用　途

AC100V～200V系、モータ制御インバータ装置

三菱半導体〈インテリジェントパワーモジュール〉

PS21997-4/-4A/-4C/-4Wトランスファーモールド形

絶縁形

PS21997-4

内蔵機能¡P側IGBT用：駆動回路、高圧レベルシフト回路、制御電源電圧低下（UV）保護回路（Fo出力なし）

　単電源駆動用ブートストラップ方式¡N側IGBT用：駆動回路、制御電源電圧低下（UV）保護回路、短絡電流保護（外付けシャント抵抗による）¡Fo出力 ：N側IGBT用短絡電流（SC）保護回路動作時とUV保護回路動作時Fo出力¡入力インタフェース：3V, 5V系対応（ハイアクティブ）¡UL認定済 ：Yellow Card No.E80276

図1. 外形図（PS21997-4） 単位：mm

主回路構成及び定格¡DC入力、三相AC出力インバータ¡600V、30A（フルゲ－トCSTBT内蔵）

2.54 ±0.2

8-0.6

2.5 MIN

0.50.5

0.5

14×2.54(=35.56)

HEAT SINK SIDE

18

3 MIN

12 2-R1.6

0.28

254-C1.2

Type nameLot No.

QRCode

24±0

.5

9.5±

0.5

5.5±

0.5

(1)

TERMINAL CODE

1. (VNC)2. VUFB

3. VVFB

4. VWFB

5. UP

6. VP

7. WP

8. VP1

9. VNC ＊10. UN

11. VN

12. WN

13. VN1

14. FO

15. CIN16. VNC ＊17. NC18. N19. N20. N21. W22. V23. U24. P25. NC

29.2

±0.5

14.4

±0.5

14.4

±0.5

(3.5

)

(3.3

)

HEAT SINK SIDE

0.4

0.4

1.5 ±0.05

3.5

B

0.8

(2.656)

(2.756)

(0~

5°)

(1.2)

(1.2

)

DETAIL A DETAIL B

0.28

1.778 ±0.2

35 ±0.3

20×1.778(=35.56)38 ±0.5

17 1

A

16-0.5

0.51.5 MIN

＊）9, 16ピンのVNC（制御電源GND端子）は、内部で接続されていますのでどちらか一方のみ使用して、他方はオープン状態でご使用ください。

2008年 9月

注）CSTBTは、三菱電機株式会社の登録商標です。

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絶縁形

2

2008年 9月

図3. 制御側千鳥端子仕様外形図（PS21997-4C） 単位：mm

図2. 長尺端子仕様外形図（PS21997-4A） 単位：mm

2.54 ±0.28-0.6

2.5 MIN14×2.54(=35.56)

HEAT SINK SIDE

18

3 MIN

12 2-R1.6

0.2825

4-C1.2

Type nameLot No.

QRCode

24±0

.5

14±0

.5

5.5±

0.5

(1)

TERMINAL CODE

1. (VNC)2. VUFB

3. VVFB

4. VWFB

5. UP

6. VP

7. WP

8. VP1

9. VNC ＊10. UN

11. VN

12. WN

13. VN1

14. FO

15. CIN16. VNC ＊17. NC18. N19. N20. N21. W22. V23. U24. P25. NC

29.4

±0.5

14.4

±0.5

14.4

±0.5

(3.5

)

(3.3

)

HEAT SINK SIDE

0.4

0.4

1.5 ±0.05

3.5

B

0.8

(2.656)

(2.756)

(0~

5°)

(1.2)(1

.2)

DETAIL A DETAIL B

0.28

1.778 ±0.2

35 ±0.3

20×1.778(=35.56)38 ±0.5

17 1

A

16-0.5

1.5 MIN

0.50.50.50.5

2.54 ±0.2

8-0.6

14×2.54(=35.56)

HEAT SINK SIDE

18

3 MIN

12 2-R1.6

0.28

254-C1.2

Type nameLot No.

QRCode

24±0

.5

9.5±

0.5

5.5±

0.5

(1)

TERMINAL CODE

1. (VNC)2. VUFB

3. VVFB

4. VWFB

5. UP

6. VP

7. WP

8. VP1

9. VNC ＊10. UN

11. VN

12. WN

13. VN1

14. FO

15. CIN16. VNC ＊17. NC18. N19. N20. N21. W22. V23. U24. P25. NC

29.2

±0.5

33.7

±0.5 14

.4±0

.5

18.9

±0.5

14.4

±0.5

(3.5

)

HEAT SINK SIDE

0.4

0.4

1.5 ±0.05

3.5B

0.8

DETAIL B

0.281.778 ±0.2

35 ±0.3

20×1.778(=35.56)38 ±0.5

17 1

A

0.4

0.51.5 MIN

(0~

5°)

(0~

5°)

16-0.5

0.5

0.5 (2.656)

(2.756)

(1.2)

(1.2

)

DETAIL A

＊）9, 16ピンのVNC（制御電源GND端子）は、内部で接続されていますのでどちらか一方のみ使用して、他方はオープン状態でご使用ください。

＊）9, 16ピンのVNC（制御電源GND端子）は、内部で接続されていますのでどちらか一方のみ使用して、他方はオープン状態でご使用ください。

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2008年 9月

3

図4. 両側千鳥端子仕様外形図（PS21997-4W） 単位：mm

2.54 ±0.25

7-0.6

2.5 MIN14×2.54(=35.56)

HEAT SINK SIDE

18

3 MIN

12(1

.8)

2-R1.6

0.28

254-C1.2

Type nameLot No.

QRCode

24±0

.5

11±0

.5

5.5±

0.5

(1)

TERMINAL CODE

1. (VNC)2. VUFB

3. VVFB

4. VWFB

5. UP

6. VP

7. WP

8. VP1

9. VNC ＊10. UN

11. VN

12. WN

13. VN1

14. FO

15. CIN16. VNC ＊17. NC18. N19. (N)20. N21. W22. V23. U24. P25. NC

35.2

±0.6

29.2

±0.5

14.4

±0.5

14.4

±0.5

17.4

±0.5

17.4

±0.5

(3.5

)

HEAT SINK SIDE

0.4

1.5 ±0.05

3.5

B

0.8

0.4

0.4

(2.656)

(2.756)(0

~5°

)

(1.2)(1

.2)

DETAIL A DETAIL B

0.28

1.778 ±0.25

35 ±0.3

20×1.778(=35.56)38 ±0.5

17 1

A

16-0.5

0.4

1.5 MIN

(0~

5°)

0.50.5

0.5

＊）9, 16ピンのVNC（制御電源GND端子）は、内部で接続されていますのでどちらか一方のみ使用して、他方はオープン状態でご使用ください。

QRコードは株式会社デンソーウェーブの登録商標です。

図5. DIPIPM応用ブロック図

C1：温度、周波数特性に優れた電解コンデンサ注）この値は応用システムに使われるPWM制御入力方式によって変わります。

C2：0.22～2μF ノイズ除去用の温度、周波数、DCバイアス特性に優れたセラミックコンデンサ（B, R特性など。）

D1：ブートストラップダイオ－ド（VRRM = 600V以上、trr = 100ns以下）D2：ツェナダイオ－ド（24V/1W）

Z：サージアブゾーバC：AC filter （セラミックコンデンサ 2.2～6.5nF）

（コモンモードノイズ対策）

駆動回路

AC 入力

入力回路

レベルシフト

駆動回路

入力回路

レベルシフト

駆動回路

入力回路

レベルシフト

駆動回路

UV回路

入力回路 FO ロジック SC保護回路 UV回路

FOFO出力

N側入力 (PWM)

M

DIPIPM

AC出力

突入防止回路等

(15V)VDVNC

P-side IGBTS

N-side IGBTS

P側入力(PWM)

WVU

C2C1D2D1

P

VNC

N1 N

CIN

Z

Z：ZNR（サージアブゾーバ）C：AC filter（セラミックコンデンサ 2.2~6.5nF）　　（コモンモードノイズ対策）

C

C1C2D2

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4

2008年 9月

最大定格（指定のない場合は、Tj = 25）インバータ部

制御（保護）部

記　号 項　　　　目 条　　　　件 定　　格　　値 単位

注1. DIPIPM内蔵パワーチップ自身の最大瞬時接合温度は150（@TC≦100）ですが、安全動作させるための平均動作接合温度はTj≦125（@TC≦100）と規定します。

VCC

VCC(surge)

VCES

±IC±ICP

PC

Tj

電源電圧電源電圧（サージ）コレクタ・エミッタ間電圧コレクタ電流コレクタ電流（ピーク）コレクタ損失接合温度

P-N 端子間P-N 端子間

TC = 25°CTC = 25°C, 1ms以下TC = 25°C, 1素子当り

（注1）

VVVAAW°C

4505006003060

47.6–20 ~ +125

VVVV

mAV

記　号 項　　　　目 条　　　　件 定　　格　　値 単位VD

VDB

VIN

VFO

IFO

VSC

制御電源電圧制御電源電圧入力電圧エラー出力印加電圧エラー出力電流電流検出入力電圧

VP1-VNC, VN1-VNC 端子間VUFB-U, VVFB-V, VWFB-W端子間UP, VP, WP, UN, VN, WN-VNC端子間FO-VNC端子間FO端子のシンク電流値CIN-VNC端子間

2020

–0.5 ~VD +0.5–0.5 ~VD +0.5

1–0.5 ~VD +0.5

図6. DIPIPM保護回路外部部品例

注1. 上記で推奨する保護回路外部部品定数において、RCフィルタの時定数を1.5～2.0μsの範囲で選定してください。

注2. 配線インダクタンスの影響による保護回路の誤動作を防止するために、A、B、Cの配線をできるだけ短くしてください。

短絡保護機能N側IGBTのライン電流を検知し、RCフィルタを介し保護動作とします。SC基準電圧を超えた電流が発生した場合、N側3相IGBTゲート全てを遮断するとともにエラー出力します。短絡電流保護は非繰り返しですので、エラー出力しましたら、即動作を停止させてください。

駆動回路

駆動回路

短絡保護回路

WVU

B

C

VNC

CIN

A

P

N1 N

C R

シャント抵抗

保護回路外部部品

(注1)

(注2)

DIPIPM

N-side IGBTS

P-side IGBTS 短絡保護レベル

IC (A)

tw (μs)20

コレクタ電流波形

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2008年 9月

5

熱抵抗

電気的特性（指定のない場合は、Tj = 25）インバータ部

2.502.602.201.90—

0.602.651.00

110

V

Vµsµsµsµsµs

mA

VD = VDB = 15VVIN = 5VTj = 25°C, –IC = 30A, VIN = 0V

VCC = 300V, VD = VDB = 15VIC = 30A, Tj = 125°C, VIN = 0 ↔ 5V誘導負荷（上ー下アーム）

VCE = VCES

コレクタ・エミッタ間飽和電圧

FWDi順電圧降下

スイッチング時間

コレクタ・エミッタ間遮断電流

VCE(sat)

VEC

ton

trrtc(on)

toff

tc(off)

ICESTj = 25°CTj = 125°C

———

0.70——————

項　　　　目記　号 測　　定　　条　　件最　大最　小 標　準 単位

規　　格　　値

1.902.001.701.300.300.401.700.40—

IC = 30A, Tj = 25°CIC = 30A, Tj = 125°C

2.1

3.0

°C/W

°C/W

最　小 標　準 最　大

接合・ケース間熱抵抗（注3）

単位項　　　　目記　号 条　　　　件規　　格　　値

——

——

インバータIGBT（1/6 モジュール）インバータFWDi（1/6 モジュール）

Rth(j-c)Q

Rth(j-c)F

注3. DIPIPMと外付けヒートシンクとの接触面には、熱伝導のよいグリースを100～200µm程度、均一になるように塗布の上、規定の締付けトルクにて締め付けることを規定します。（またグリースは使用動作温度範囲内で変質せず、経年変化のないものとします。）ただし、製品放熱面－ヒ－トシンク間の熱抵抗は、締め付けた状態におけるグリースの厚さ、グリースの熱伝導率等により異なります。目安として、グリース厚20µm、グリースの熱伝導率1.0W/m•Kの場合の製品放熱面－ヒ－トシンク間熱抵抗値（1/6モジュール）は0.3/Wとなります。

—

全システム

注2. TCの測定点

DIPIPM

IGBT チップ

パワー端子

FWDiチップ

制御端子

Tc点

放熱面

11.6mm 3mm

記　号 項　　　　目 条　　　　件 定　　格　　値

VCC(PROT)

TC

Tstg

Viso

電源電圧自己保護範囲（短絡）動作モジュール温度保存温度

絶縁耐圧

VD = 13.5~16.5V,インバータ部Tj = 125°Cスタート, 2µs以内非繰り返し

（注2）

正弦波 60Hz, １分間全端子共通－外付けヒートシンク間

400

–20 ~ +100–40 ~ +125

1500

V

°C°C

Vrms

単位

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6

2008年 9月

機械的定格及び特性

注7. 放熱面平面度測定位置

＋ －

＋ －

測定 位置

ヒ－トシンク側

ヒ－トシンク側

4.6mm

17.5mm

—

—

—

——

最　小 標　準 最　大締付けトルク強度

端子引張り強度

端子曲げ強度

質　量放熱面平面度

単位項　　　　目記　号 測　　定　　条　　件

0.59

10

2

—–50

N • m

s

回

gµm

0.78

—

—

—100

—

—

—

10—

取付けネジ M3（注6）荷重　制御端子；4.9N　　　パワー端子；9.8N荷重　制御端子；2.45N　　　パワー端子；4.9N上記荷重にて90度曲げ

規　　格　　値

推奨　0.69N •m

（注7）

準拠規格

—

EIAJ-ED-4701

EIAJ-ED-4701

注6. 取付けネジには平座金（推奨；JIS B1256）を使用してください。

——

制御（保護）部

注4. 短絡保護は下アームのみ動作します。また、SCは定格の1.7倍以下になるように外部抵抗を選定してください。　5. エラー出力は、短絡保護・VD制御電源電圧保護のとき下アームのみ出力します。

2.800.552.800.55—

0.950.531.5012.012.512.513.0—2.6—

—

VP1-VNC, VN1-VNC の総和VD = VDB = 15VVD = VDB = 15VVIN = 5V VUFB-U, VVFB-V, VWFB-W

VP1-VNC, VN1-VNC の総和VD = VDB = 15VVD = VDB = 15VVIN = 0V VUFB-U, VVFB-V, VWFB-WVSC = 0V, FO = 10kΩ 5V プルアップVSC = 1V, IFO = 1mAVD = 15V （注4）VIN = 5V

（注5）

UP, VP, WP, UN, VN, WN-VNC 端子間

回路電流

エラー出力電圧

短絡保護トリップレベル入力電流

制御電源電圧低下保護

エラー出力パルス幅入力オンしきい電圧入力オフしきい電圧入力しきい値ヒステリシス電圧

mAmAmAmAVVV

mAVVVVµsVV

V

ID

VFOH

VFOL

VSC(ref)

IINUVDBt

UVDBr

UVDt

UVDr

tFO

Vth(on)

Vth(off)

Vth(hys)

————4.9—

0.430.7010.010.510.310.840—0.8

0.35

項　　　　目記　号最　大最　小 標　準 単位

規　　格　　値

——————

0.481.00—————2.11.3

0.65

Tj < 125°C

トリップレベルリセットレベルトリップレベルリセットレベル

測　　定　　条　　件

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2008年 9月

7

図7. 許容最小入力パルス幅PWIN(off)以下の信号を印可した場合の出力動作（P側のみ）

P-N端子間VP1-VNC, VN1-VNC端子間VUFB-U, VVFB-V, VWFB-W端子間

各アーム段入力に対応, TC < 100°C

VCC = 300V, VD = VDB = 15V,P.F = 0.8,正弦波出力,TC < 100°C, Tj < 125°C （注8）

（注9）200 < VCC < 350V,13.5 < VD < 16.5V,13.0 < VDB < 18.5V,–20°C < TC < 100°C,Nライン配線インダクタンス10nH以下（注10）VNC-N端子間の電位差, サージ電圧含む

推奨使用条件

40016.518.5

1—

15.0

—

—

—

5.0

VVV

V/µsµs

Arms

µs

V

電源電圧制御電源電圧制御電源電圧制御電源電圧変動率上下アーム休止時間

許容実効電流

許容最小入力パルス幅

VNC端子変動

VCC

VD

VDB

tdead

IO

PWIN(on)

PWIN(off)

VNC

013.513.0

–12.0

—

—

0.5

1.5

3.0

–5.0

項　　　　目記　号 測　　定　　条　　件最　大最　小 標　準 単位

規　　格　　値

30015.015.0——

—

—

—

—

—

—

∆VD, ∆VDB

注8. 許容実効電流に関しては、使用条件によって変わります。　9. PWIN(on)以下のパルス幅の入力オン信号には出力が応答しないことがあります。　10. PWIN(off)以下のパルス幅の入力オフ信号には出力が応答しない、またはP側のみターンオン時間が大きくなる（4μs程度以下）場合があります。ただし、こ

の場合においても入力オンの状態にて出力オフの状態を維持し続けることはありません。詳細は図7のタイミング図を参照ください。また、Nライン配線インダクタンスについては図11の外付けシャント抵抗周辺配線応用例を参照ください。

fPWM = 5kHz

fPWM = 15kHz

TC < 100°C, Tj < 125°C 20 kHzPWM制御入力信号fPWM — —

定格電流以下

定格電流～定格電流の1.7倍

実線…オフパルス幅＞PWIN(off)の場合 破線…オフパルス幅＜PWIN(off)の場合 　(t1=通常のターンオン時間)

P側制御入力

出力電流 Ic

内部IGBTゲート

t1t2

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8

2008年 9月

図8. 内部回路図

UOUT

VOUT

UOUT

VVS

WOUT

VWS

VOUT

WOUT

VNO

GND

Fo

WN

VN

UN

VCC

HVIC

LVIC

CIN

CIN

N

W

V

U

P

COM

VUB

VUS

VCC

VVB

VP

VWB

WP

Fo

WN

VN

UN

WP

VP

UP UP

VNC

VN1

VP1

VVFB

VWFB

VNC

VUFB

IGBT1

IGBT2

IGBT3

IGBT4

IGBT5

IGBT6

Di1

Di2

Di3

Di4

Di5

Di6

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2008年 9月

9

図9. 保護動作シーケンス

B. 制御電源電圧低下保護動作シーケンス（N側、UVD）

b1. 制御電源電圧VDがリセット電圧（UVDr）まで上昇‥‥次の入力より通常動作開始b2. 正常動作=IGBTオン=出力電流有りb3. 制御電源電圧VDがトリップ電圧（UVDt）まで低下b4. 全N側IGBTオフ‥‥制御入力の状態に関らずオフb5. Fo出力（40μs（min）以上　制御電源電圧が復帰するまでの間出力）b6. 制御電源電圧VDがリセット電圧（UVDr）まで復帰b7. Fo出力完了後の次のオン信号（L→H）の入力からIGBTはオン

A. SC動作シーケンス（N側のみ）‥‥外付けシャント抵抗、RC時定数回路による保護

a1. 正常動作=IGBTオン=出力電流有りa2. 過電流検出（SCトリガ）‥‥RC時定数回路で最適遮断時間を設定（1.5～2.0μs）a3. 全N側IGBTゲートをハード遮断a4. 全N側IGBTをオフa5. Fo出力（40μs（min））a6. 入力 “L”IGBT：オフa7. 入力 “H”しかし、Fo出力中は、IGBTはオフ状態を継続a8. Fo出力完了後の次のオン信号（L→H）の入力からIGBTはオン

SC基準電圧

RC時定数回路によるDELAY

保護回路状態

N側制御入力

a5

a8a4

a3

a1

a2SC

RESETSET

a7a6

エラー出力 Fo

シャント抵抗間 　　センス電圧

出力電流 Ic

内部IGBTゲート

エラー出力 Fo

出力電流 Ic

制御電源電圧 VD

保護回路状態

制御入力

b1

b2

b3

b4

b5

RESETRESET

UVDt

UVDr

SET

b6

b7

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10

2008年 9月

C. 制御電源電圧低下保護動作シーケンス（P側、UVDB）

c1. 制御電源電圧VDBがリセット電圧（UVDBr）まで上昇‥‥次の入力より通常動作開始c2. 正常動作=IGBTオン=出力電流有りc3. 制御電源電圧VDBがトリップ電圧（UVDBt）まで低下c4. IGBTオフ‥‥制御入力に関らずオフ、Fo出力はなしc5. 制御電源電圧VDBがリセット電圧（UVDBr）まで復帰c6. Fo出力完了後の次のオン信号（L→H）の入力からIGBTはオン

注. 入力のRCカップリングは、応用システムに使われるPWM制御入力方式、入力配線パターンにより変わります。DIPIPM入力信号部はIC内部で3.3kΩ（min）の抵抗プルダウンを行っています。入力信号ラインに抵抗を挿入される場合は、DIPIPMの入力しきい値を満足する設定としてください。

図10. 制御端子応用例

MCU

10kΩ

3.3kΩ(min)

UP,VP,WP,UN,VN,WN

VNC(Logic)

Fo

DIPIPM

5V系

エラー出力 Fo

出力電流 Ic

制御電源電圧 VDB

保護回路状態

制御入力

c6

c1

c2 c4

c5c3

RESET

UVDBt

UVDBr

SETRESET

ハイレベル出力(Fo出力なし)

図11. 外付けシャント抵抗周辺配線応用例

N

VNC

DIPIPM

シャント抵抗

幅 3mm、厚み 100µmの銅パターンで 長さ17mmを目安としてください

配線インダクタンス10nH以下としてください

VNCからのGND配線はシャント 抵抗直近に接続ください

三菱半導体〈インテリジェントパワーモジュール〉

PS21997-4/-4A/-4C/-4Wトランスファーモールド形

絶縁形

2008年 9月

11

図12. 外部応用回路例

この配線はU,V,W端子部にて、すぐにモータ主配線と分岐して配線してください

WOUT

VOUT

C3

C2 C2C2 C1 C1 C1

UOUT

WP

VWB

VP

VVB

15V系

5V系

UP

COM

UOUT

VOUT

WOUT

GND

Fo

WN

VN

VCC

C

B

A

R1

N1

C4 シャント抵抗

CIN

N

W

V

U

P

VWS

VVS

VUS

VUBVCC

Fo

WN

VN

UNUN

WP

VP

UP

VNC

VNC

VN1

VP1

VUFB VVFB VWFB

C3

MC

U

GND配線の引き回しは入力信号に ノイズを発生させ、IGBTの誤動作の 原因になります

この配線が長いとSCレベルの変動が 大きくなりSCが誤動作します

HVIC

LVIC

M

この配線が長いとアーム短絡 を起こす可能性があります

注1. 入力信号はハイアクティブです。IC内部で3.3kΩ（min）の抵抗でプルダウンしています。誤動作防止のため、入力信号配線はできるだけ短く配線してください。誤動作防止のためRCフィルタを挿入する場合は、入力のしきい値電圧を満足するように設定してください。

　2. 専用HVICを採用しているため、絶縁素子は不要であり、MCUに直接接続することができます。　3. FO端子はオープンドレインです。10kΩ程度の抵抗で5V電源のプラス側へプルアップしてご使用ください。　4. A, B, Cの配線はIGBTの動作に大きな悪影響をもたらすため、配線はできるだけ短く配線してください。　5. 外部保護回路部のR1C4による時定数は、IGBTが2μs以下で遮断するように設定してください。また、遮断時間は、配線パターンによって変わります。

R1, C4は温度補償用などバラツキの小さいものを推奨します。　6. 各コンデンサはDIPIPMの端子近傍に設置してください。C1は、温度特性、周波数特性の優れた電解コンデンサ、C2, C3（0.22～2μF）はノイズ除去用の

温度、周波数、DCバイアス特性に優れたセラミックコンデンサを推奨します。（B, R特性など）　7. サージ電圧による耐圧破壊を防止するために、平滑コンデンサとP, N1端子間の配線はできるだけ短くしてください。また、P-N1端子間に0.1～0.22μF程

度のスナバコンデンサを挿入してください。　8. VNC端子は、9ピン、16ピンの2ヶ所有りますが、内部で接続されていますので、外部ではどちらか一方のみ接続し、他方はオープン状態で使用してくだ

さい。　9. 制御電源へのサージ電圧吸収用にツェナダイオード（ツェナ電圧24V、許容損失1W程度）を制御電源端子間近傍に接続することをお奨めします。　10. 制御側電源GNDとパワー側GNDの配線を共通のベタ配線で配線すると大電流が流れるパワーGNDの変動の影響を受け誤動作の可能性がありますので、制

御側電源GNDとパワー側GNDの配線は、N1点にて一点接続としてください。　11. ブートストラップダイオードには耐圧600V以上の高速リカバリー（trr = 100ns以下）品を使用してください。

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