PS21961-4是富士电机(Fuji Electric)推出的一款智能功率模块(Intelligent Power Module, IPM),专为交流伺服电机驱动器、无刷直流电机(BLDC)驱动以及小型变频器等应用设计。该模块集成了高性能的IGBT功率开关器件与先进的栅极驱动电路,并内置了多种保护功能,以提升系统的可靠性与稳定性。PS21961-4采用紧凑型SIP(Single In-line Package)封装,便于安装和散热管理,适用于空间受限但要求高效率和高可靠性的工业控制场合。模块内部集成了六只IGBT构成三相全桥拓扑结构,适合PWM逆变驱动应用。其驱动电路经过优化设计,可有效减少开关损耗并防止上下桥臂直通现象的发生。此外,该模块还具备欠压锁定(UVLO)、过流保护(OCP)、过热保护(OTP)及故障信号输出功能,能够在异常工况下及时关闭输出并向主控系统发送警报信号,从而保护外部控制器与负载设备。PS21961-4工作温度范围宽,支持工业级环境下的长期稳定运行,广泛应用于自动化设备、数控机床、机器人、医疗设备及家用高端电器中。由于其高度集成化的设计,使用该模块可以显著简化系统电路设计,降低开发周期与生产成本。
型号:PS21961-4
封装类型:SIP-23A
额定电压:600V
额定电流:15A
最大输出电流(峰值):30A
工作结温范围:-40°C 至 +125°C
隔离电压:2500Vrms/min
输入逻辑电平兼容性:3.3V/5V CMOS/TTL
开关频率典型值:≤20kHz
内置死区时间:约1.5μs
导通电阻(集射极饱和电压):约1.8V @ IC=15A
驱动电源电压范围:15V ±10%
故障信号响应时间:<10μs
热关断迟滞:约15°C
PS21961-4智能功率模块具备多项先进特性,确保在复杂工业环境中实现高效、安全和可靠的运行。
首先,该模块集成了优化的栅极驱动电路,能够精确控制IGBT的开通与关断过程,有效抑制因dv/dt或di/dt过高引发的误触发或电磁干扰问题。驱动电路采用光耦隔离技术,实现控制侧与功率侧之间的电气隔离,增强系统的抗干扰能力和安全性。同时,模块内部设置了自举二极管,简化了上桥臂驱动电源的设计,降低了外围元件数量和PCB布局难度。
其次,PS21961-4具备多重保护机制。欠压锁定(UVLO)功能确保在驱动电源电压未达到正常工作阈值前,IGBT保持关闭状态,避免因驱动不足导致的非饱和导通损坏。过流保护通过检测下桥臂发射极电阻上的电压实现快速响应,一旦超过设定阈值立即封锁驱动信号并输出故障指示(FO)。过热保护则利用集成在模块基板上的温度传感器实时监控芯片结温,在温度超出安全限值时自动关闭输出,防止热击穿。这些保护功能协同工作,显著提升了系统的鲁棒性。
再次,该模块具有良好的热性能和电气绝缘能力。其陶瓷基板结构提供了优异的导热性和机械强度,配合外部散热器可有效将热量传导出去,维持长时间满载运行下的热稳定性。2500Vrms的隔离耐压满足IEC 60747-7等国际安全标准,适用于需要强电隔离的应用场景。
最后,PS21961-4支持高频PWM调制,适用于矢量控制、FOC(磁场定向控制)等现代电机控制算法。其低传播延迟和一致的通道匹配特性有助于提高控制精度。此外,模块引脚排列合理,便于自动化插装与焊接,适合大批量生产。综合来看,该器件在集成度、保护功能、热管理和易用性方面均表现出色,是中小型电机驱动系统的理想选择。
PS21961-4广泛应用于各类中小功率电机驱动系统中,尤其适用于对体积、效率和可靠性有较高要求的工业与消费类电子产品。
在工业自动化领域,该模块常用于交流伺服驱动器中,作为主逆变单元驱动永磁同步电机(PMSM),实现高精度位置、速度和转矩控制,广泛应用于数控机床、机器人关节、自动装配线等设备。
在电动工具与家用电器方面,PS21961-4可用于驱动无刷直流电机(BLDC),如空调压缩机、洗衣机直驱电机、吸尘器风机等,支持变频节能运行,提升能效等级。
此外,该模块也适用于小型通用变频器,用于调节感应电机的转速,常见于水泵、风扇、传送带等恒转矩或变转矩负载的调速控制。
在办公自动化设备中,如高速打印机、扫描仪和精密送料机构,PS21961-4因其响应快、噪声低、控制精度高而被广泛采用。
医疗设备中,如呼吸机、输液泵和诊断仪器的运动控制系统,同样依赖该模块提供的稳定驱动与多重保护功能,确保设备在关键任务中的安全运行。
由于其3.3V/5V逻辑电平兼容性,PS21961-4可直接与主流微控制器(如STM32、TI C2000系列DSP)连接,无需额外电平转换电路,进一步简化系统设计。
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