计。
型号:PS21553-N
模块类型:智能功率模块(IPM)
拓扑结构:三相全桥(600V/15A)
最大耐压(VCES):600V
额定电流(IC):15A(Tc=80°C)
开关频率:最高可达20kHz
驱动电源电压(VCC):15V(推荐范围13.5V~16.5V)
逻辑电源电压(VDD):3.3V或5V
输入逻辑高电平(VIH):≥2.0V(当VDD=3.3V时)
输入逻辑低电平(VIL):≤1.0V(当VDD=3.3V时)
工作温度范围(Topr):-10°C 至 +85°C
存储温度范围(Tstg):-40°C 至 +125°C
隔离电压:2500Vrms/分钟(典型值)
导通延迟时间(td(on)):约200ns
关断延迟时间(td(off)):约400ns
上升时间(tr):约150ns
下降时间(tf):约100ns
PS21553-N的核心优势在于其高度集成化的设计理念,将功率开关、驱动电路与多重保护机制整合于单一模块中,极大减少了外部元器件数量,缩短了开发周期,并提升了系统整体的可靠性。模块内部的IGBT采用了先进的沟槽栅场截止(Trench Field-Stop)技术,实现了较低的导通压降(VCE(sat))和开关损耗,从而在高频开关条件下仍能保持较高的能效表现。驱动电路部分集成了光电耦合器或电容隔离技术,确保了控制侧与功率侧之间的电气隔离,有效防止噪声干扰传播。其内置的欠压锁定(UVLO)功能可监测驱动电源电压,在电压低于安全阈值时自动封锁IGBT的导通,避免因驱动不足导致的器件损坏。过流保护(OCP)通过检测下桥臂发射极电阻上的电压实现快速响应,一旦检测到异常大电流,模块将在微秒级时间内关断对应IGBT并输出故障信号(FO)。过热保护(OTP)则通过集成在模块基板上的温度传感器实时监控结温,当温度超过设定阈值(通常为125°C~135°C)时触发保护动作。
此外,PS21553-N具备自诊断功能,能够定期检测内部电路状态,提升系统安全性。其输入端兼容标准CMOS/TTL逻辑电平,支持PWM信号直接输入,最高工作频率可达20kHz,满足大多数变频控制需求。模块还优化了内部引线布局,减小寄生电感,抑制电压尖峰,提高开关过程中的稳定性。所有这些特性共同构成了一个高性能、高可靠性的功率驱动解决方案,特别适用于空间受限但对效率和稳定性要求较高的应用场景。
PS21553-N广泛应用于各类中小型电机驱动系统中,尤其是在需要变频控制的家电产品中表现突出。例如,在变频空调中,它作为压缩机驱动的核心部件,负责将直流母线电压转换为频率和幅值可调的三相交流电,以实现对压缩机转速的精确控制,从而达到节能和舒适性调节的目的。在变频洗衣机中,该模块用于驱动永磁同步电机(PMSM)或感应电机,实现洗涤、脱水等不同模式下的速度与转矩控制。此外,PS21553-N也常用于工业领域的风机、水泵、传送带等设备的变频调速系统,帮助实现能量节约和运行优化。在小型电动工具、电动车辆辅助系统(如冷却风扇、油泵)以及不间断电源(UPS)逆变器中,该模块同样具备良好的适用性。由于其具备完善的保护功能和较强的抗干扰能力,PS21553-N也适合在电磁环境复杂或维护成本较高的工业现场使用。对于研发人员而言,该模块降低了功率电路设计的复杂度,使得控制系统可以更专注于算法优化与功能扩展,加快产品上市进程。
PM2155A-TP