Hangzhou-Silan-Microelectronics-SD20A60FA
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士兰微电子
SD20A60FA
说明书
智能功率模块
600V/20A 3
相全桥驱动
描述
SD20A60FA
是高度集成、高可靠性的
3
相无刷直流电机驱动电路，
主要应用于较低功率的变频驱动，如空调、洗碗机、工业缝纫机等。其内
置了
6
个低损耗的
IGBT
管和
3
个高速半桥高压栅极驱动电路。
SD20A60FA
内部集成了欠压
、
短
路
、
过
温等各种电路
，
提
供了优异的
保护和宽泛的安全工作范围。由于每一相都有一个独立的负直流端，其电
流可以分别单独检测。
SD20A60FA
采用了高绝缘
、
易
导热的设计
，
提
供了非常紧凑的封装体，
使用非常方便，尤其适合要求紧凑安装的应用场合。
主要特点
内置
6
个
600V/20A
的低损耗
IGBT
；
内置高压栅极驱动电路；
DIP-27H
内置欠压保护和过温、过流保护；
完全兼容
3.3V
和
5V
的
MCU
的接口，高电平有效；
3
个独立的负直流端用于变频器电流检测的应用；
报警信号：对应于低侧欠压保护和短路保护；
封装体采用
DBC
设计，热阻极低；
绝缘级别：
2500Vrms/min
应用
空调压缩机
冰箱压缩机
低功率变频器
工业缝纫机
产品规格分类
产品名称
封装形式
打印名称
环保等级
包装
SD20A60FA
DIP-27H
SD20A60FA
无铅
料管
杭州士兰微电子股份有限公司
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1.1
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士兰微电子
SD20A60FA
说明书
内部框图
P
27
V
BW
VB
19
18
17
20
V
CCH
OUT
VS
VCC
COM
IN
IN
WH
V
SW
W
26
V
BV
VB
15
14
13
16
V
CCH
OUT
VS
VCC
COM
IN
IN
VH
V
SV
V
25
V
BU
VB
11
10
9
V
CCH
OUT
VS
VCC
COM
IN
IN
UH
V
SW
U
24
12
Csc
C
FOD
V
FO
8
7
6
5
4
3
2
1
CSC
CFOD
N
W
23
OUTWL
OUTVL
VFO
IN
WL
IN
VL
INWL
INVL
N
V
22
IN
UL
Com
V
CCL
INUL
COM
OUTUL
VSL
VCC
N
U
21
极限参数
参
数
符号
参数范围
单位
逆变部分
V
PN
V
PN(Surge)
V
CES
450
500
600
20
V
V
V
A
加在
PN
之间的直流母线电压
加在
PN
之间的直流母线电压（浪涌）
集电极和发射极之间的电压
I
C
单个
IGBT
集电极持续电流，
T
C
=25
C
单个
IGBT
集电极尖峰电流，
T
C
=25
C
，
脉冲宽度小于
1
毫秒
I
CP
P
C
40
62
A
W
每个模块最大集电极耗散功率，
T
C
=25
C
控制部分
V
CC
V
BS
V
IN
20
20
V
V
V
V
控制电源电压
高侧控制电压
-0.3~17
-0.3~V
CC
+0.3
输入信号电压
V
FO
故障输出电源电压
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士兰微电子
SD20A60FA
说明书
参
数
符号
I
FO
参数范围
5
单位
mA
V
故障输出电流
FO
管脚的灌电流
V
V
SC
-0.3~V
CC
+0.3
电流检测脚的输入电压
整体系统
短路保护的限制电压点
V
CC
=V
BS
=13.5~16.5
V
,
T
J
=125
C,
单次且小于
2
微秒
V
PN(PROT)
400
V
模块外壳工作温度
限制条件
-20
C≤T
J
≤
125
C
T
C
-20~100
C
T
STG
R
θJC
Q
R
θJC
F
-20~125
2.0
存储温度范围
C
每个
IGBT
的结到外壳的热阻
每个
FRD
的结到外壳的热阻
C/W
C/W
3.0
绝缘电压
60
赫兹，正弦，
1
分钟，连接管脚到散热器
V
ISO
2500
V
rms
N.m
安装扭矩
安装螺丝：
-M3
，推荐值
0.62N.m
T
0.5~0.8
推荐工作条件
额定值
参
数
符号
单位
最小值
典型值
300
15
最大值
400
V
PN
V
CC
V
BS
–
V
V
V
PN
之间母线电压
控制电源电压
高侧控制电压
13.5
13.5
16.5
15
16.5
dV
CC
/dt
dV
BS
/dt
-1
–
1
V/
μ
s
控制电压的波动
V
IN(ON)
3.0
0
–
–
V
CC
0.6
V
V
输入开启阈值电压
输入关闭阈值电压
V
IN(OFF)
防止桥臂直通的死区时间
T
dead
2.0
–
–
μs
V
CC
=V
BS
=13.5~16.5
V
,
T
J
≤
25
C
f
PWM
V
SEN
–
–
–
20
4
KHz
V
PWM
开关频率
-4
电流检测脚电压
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SD20A60FA
说明书
电气特性参数
(
除非特别说明，
T
amb
=25
C
，
V
CC
=V
BS
=15V)
逆变部分
参数
符号
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
V
CC
=V
BS
=15
V
,
V
IN
=5V
I
C
=20A, T
J
= 25°C
V
CE(SAT)
–
–
2.2
V
集电极
–
发射极之间的饱和电压
FRD
正向电压
V
F
t
ON
V
IN
=0
V
,
I
F
=20A, T
J
= 25°C
–
–
–
2.2
V
μ
s
μ
s
μ
s
μ
s
μ
s
μ
s
μ
s
μ
s
μ
s
μ
s
mA
0.85
0.20
0.63
0.15
0.06
0.50
0.20
0.25
0.15
0.06
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
1
t
C(ON)
t
OFF
t
C(OFF)
t
rr
–
–
高侧
V
PN
=300
V
,
V
CC
=V
BS
= 15
V
,
I
C
= 20A,
V
IN
= 0V
←→
5V,
感性负载
–
–
开关时间
t
ON
–
详见图
1
所示
t
C(ON)
t
OFF
t
C(OFF)
t
rr
–
–
低侧
–
—
–
I
CES
V
CE
=V
CES
集电极
–
发射极之间的漏电流
V
IN
V
IN
I
rr
100% Ic
100% I
C
V
CE
I
C
I
C
10% V
CE
10% of I
C
10% I
C
10% of V
CE
V
CE
t
C(ON)
t
rr
t
C(OFF)
t
ON
t
OFF
(b)
关闭过程
(a)
开启过程
图
1.
开关时间定义
控制部分
参数
符号
I
QCCL
I
QCCH
测试条件
最小值
典型值
最大值
28
单位
mA
μ
A
V
CC
=15
V
,
V
INL
=0V
V
CC
=15
V
,
V
INH
=0V
–
–
–
–
V
CCL
-COM
之间
V
CCH
-COM
之间
V
CC
静态电流
V
BS
静态电流
故障输出电压
600
V
BU
-V
SU
,V
BV
-V
SV
V
BW
– V
SW
,
I
QBS
V
BS
=15
V
,
V
INH
=0V
–
–
500
μA
V
FOH
V
FOL
t
FO
4.5
–
–
–
0.8
–
V
SC
=0
V
,
V
FO
上拉
4.7K
Ω
电阻到
5V
V
SC
=1
V
,
V
FO
上拉
4.7K
Ω
电阻到
5V
V
V
–
1.0
0.45
1.8
0.5
故障输出脉宽
短路跳闸电平
C
FO
=33nF
V
CC
=15V
(
备注
1)
(
备注
2)
ms
V
V
SC(ref)
0.55
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士兰微电子
SD20A60FA
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参数
过温保护点
符号
测试条件
最小值
–
典型值
140
10
最大值
–
单位
°C
°C
V
TSD
Δ
TSD
UV
CCD
UV
CCR
UV
BSD
UV
BSR
V
IH
LVIC
上的温度
LVIC
上的温度
–
–
过温保护迟滞
10.4
10.9
10.0
10.5
2.8
–
11.4
11.9
11.0
11.5
–
12.4
12.9
12.0
12.5
–
V
V
V
V
CC
检测电平
CC
复位电平
BS
检测电平
BS
复位电平
低侧欠压保护
(
图
3)
V
V
高侧欠压保护
(
图
4)
V
V
导通阈值电压
关断阈值电压
逻辑高
逻辑低
输入和
COM
之间
V
IL
–
0.9
V
备注
1:
故障输出脉宽
t
FO
取决于
C
FOD
，
C
FO
=18.3
×
10
-6
×
t
FO
[F]
备注
2:
短路保护只对低侧有效
管脚排列图
1
N
U
21
V
CCL
2
3
4
5
6
7
8
COM
IN
UL
IN
VL
N
V
22
23
IN
WL
V
FO
N
W
C
FOD
C
SC
24
25
IN
UH
V
CCH
V
BU
U
V
9
10
壳温（
TC
）检测点
11
12
V
SU
13
14
IN
VH
V
CCH
V
BV
15
16
V
SV
W
26
27
17
18
IN
WH
DBC
衬底
V
CCH
V
BW
19
20
V
SW
P
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士兰微电子
SD20A60FA
说明书
管脚描述
管脚编号
1
管脚名称
V
CCL
COM
IN
UL
IN
VL
IN
WL
V
FO
C
FOD
C
SC
IN
UH
V
CCH
V
BU
V
SU
IN
VH
V
CCH
V
BV
描
述
电源电压用于低侧栅极驱动电路
模块公共地
2
3
U
相低侧信号输入
V
相低侧信号输入
W
相低侧信号输入
故障输出
4
5
6
7
接电容，用于调整故障输出持续时间
8
接电容，用于短路电流检测输入及低通滤波
U
相高侧信号输入
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
电源电压用于高侧栅极驱动电路
U
相高侧
IGBT
驱动悬浮供电电压
U
相高侧
IGBT
驱动悬浮供电地
V
相高侧信号输入
电源电压用于高侧栅极驱动电路
V
相高侧
IGBT
驱动悬浮供电电压
V
相高侧
IGBT
驱动悬浮供电地
W
相高侧信号输入
V
SV
IN
WH
V
CCH
V
BW
V
SW
N
U
电源电压用于高侧栅极驱动电路
W
相高侧
IGBT
驱动悬浮供电电压
W
相高侧
IGBT
驱动悬浮供电地
U
相直流负端
N
V
V
相直流负端
N
W
W
相直流负端
U
U
相输出
V
V
相输出
W
W
相输出
P
直流正端
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士兰微电子
SD20A60FA
说明书
控制时序说明
a7
低侧控制输入信号
保护电路状态
a6
置位
复位
a4
IGBT
栅极
–
发射极间电压
a3
a2
SC
a8
a1
输出电流
SC
参考电压
分流电阻感应电压
故障输出信号
RC
时间常数延迟
a5
（包含外部分流电阻和
RC
连接）
a1
： 正常工作：
IGBT
导通，并且加载负载电流。
a2
： 短路电流检测（
SC
触发器
）
。
a3
：
IGBT
门极硬中断。
a4
：
IGBT
关断。
a5
： 故障输出定时器开始工作：故障输出信号的脉冲宽度是由外部电容
CFO
设定。
a6
： 输入
“L”
：
IGBT
处于关断状态。
a7
： 输入
“H”
：
IGBT
处于导通状态，但是在故障输出起作用期间，
IGBT
不导通。
a8
： 正常工作：
IGBT
导通，电流提供给负载。
图
2.
短路电流保护时序图（只适合于低侧）
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士兰微电子
SD20A60FA
说明书
输入信号
保护电路状态
复位
复位
置位
UV
CCR
供电电压
b6
b1
UV
CCD
b3
b4
b2
b7
输出电流
b5
故障输出信号
b1
： 电源电压上升到
UV
CCR
，电路在下一个输入波形来临的时候开始动作。
b2
： 正常动作：
IGBT
开启并加载电流。
b3
： 欠压检测点
(UV
CCD
).
b4
： 不管输入是什么信号，
IGBT
都是关闭状态。
b5
： 开始输出故障指示信号。
b6
： 欠压复位
(UV
CCR
)
。
b7
： 正常工作：
IGBT
导通，并且加载负载电流。
图
3.
欠压保护时序图（低侧）
输入信号
保护电路状态
复位
置位
复位
UV
BSR
供电电压
c5
c1
UV
BSD
c3
c4
c2
c6
输出电流
高电平（无故障信号输出）
故障输出信号
c1
： 电源电压上升到
UVBSR
后，等到下一个输入信号时，电路才开始动作。
c2
： 正常工作：
IGBT
导通，并且加载负载电流。
c3
： 欠压检测
(UVBSD)
。
c4
： 不管控制输入条件如何，
IGBT
都关断，但没有故障输出信号。
c5
： 欠压复位
(UVBSR)
c6
： 正常工作：
IGBT
导通，并且加载负载电流
图
4.
欠压保护时序图（高侧）
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士兰微电子
SD20A60FA
说明书
5V-Line
IPM
R
PF
=4.7k
Ω
100
Ω
100
Ω
100
Ω
IN
UH
, IN
VH
, IN
WH
MCU
IN
UL
, IN
VL
, IN
WL
V
FO
1nF
C
PF
=1nF
1nF
1nF
COM
说明：
每个输入端子的
RC
耦合，要根据
PWM
控制方案及其
PCB
的连线阻抗而改变。
IPM
的输入端有
5K
的下拉电阻，实际使用外部滤波
电阻的时候需注意输入信号在输入端的电压降。
图
5.
推荐的
MCU
输入输出连接电路
R2
15V-Line
D1
R1
单通道
P
0.1µF
V
CC
VB
OUT
IN
22µF
COM VS
驱动输出
V
CC
VB
1µF
OUT
COM V
SL
IN
1000µF
N
说明：
1
、 自举电容的大小需根据
PWM
控制方案而改变；
2
、 自举电阻
R1
的值建议至少
3
倍于
R2
，而
R2
的典型值建议用
5.6
Ω
;
3
、
V
CC
-COM
之间的瓷片电容要求大于
1
μF
，且要求安装地尽量靠近功率模块的管脚位置。
图
6.
推荐的自举电路及参数设置
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士兰微电子
SD20A60FA
说明书
典型应用电路图
R2
15V line
R1
(27)
(26)
D1
D1
D1
(19)
(18)
VB
OUT
VS
VCC
COM
IN
C
BSC
C
BS
C
BS
C
BS
Rin
Rin
Rin
(17)
(20)
WH
VH
UH
Cin
R1
(15)
(14)
VB
OUT
VS
VCC
C
BSC
(25)
COM
IN
M
(13)
(16)
C
DCS
Vdc
Cin
R1
(11)
(10)
VB
OUT
VS
VCC
COM
C
BSC
(24)
(9)
IN
Cin
(12)
5V line
R
F
MCU
(8)
(7)
(6)
C
SC
OUTWL
CSC
R
PF
C
FO
R
SW
(23)
(22)
(21)
CFO
VFO
R
BPF
Fault
Rin
Rin
Rin
(5)
(4)
(3)
OUTVL
INWL
WL
VL
UL
R
SV
INVL
INUL
(2)
(1)
Cin Cin
Cin
C
BPF
OUTUL
V
SL
COM
VCC
C
PF
R
SU
C
SP15
C
SPC15
R
FW
W
相电流
短路保护信号输入
R
FV
R
FU
V
相电流
U
相电流
C
FW
C
FV
C
FU
备注
:
(1)
各个输入管脚的连线尽量短一点，否则可能引起误动作；
(2)
输入信号为高电平有效，在
HVIC
中每个通道的输入端都有一个
5KΩ
的电阻下拉到地；另外可在输入端增加
RC
滤波电路来预防不正确输
入引起的浪涌噪声，
Rin Cin
的时间常数选择在
50
～
150nS
，并且
Cin
不要小于
1nF
（推荐
R
in
=100Ω , C
in
=1nF
）
；
(3)
为防止浪涌损坏，
PN
之间建议加一个高频非感性平缓电容，容值在
0
.1~0.22μF
，电容的连线要尽量短；
(4)
电流检测电阻与
IPM
之间的连线要尽量短，来防止连线电感产生大的浪涌电压损坏
IPM
；
(5) 15V
电源输入端最好加一个至少
7
倍于自举电容
CBS
（自举电容建议大于
1μF
）的滤波电容；
(6)
自举二极管
D1
建议采用耐压大于
600V
的软性快恢复二极管；
(7)
各个外接电容安放得尽量靠近
IPM
的管脚；
(8)
(9)
V
V
FO
输出级开路，需外接
4.7k
Ω
电阻上拉到
5V
电源；
FO
故障输出脉宽
t
FO
取决于
C
FO
，
C
FO
=18.3×10
-6
×t
FO
[F]
，若
C
FOD
= 33 nF
，则
t
FO
= 1.8ms
（典型值
）
；
(10)
在短路保护电路中，请将
RF
、
CSC
的时间常数选定在
1.5~2
μ
s
的范围内，同时
RF
和
CSC
周围的连线要求尽可能的短。
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1.1
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士兰微电子
SD20A60FA
说明书
封装外形图
DIP-27H
单位：
mm
Lead Pitch:± 0.30
A:1.778
B:2.050
0.70
0.70
R0.70
C:2.531
R0.70
Package Center
11.90± 0.30
27.90± 0.30
4.10± 0.30
Package Center
3.10
R1.65
Package Center
Package Center
3
°
~
5
°
(2.306)
(1.553)
(2.760)
(2.760)
5.50
0
40.00± 0.15
44.00
5
.
0
7.90
13.40
2×4.0± 0.30=8.00
19.694±0.30
20.447±0.30
19.240±0.30
19.240±0.30
4×7.62± 0.30=30.48
Package Center
0.70
4-0.80
3-0.80
3-1.30
4-1.30
4-3.20Max
3-2.00Max
声明：
士兰保留说明书的更改权，恕不另行通知！客户在下单前应获取最新版本资料，并验证相关信息是否完整和最
新。
任何半导体产品特定条件下都有一定的失效或发生故障的可能
，
买
方有责任在使用
Silan
产品进行系统设计和整
机制造时遵守安全标准并采取安全措施，以避免潜在失败风险可能造成人身伤害或财产损失情况的发生！
产品提升永无止境，我公司将竭诚为客户提供更优秀的产品！
杭州士兰微电子股份有限公司
版本号：
1.1
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士兰微电子
SD20A60FA
说明书
产品名称：
SD20A60FA
文档类型：
说明书
版
权：
杭州士兰微电子股份有限公司
版
本：
1.1
作
作
者：
者：
陈颜
陈颜
修改记录：
1.
修改
UVBSD VB
S
检测电平、
UVBSR VB
S
复位电平
本：
1.0
修改记录：
版
1.
正式发布版本
杭州士兰微电子股份有限公司
版本号：
1.1
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