PS21965-ST是富士电机(Fuji Electric)推出的一款智能功率模块(Intelligent Power Module,简称IPM),专为交流伺服电机驱动器、无刷直流(BLDC)电机控制以及其他中低功率变频应用而设计。该模块集成了六个IGBT功率开关(配置为三相全桥结构)、驱动电路、保护电路以及温度监测功能,采用紧凑型单列直插式封装(Single-in-line Package, SIP),便于安装和散热管理。PS21965-ST通过集成高压栅极驱动器和多种故障检测机制,显著简化了电机控制系统的开发流程,提高了系统可靠性并减少了整体外围元件数量。该模块支持高达600V的母线电压和10A的额定输出电流,适用于工业自动化设备、家用电器中的变频控制器、小型电动工具及机器人关节驱动等场景。其内置的保护功能包括过流保护(OCP)、欠压锁定保护(UVLO)、过热保护(OTP)以及短路保护,确保在异常工作条件下能够及时关断IGBT,防止器件损坏。此外,PS21965-ST还提供独立的下桥臂发射极引脚,便于实现精确的电流检测,从而支持矢量控制或FOC(磁场定向控制)等高性能控制算法。该模块与标准CMOS/TTL电平兼容,可以直接连接微控制器或DSP输出的PWM信号,降低了接口电路设计复杂度。由于其高度集成化的设计理念,PS21965-ST广泛应用于需要高效率、小体积和高可靠性的电力电子系统中。
型号:PS21965-ST
制造商:Fuji Electric
模块类型:智能功率模块(IPM)
拓扑结构:三相全桥(600V/10A)
最大集电极电流(IC):10A
峰值电流(ICM):20A
反向阻断电压(VCES):600V
驱动电源电压(VCC):15V 典型值,最大16.5V
逻辑电源电压(VDD):3.3V ~ 5V
工作结温范围:-40°C 至 +125°C
存储温度范围:-40°C 至 +125°C
隔离电压:2500Vrms / 分钟(典型)
开关频率:最高可达 20kHz
内置温度传感器:有
电流检测输出:有(模拟量输出)
保护功能:过流保护(OCP)、欠压锁定(UVLO)、过热保护(OTP)、短路保护
输入信号电平兼容性:TTL / CMOS
封装形式:SIP-23 或类似单列直插式封装
PS21965-ST具备多项先进的电气与保护特性,使其成为中小功率电机驱动应用的理想选择。首先,该模块内部集成了六只IGBT和匹配的续流二极管,构成完整的三相逆变桥,能够直接驱动三相交流伺服电机或无刷直流电机。IGBT采用平面栅工艺制造,在保证足够耐压能力的同时优化了导通压降和开关损耗之间的平衡,从而提升了整体能效表现。其驱动电路部分采用了光耦隔离技术或高压电平移位技术,确保了控制侧与功率侧之间的电气隔离,增强了抗干扰能力和系统安全性。
其次,PS21965-ST内置多重实时保护机制。当发生过流、短路或母线电压异常时,模块会自动封锁PWM信号并触发故障输出引脚(FO),通知主控MCU采取相应措施。特别是其过流保护功能通过检测每个下桥臂的饱和压降来判断是否发生短路,响应时间极快,通常在几微秒内即可动作,有效防止IGBT因瞬态大电流而烧毁。同时,模块集成了NTC热敏电阻或晶体管式温度传感器,用于监测芯片结温,一旦超过设定阈值即启动过热保护,避免长期高温运行导致性能退化或失效。
再者,PS21965-ST支持灵活的控制方式。其六路PWM输入均具备死区时间处理能力,即使外部输入信号没有插入死区,模块内部也能防止上下桥臂直通。此外,它提供独立的U、V、W相电流反馈信号输出,可用于实现闭环电流控制,满足高性能运动控制系统对精度的要求。该模块还具有低功耗待机模式,可通过使能引脚关闭内部驱动电路以节省能耗,适用于间歇工作的应用场景。
最后,PS21965-ST采用高绝缘强度的封装材料和结构设计,符合国际安全标准,适用于工业级恶劣环境下的长期稳定运行。其引脚布局经过优化,有助于减小PCB布线寄生电感,降低电磁干扰(EMI)。综合来看,这些特性使得PS21965-ST不仅提高了系统集成度,也大幅缩短了产品开发周期和认证时间。
PS21965-ST主要应用于各类中小型电机控制系统中,尤其是在需要高效、紧凑和高可靠性的场合。最常见的应用领域包括交流伺服驱动器,这类设备广泛用于数控机床、自动化装配线、机器人运动轴控制等精密定位系统中。由于PS21965-ST支持高性能的矢量控制和FOC算法所需的快速电流采样与精确驱动能力,因此非常适合用于实现高动态响应和低转矩脉动的伺服控制。
此外,该模块也被大量用于家用电器中的变频控制器,如变频空调、洗衣机、冰箱压缩机等。在这些应用中,节能和静音是关键指标,而PS21965-ST凭借其高效的IGBT开关特性和稳定的驱动性能,有助于提升整机能效等级,并减少运行噪音。
在工业自动化方面,PS21965-ST常被用于小型PLC配套的电机驱动单元、电动执行机构、传送带驱动器以及风机水泵类负载的变频调速系统。其内置保护功能可有效应对现场常见的电压波动、负载突变等问题,提高设备运行稳定性。
另外,随着服务机器人和AGV(自动导引车)的发展,PS21965-ST也逐渐应用于移动平台的轮毂电机驱动模块中,特别是在需要集成化和轻量化设计的小型机器人关节模组中表现出色。得益于其SIP封装易于安装和散热的特点,开发者可以快速构建出体积小巧且功能完整的驱动板。
总体而言,PS21965-ST凭借其高度集成、高可靠性与良好的控制兼容性,已成为众多中低端电机驱动方案中的主流选择之一。
PM2007SA120
SGM21965H