保护功能和工作时序 -总结-

保护功能和工作时序 -总结-

本系列文章以ROHM第3代IGBT IPM“BM6337xS-xx系列”和“BM6357xS-xx系列”为例,介绍了下面汇总的IGBT IPM的保护功能和工作时序。另外还介绍过外置元器件常数的计算方法等内容,希望这些能够成为大家进行设计时的参考资料。

如果要基于分立式(独立)IGBT器件、通过外电路实现这些保护功能,将需要非常复杂的电路设计、大量元器件、较大的电路板面积,以及实际验证测试与评估,这些要付出巨大的工作量,可以说难以成为现实可行的方案。IPM不仅具备应用产品所需的基本功能,而且封装体积小巧,这正是采用IPM方案的重要优势所在。

本文作为总结篇,再次列出本系列文章作为示例使用的“BM6337xS-xx/BM6357xS-xx系列”的一览表及对应的产品规格书链接。另外,还将一并列出作为上述文章参考的应用指南及其下载链接。

系列 机型 额定值
具有温度输出功能
以及过热保护功能
BM63373S-VA / BM63373S-VC 10A/600V
BM63374S-VA / BM63374S-VC 15A/600V
BM63375S-VA / BM63375S-VC 20A/600V
BM63377S-VA / BM63377S-VC 30A/600V
具有温度输出功能 BM63573S-VA / BM63573S-VC 10A/600V
BM63574S-VA / BM63574S-VC 15A/600V
BM63575S-VA / BM63575S-VC 20A/600V
BM63577S-VA / BM63577S-VC 30A/600V

※ -VA:加长型,-VC:控制侧交错型

■搭载600V IGBT的第3代智能功率模块(IPM) BM6337xS、BM6357xS系列 应用指南
https://rohmfs-rohm-com-cn.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/en/products/databook/applinote/discrete/ipm/gen3_igbt-ipm_bm63x_series_an-e.pdf

以下是本系列文章各篇的关键要点汇总。

IGBT IPM:保护功能和工作时序

文的关键要点

・以BM6337xS-xx和BM6357x-xx系列为例,介绍IGBT IPM的保护功能和工作时序。

・在了解保护功能的同时,还需要了解工作时序和外置元器件常数的计算方法等。

IGBT IPM的短路电流保护功能(SCP)

本文的关键要点

・短路电流保护功能(SCP)是通过在IPM外部连接分流电阻并将电阻产生的电压反馈至CIN引脚电路的功能。

・CIN引脚需要用RC滤波器来防止误动作。

・短路电流保护仅作用于下桥臂。

・当短路电流保护功能启动时,需要立即停止运行,避免异常状态。

・分流电阻值和RC滤波器的时间常数先根据所提供的公式参考推荐值进行设置,最终需要在实际应用产品上确认工作情况后来决定。

IGBT IPM控制电源欠压误动作防止功能(UVLO)

本文的关键要点

・制电源电压欠压误动作防止电路(UVLO),在控制电源电压下降到规定电压以下时会启动。

・虽然HVIC(High Side Gate Driver)和LVIC(Low Side Gate Driver)中均配备了UVLO电路,但FO信号(错误输出)仅在LVIC的UVLO启动时输出。

IGBT IPM的热关断保护功能(TSD)

本文的关键要点

・BM6337xS系列配备了可监控LVIC(Low Side Gate Driver)温度的热关断电路,当LVIC的Tj达到规定温度以上时,热关断电路将启动,会关断下桥臂各相的IGBT,并输出FO信号。

・在TSD已启动的情况下,由于IGBT的Tj已超过150°C的绝对最大额定值,因此需要更换IPM。

・该功能监控的Tj为LVIC芯片的Tj,无法跟上IGBT芯片的急剧温升,因此,在Tj急剧上升的情况下,该功能无法有效发挥作用,这一点需要注意。

IGBT IPM的模拟温度输出功能(VOT)

本文的关键要点

・VOT输出是将LVIC单元的温度转换为模拟电压并输出的功能,主要用于监控温度,以便在发生超出预期的温升时提供保护。

・IGBT IPM的高精度温度监控通常需要使用热敏电阻,而BM6337xS/BM6357xS系列已实现与热敏电阻同等的高精度,因此可用来取代热敏电阻。

・VOT输出是LVIC单元的温度输出,因此无法跟上IGBT或FWD芯片的急剧温升。

・因此,建议按照与传统安装在散热器上的热敏电阻相同的目的和方法使用,比如当发生散热风扇故障导致温度升高,或当持续过负载时限制输出,这些情况均可使用该功能。

・使用低电压微控制器处理VOT输出时,应添加钳位电路,以防止VOT电压超过微控制器的电源电压。

・如果需要将VOT电压设计得超过微控制器电源电压,一种方法是将VOT输出进行电阻分压。

IGBT IPM的错误输出功能(FO)

本文的关键要点

・FO引脚为错误输出功能引脚,用于向外部通知内置保护功能的启动情况,并会为自我保护而关断下桥臂各相的IGBT。

・FO输出功能的信号输出时间因已启动的保护功能类型而异,因此可以判别已启动了哪种保护功能。这是本机型产品所具备的功能。

・FO引脚的输入功能,通过在FO引脚上连接RC并调整时间常数,可以扩展下桥臂各相IGBT的关断时间。

・当FO输出经由隔离器件输入至MCU时,在输出时间隔离器件的传输延迟时间比FO输出的L电平最短时间要长时,需要根据延迟情况来扩展FO输出时间时,可使用该功能。

IGBT IPM的控制输入(HINU、HINV、HINW、LINU、LINV、LINW)

本文的关键要点

・控制引脚HINU、HINV、HINW分别对应高边IGBT的U相、V相、W相控制输入;LINU、LINV、LINW则分别对应低边IGBT的U相、V相、W相控制输入。

・需考虑误动作风险,为规避噪声干扰而插入RC滤波器时,应结合内部下拉电阻进行设计,确保满足控制引脚的输入规格要求。

・控制输入引脚HINU、HINV、HINW具备ROHM自有功能——在HVCC无通电状态下,可显示各机型固有的电阻值,可在安装到电路板上之后识别机型,从而检测出误装等异常情况。

・机型识别电阻的测量,应按照规定的测量方法进行。

IGBT IPM的控制输入(HINU、HINV、HINW、LINU、LINV、LINW)

LDO基础知识

基础知识

EMC


TECH INFO

  • Sugiken老师的电机驱动器课堂
  • 技术分享
  • Arduino入门指南
  • Raspberry Pi初学者指南
  • 技术动态
下载推荐
PAGE TOP