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PM150CLA060_05

器件型号:PM150CLA060_05
厂商名称:Mitsubishi Electric
厂商官网:http://www.mitsubishielectric.com/semiconductors/
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PM150CLA060_05器件文档内容

                                                                                                MITSUBISHI

                                                                                                      PM150CLA060

                                                                                                                                       FLAT-BASE TYPE
                                                                                                                                INSULATED PACKAGE

PM150CLA060

                                                                                                FEATURE
                                                                                                a) Adopting new 5th generation IGBT (CSTBT) chip, which

                                                                                                   performance is improved by 1m fine rule process.
                                                                                                   For example, typical Vce(sat)=1.5V @Tj=125C
                                                                                                b) I adopt the over-temperature conservation by Tj detection of
                                                                                                   CSTBT chip, and error output is possible from all each con-
                                                                                                   servation upper and lower arm of IPM.
                                                                                                c) New small package
                                                                                                   Reduce the package size by 10%, thickness by 22% from
                                                                                                   S-DASH series.
                                                                                                 3 150A, 600V Current-sense IGBT type inverter
                                                                                                 Monolithic gate drive & protection logic
                                                                                                 Detection, protection & status indication circuits for, short-
                                                                                                   circuit, over-temperature & under-voltage (P-Fo available
                                                                                                   from upper arm devices)
                                                                                                 Acoustic noise-less 15kW/18.5kW class inverter application
                                                                                                 UL Recognized Yellow Card No.E80276(N)

                                                                                                                                        File No.E80271

APPLICATION
General purpose inverter, servo drives and other motor controls

PACKAGE OUTLINES                                                                                                          Dimensions in mm

                     11                                            120                                                       16
                             7                                                                                                          3
                                                                   106
                       19.75
                                19.75 3.25 16                 16           16      15.25
                                                  3-2                              6-2
                                                              3-2       3-2                     2-5.5
                                                                                                MOUNTING HOLES

17.5                 N                                                                                             2-2.5
      12

14.5 17.5                                           1      5       9           13  19           32
                                                                                                      55
                     P

                                                 B     U                V          W

6-M5 NUTS            10.75                                                                      13.5
                              32.75                                                                         11.75

                                                                                            12                            22        +    1
                                                                                   23                                                   0.5

12 (SCREWING DEPTH)                                    23          23
      7
                                                                                                                          Terminal code

                                                              19-s0.5                                                      1. VUPC       11. WP
                                                                                                                           2. UFO        12. VWP1
                                                                                                13                         3. UP         13. VNC
                                                                                                      31                   4. VUP1       14. VN1
                                                                                                                           5. VVPC       15. NC
                                                                                                                           6. VFO        16. UN
                                                                                                                           7. VP         17. VN
                                                                                                                           8. VVP1       18. WN
                                                                                                                           9. VWPC       19. Fo
                                                                                                                          10. WFO

                                                                                                                                                   May 2005
                                                                              MITSUBISHI

                                                                                                  PM150CLA060

                                                                                                                     FLAT-BASE TYPE
                                                                                                              INSULATED PACKAGE

INTERNAL FUNCTIONS BLOCK DIAGRAM

                                                                                    WP VWP1      VP  VVP1         UP VUP1
                                                                              VWPC WFO                      VUPC UFO
      NC Fo      VNC WN       VN1    VN                UN                                    VVPC VFO

        1.5k                                                                     1.5k                1.5k               1.5k

                 Gnd In Fo Vcc       Gnd In Fo Vcc  Gnd In Fo Vcc             Gnd In Fo Vcc  Gnd In Fo Vcc  Gnd In Fo Vcc

                 Gnd Si Out OT Gnd Si Out OT Gnd Si Out OT Gnd Si Out OT Gnd Si Out OT Gnd Si Out OT

             NC                                     N                         W              V              U                 P

MAXIMUM RATINGS (Tj = 25C, unless otherwise noted)
INVERTER PART

Symbol               Parameter                                     Condition                                Ratings              Unit
VCES    Collector-Emitter Voltage    VD = 15V, VCIN = 15V
IC     Collector Current            TC = 25C                                                              600                  V
ICP    Collector Current (Peak)     TC = 25C
PC      Collector Dissipation        TC = 25C                                                              150                  A
Tj      Junction Temperature
                                                                                                            300                  A

                                                                                       (Note-1)             625                  W

                                                                                                            20 ~ +150           C

CONTROL PART

Symbol           Parameter                                         Condition                                Ratings              Unit
                                     Applied between : VUP1-VUPC
VD      Supply Voltage                                                                                      20                   V
                                                              VVP1-VVPC, VWP1-VWPC, VN1-VNC
VCIN    Input Voltage                Applied between : UP-VUPC, VP-VVPC                                     20                   V

VFO     Fault Output Supply Voltage                           WP-VWPC, UN VN WN-VNC                     20                   V
                                     Applied between : UFO-VUPC, VFO-VVPC, WFO-VWPC
IFO     Fault Output Current                                                                                20                   mA
                                                              FO-VNC
                                     Sink current at UFO, VFO, WFO, FO terminals

                                                                                                                                 May 2005
                                                                            MITSUBISHI

                                                                                                PM150CLA060

                                                                                                                   FLAT-BASE TYPE
                                                                                                            INSULATED PACKAGE

TOTAL SYSTEM

Symbol                  Parameter                                     Condition                                       Ratings          Unit
            Supply Voltage Protected by  VD = 13.5 ~ 16.5V, Inverter Part,
VCC(PROT)   SC                           Tj = +125C Start                                                                400             V
            Supply Voltage (Surge)       Applied between : P-N, Surge value
VCC(surge)  Storage Temperature                                                                                           500            V
Tstg        Isolation Voltage            60Hz, Sinusoidal, Charged part to Base, AC 1 min.                           40 ~ +125          C
Viso                                                                                                                                    Vrms
                                                                                                                         2500

THERMAL RESISTANCES

Symbol           Parameter                                    Condition                      Min.                    Limits      Max.   Unit
                                                                            (Note-1) --                               Typ.       0.20*  C/W
Rth(j-c)Q   Junction to case Thermal     Inverter IGBT (per 1 element)      (Note-1) --                                --        0.33*
Rth(j-c)F   Resistances                  Inverter FWDi (per 1 element)                                                 --
                                         Case to fin, (per 1 module)        (Note-1)             --                              0.038
Rth(c-f)    Contact Thermal Resistance   Thermal grease applied                                                        --

* If you use this value, Rth(f-a) should be measured just under the chips.

(Note-1) Tc (under the chip) measurement point is below.                                             (unit : mm)
                                                                                                       WN
            arm  UP                 VP   WP                     UN                VN
                                                          IGBT FWDi         IGBT FWDi            IGBT FWDi
axis             IGBT FWDi IGBT FWDi IGBT FWDi            39.3 39.3         54.0 54.0            76.0 76.0
                                                           5.7 4.4          5.7 4.4             5.7 4.4
      X          28.3 28.3 65.0 65.0 87.0 87.0

      Y          7.7 2.4 7.7 2.4 7.7 2.4

                                                    Bottom view

ELECTRICAL CHARACTERISTICS (Tj = 25C, unless otherwise noted)
INVERTER PART

Symbol                  Parameter                            Condition                                              Limits                  Unit
            Collector-Emitter                                                                                  Min.   Typ.       Max.
VCE(sat)    Saturation Voltage                                                                                        1.6
            FWDi Forward Voltage         VD = 15V, IC = 150A                Tj = 25C            --                   1.5        2.1    V
VEC                                                                                                                   2.2
ton         Switching Time               VCIN = 0V                          (Fig. 1) Tj = 125C  --                   1.0        2.0
trr                                                                                                                   0.2
tc(on)      Collector-Emitter            IC = 150A, VD = 15V, VCIN = 15V   (Fig. 2) --                               0.4        3.3    V
toff        Cutoff Current                                                                                            1.2
tc(off)                                  VD = 15V, VCIN = 0V15V                                  0.5                  0.5        2.4
                                         VCC = 300V, IC = 150A                                                         --
ICES                                     Tj = 125C                                              --                    --        0.4
                                         Inductive Load
                                                                                                 --                              1.0    s

                                                                            (Fig. 3,4)           --                              2.5

                                                                                                 --                              1.0

                                         VCE = VCES, VCIN = 15V             Tj = 25C            --                              1      mA
                                                                            (Fig. 5) Tj = 125C
                                                                                                 --                              10

                                                                                                                                        May 2005
                                                                             MITSUBISHI

                                                                                                 PM150CLA060

                                                                                                                    FLAT-BASE TYPE
                                                                                                             INSULATED PACKAGE

CONTROL PART

Symbol            Parameter                                     Condition                                  Limits    Max. Unit

                                                                                                 Min.      Typ.

ID         Circuit Current              VD = 15V, VCIN = 15V                        VN1-VNC      --        15        25    mA

                                                                                    V*P1-V*PC    --            5     10

Vth(ON) Input ON Threshold Voltage Applied between : UP-VUPC, VP-VVPC, WP-VWPC                   1.2       1.5       1.8   V

Vth(OFF) Input OFF Threshold Voltage                            UN VN WN-VNC                 1.7       2.0       2.3

SC         Short Circuit Trip Level     20  Tj  125C, VD = 15V                    (Fig. 3,6) 300         --        --    A

toff(SC)   Short Circuit Current Delay  VD = 15V                                    (Fig. 3,6) --          0.2       --    s
           Time

OT                                                    VD = 15V                      Trip level   135       145       --    C
           Over Temperature Protection                                              Reset level
OTr                                     Detect Tj of IGBT chip                                   --        125       --

UV         Supply Circuit Under-Voltage 20  Tj  125C                              Trip level   11.5      12.0 12.5       V
                                                                                    Reset level
UVr        Protection                                                                            --        12.5      --

IFO(H)     Fault Output Current         VD = 15V, VFO = 15V                         (Note-2)     --        --        0.01  mA
IFO(L)
                                                                                                 --        10        15

tFO        Minimum Fault Output Pulse   VD = 15V                                    (Note-2)     1.0       1.8       --    ms

           Width

(Note-2) Fault output is given only when the internal SC, OT & UV protections schemes of either upper or lower arm device operate to
            protect it.

MECHANICAL RATINGS AND CHARACTERISTICS

Symbol                  Parameter                               Condition                                  Limits                 Unit
                                                                    --                                               Max.
   --      Mounting torque                                                                       Min.      Typ.
   --      Mounting torque
   --      Weight                       Main terminal                               screw : M5   2.5       3.0       3.5 N m
                                        Mounting part
                                                                                    screw : M5   2.5       3.0       3.5 N m

                                                                                                 --        380       --    g

RECOMMENDED CONDITIONS FOR USE

Symbol            Parameter                                     Condition                        Recommended value         Unit

VCC        Supply Voltage               Applied across P-N terminals                                        400            V

VD         Control Supply Voltage       Applied between : VUP1-VUPC, VVP1-VVPC                             15 1.5        V

                                                                VWP1-VWPC, VN1-VNC  (Note-3)

VCIN(ON)   Input ON Voltage             Applied between : UP-VUPC, VP-VVPC, WP-VWPC                         0.8            V
VCIN(OFF)  Input OFF Voltage                                     UN VN WN-VNC
fPWM       PWM Input Frequency                                                                              9.0
           Arm Shoot-through
tdead      Blocking Time                Using Application Circuit of Fig. 8                                 20             kHz

                                        For IPM's each input signals                (Fig. 7)                2.0            s

(Note-3) With ripple satisfying the following conditions: dv/dt swing  5V/s, Variation  2V peak to peak

                                                                                                                           May 2005
                                                                                          MITSUBISHI

                                                                                                              PM150CLA060

                                                                                                                                 FLAT-BASE TYPE
                                                                                                                          INSULATED PACKAGE

PRECAUTIONS FOR TESTING
1. Before appling any control supply voltage (VD), the input terminals should be pulled up by resistores, etc. to their corre-

   sponding supply voltage and each input signal should be kept off state.
   After this, the specified ON and OFF level setting for each input signal should be done.
2. When performing "SC" tests, the turn-off surge voltage spike at the corresponding protection operation should not be al-
   lowed to rise above VCES rating of the device.
   (These test should not be done by using a curve tracer or its equivalent.)

                            P, (U,V,W)                                                                        P, (U,V,W)

                        IN                                                                     IN

                        Fo             V                       Ic          VCIN                Fo                           V           Ic

VCIN                                                                       (15V)

(0V)

       VD (all) U,V,W, (N)                                                                   VD (all) U,V,W, (N)
       Fig. 1 VCE(sat) Test                                                                    Fig. 2 VEC Test

a) Lower Arm Switching

       Signal input                Fo                  P                                               trr                                           VCE
                                                                                                                                             90%
VCIN                                                   U,V,W                                                  Irr              Ic
                                                                       CS
(15V) (Upper Arm)

                                                                           Vcc

VCIN   Signal input Fo                                                                            90%

       (Lower Arm)

b) Upper Arm Switching VD (all)                        N                                       10%             10%               10%                10%
                                                                                                              tc(on)           tc(off)             tf
                                                                   Ic

                                                       P

                                   Fo

VCIN   Signal input                                                                    VCIN
       (Upper Arm)
                                          U,V,W
                                                                           Vcc
                                                                   CS                  td(on)          tr                      td(off)

VCIN                          Fo                                                         (ton= td(on) + tr)                       (toff= td(off) + tf)
(15V)  Signal input
       (Lower Arm)

                                                       N

                            VD (all)                            Ic

Fig. 3 Switching time and SC test circuit                                                      Fig. 4 Switching time test waveform

                            P, (U,V,W)                                                    VCIN                      Short Circuit Current
                                                    A                                         Ic
                                                                                                                    Constant Current
       IN                                                                                                                                      SC

VCIN   Fo                                                 Pulse VCE
(15V)

                     U,V,W, (N)                                                                Fo
       VD (all)                                                                                                   toff(SC)

         Fig. 5 ICES Test

                                                                                                       Fig. 6 SC test waveform

       IPM' input signal VCIN

       (Upper Arm)                                        1.5V                  2V                            1.5V                      t
               0V

       IPM' input signal VCIN                          2V                           1.5V               2V                               t
             (Lower Arm)
                     0V                                 tdead

                                                                                tdead                  tdead

       1.5V: Input on threshold voltage Vth(on) typical value, 2V: Input off threshold voltage Vth(off) typical value

                                   Fig. 7 Dead time measurement point example

                                                                                                                                                          May 2005
                                                                      MITSUBISHI

                                                                                          PM150CLA060

                                                                                                             FLAT-BASE TYPE
                                                                                                      INSULATED PACKAGE

                           20k 10       VUP1         Vcc OT         P
                      0.1                  UFo 1.5k           OUT
VD  IF                                        UP                                               +
                                                       Fo                                      
                                          VUPC                    Si
                                                                      U
                                          VVP1         In
                                            VFo 1.5k
                                              VP       GND GND

                                          VVPC         Vcc OT
                                                           OUT

VD                                                     Fo  Si

                                                       In             V

                                                       GND GND                                    M

                                           VWP1        Vcc OT
                                             WFo 1.5k          OUT
                                              WP
VD                                                     Fo  Si
                                          VWPC
                                                      In             W
                  IF  20k
                                  10                  GND GND
                                             UN
                                                                 OT
                      0.1                             Vcc OUT
                                                       Fo

                                                                  Si
                                                       In

                                                       GND GND

                                                                      N

                      20k                                  OT

                                    10               Vcc OUT

        IF                                VN           Fo  Si

                                                       In

                      0.1                             GND GND

                      20k                 VN1          Vcc OT
                                                       Fo OUT
                                    10
                                                                  Si
VD      IF                                WN           In

                      0.1                VNC          GND GND        NC

    5V 1k                                 NC
                                          Fo 1.5k

                                                                 : Interface which is the same as the U-phase

                                                                Fig. 8 Application Example Circuit

NOTES FOR STABLE AND SAFE OPERATION ;

Design the PCB pattern to minimize wiring length between opto-coupler and IPM's input terminal, and also to minimize the

  stray capacity between the input and output wirings of opto-coupler.

Connect low impedance capacitor between the Vcc and GND terminal of each fast switching opto-coupler.
Fast switching opto-couplers: tPLH, tPHL  0.8s, Use High CMR type.
Slow switching opto-coupler: CTR > 100%
Use 4 isolated control power supplies (VD). Also, care should be taken to minimize the instantaneous voltage charge of the

  power supply.

Make inductance of DC bus line as small as possible, and minimize surge voltage using snubber capacitor between P and N
  terminal.

Use line noise filter capacitor (ex. 4.7nF) between each input AC line and ground to reject common-mode noise from AC line
  and improve noise immunity of the system.

                                                                                                                                                                              May 2005
                                                                                                                                         MITSUBISHI

                                                                                                                                                             PM150CLA060

                                                                                                                                                                                FLAT-BASE TYPE
                                                                                                                                                                         INSULATED PACKAGE

PERFORMANCE CURVES

                                                OUTPUT CHARACTERISTICS                      COLLECTOR-EMITTER                                 COLLECTOR-EMITTER SATURATION
                                                 (INVERTER PART TYPICAL)                     SATURATION VOLTAGE VCE (sat) (V)              VOLTAGE (VS. Ic) CHARACTERISTICS

                                     200                                                                                                            (INVERTER PART TYPICAL)
                                             Tj = 25C                                                                                     2

COLLECTOR CURRENT IC (A)                                                  15V                                                                   VD = 15V

                                     150                 VD = 17V                                                                        1.5

                                                                             13V

                                     100                                                                                                 1

                                     50                                                                                                  0.5

                                                                                                                                                                          Tj = 25C

                                                                                                                                                                          Tj = 125C

                                     0    0  0.5             1          1.5          2                                                   0     0          50            100          150

                                     COLLECTOR-EMITTER VOLTAGE VCE (V)                                                                             COLLECTOR CURRENT IC (A)

                                       COLLECTOR-EMITTER SATURATION                                                                            SWITCHING TIME CHARACTERISTICS
                                      VOLTAGE (VS. VD) CHARACTERISTICS
                                                                                                                                                          (TYPICAL)
                                             (INVERTER PART TYPICAL)
COLLECTOR-EMITTER                    2                                                                                                   101
   SATURATION VOLTAGE VCE (sat) (V)
                                                                                            SWITCHING TIME tc(on), tc(off) (s)          7 VCC = 300V
                                                                                                                                         5 VD = 15V
                                                                                                                                                   Tj = 25C
                                     1.5                                                                                                 4

                                                                                                                                         3         Tj = 125C

                                                                                                                                         2 Inductive load

                                     1                                                                                                    100                   tc(on)
                                                                                                                                              7
                                                                                                                                              5                              tc(off)
                                                                                                                                              4
                                     0.5                                                                                                      3                                     tc(on)
                                                                        IC = 150A                                                             2                            tc(off)
                                                                                Tj = 25C
                                                                                Tj = 125C                                               101             2 3 4 5 7 102 2 3
                                                                                                                                               4 5 7 101
                                       0
                                        12 13 14 15 16 17 18                                                                                       COLLECTOR CURRENT IC (A)

                                          CONTROL SUPPLY VOLTAGE VD (V)

                                          SWITCHING TIME CHARACTERISTICS                                                                 SWITCHING LOSS CHARACTERISTICS

                                                         (TYPICAL)                          SWITCHING LOSS ESW(on), ESW(off) (mJ/pulse)                   (TYPICAL)

                                     101     VCC = 300V                                                                                  101                    ESW(off)

                                     7 VD = 15V                                                                                          7

SWITCHING TIME ton, toff (s)        5       Tj = 25C                                                                                   5
                                     4                                                                                                   4

                                     3       Tj = 125C                                                                                  3         ESW(on)                   ESW(on)

                                             Inductive load                                                                              2

                                     2                             ton         toff

                                     100                                                                                                 100                             ESW(off)
                                                                                                                                            7
                                     7                              toff                                                                    5                         VCC = 300V
                                                                                                                                            4                         VD = 15V
                                     5                                                                                                      3
                                                                                                                                                                              Tj = 25C
                                     4                                                                                                      2                                 Tj = 125C
                                                                                                                                                                      Inductive load
                                     3
                                                                                                                                                                2 3 4 5 7 102 2 3
                                     2                                                                                                   101
                                                                                                                                              7
                                     101                2 3 4 5 7 102         23                                                             5    3 4 5 7 101
                                           4 5 7 101                                                                                          4
                                                                                                                                                2

                                             COLLECTOR CURRENT IC (A)                                                                              COLLECTOR CURRENT IC (A)

                                                                                                                                                                                            May 2005
                                                                                                                              MITSUBISHI

                                                                                                                                                  PM150CLA060

                                                                                                                                                                     FLAT-BASE TYPE
                                                                                                                                                              INSULATED PACKAGE

                                        DIODE FORWARD CHARACTERISTICS                                                         DIODE REVERSE RECOVERY CHARACTERISTICS
                                               (INVERTER PART TYPICAL)
COLLECTOR RECOVERY CURRENT IC (A)                                                                                                                (TYPICAL)
                                    103
                                       7 VD = 15V                                           REVERSE RECOVERY TIME trr (s)    100                                              102                       REVERSE RECOVERY CURRENT lrr (A)
                                       5
                                       4                                                                                      7                                                7
                                       3
                                       2                                                                                      5                              Irr               5
                                                                                                                              4                                                4

                                                                                                                              3                                                3

                                    102                                                                                       2                                                2
                                       7
                                       5                                                                                      101                             trr 101
                                       4                                                                                           7                                   7
                                       3                                                                                           5
                                                                                                                                   4
                                       2                                                                                           3
                                                                                                                                   2
                                    101                                                                                                            VCC = 300V                  5
                                                                                                                              102                                             4
                                    7                                                                                               2 3 4 5 7 101  VD = 15V
                                    5                                                                                                                                          3
                                    4
                                    3                                                                                                                        Tj = 25C
                                    2                       Tj = 25C                                                                                        Tj = 125C        2
                                                            Tj = 125C
                                                                                                                                                          Inductive load
                                    100   0  0.5  1  1.5    2  2.5                                                                                                                100

                                                                                                                                                   2 3 4 5 7 102 2 3

                                    EMITTER-COLLECTOR VOLTAGE VEC (V)                                                         COLLECTOR RECOVERY CURRENT IC (A)

                                              ID VS. fc CHARACTERISTICS                     NORMALIZED TRANSIENT                              TRANSIENT THERMAL
                                                           (TYPICAL)                           THERMAL IMPEDANCE Zth (j c)          IMPEDANCE CHARACTERISTICS

                                    50                                                                                                           (INVERTER PART)
                                          VD = 15V
                                          Tj = 25C                                                                           100
                                                                                                                                 7
                                    40                                                                                           5

                                                                                    N-side                                    3
                                                                                                                              2
                                    30
ID (mA)                                                                                                                       101
                                                                                                                                   7
                                                                                                                                   5

                                    20                                                                                        3
                                                                                    P-side                                    2

                                    10                                                                                        102 Single Pulse
                                                                                                                              7
                                                                                                                              5       IGBT Part;

                                                                                                                              3       Per unit base = Rth(j c)Q = 0.20C/ W
                                                                                                                              2       FWDi Part;
                                                                                                                                      Per unit base = Rth(j c)F = 0.33C/ W
                                    0                                                                                         1031052 3 5 71042 3 5 71032 3 5 71022 3 5 71012 3 5 7100 2 3 5 7101
                                          0  5    10 15 20 25

                                                  fc (kHz)                                                                                         TIME (s)

                                                                                                                                                                                                         May 2005
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