IGBT｜應用篇
IGBT IPM：保護功能和工作時序 IGBT IPM的錯誤輸出功能（FO）
2025.10.01
重點
・FO引腳為錯誤輸出功能引腳，用於向外部通知內建保護功能的啟動情況，並會為自我保護而關斷下橋臂各相的IGBT。
・FO輸出功能的訊號輸出時間因已啟動的保護功能類型而異，因此可以判別已啟動了哪種保護功能。這是本機型產品所具備的功能。
・FO引腳的輸入功能，透過在FO引腳上連接RC並調整時間常數，可以擴展下橋臂各相IGBT的關斷時間。
・當FO輸出經由隔離元件輸入至MCU時，在輸出時間隔離元件的傳輸延遲時間比FO輸出的L電平最短時間要長時，需要根據延遲情況來擴展FO輸出時間時，可使用該功能。
本文將介紹“保護功能和工作時序”系列的第五個功能—“錯誤輸出功能（FO）”。
- ・ 短路電流保護功能（SCP）
- ・ 控制電源欠壓誤動作防止功能（UVLO）
- ・ 熱關斷保護功能 (TSD) *僅限BM6337xS系列
- ・ 類比溫度輸出功能（VOT）
- ・ 錯誤輸出功能（FO）
- ・ 控制輸入（HINU、HINV、HINW、LINU、LINV、LINW）
錯誤輸出功能（FO）
FO引腳為錯誤輸出功能用的引腳，用來向外部通知內建保護功能的啟動，另外為了進行自我保護，會關斷下橋臂各相的IGBT。
該IGBT IPM系列的LVIC（低側IGBT閘極驅動器）單元內建SCP（短路電流保護）、UVLO（欠壓鎖定，防止控制電源欠壓誤動作）和 TSD（熱關斷保護功能*僅限BM6337xS）等保護功能，如各保護功能的說明中所提到的，當保護功能啟動時，FO引腳將從H電平轉換為L電平。
下面是包括與MCU的連接示例在內的方塊圖。紅線圈起來的引腳為FO引腳。FO引腳為IO配置，輸出為開漏輸出，輸入為施密特觸發緩衝器輸入。該輸入監控FO引腳的輸入電平，並在輸入為L電平期間關斷下橋臂各相的IGBT。另外透過給FO引腳連接外接電容和電阻，還可以擴展下橋臂的關斷時間。
HVIC（高側IGBT閘極驅動器）單元也配有UVLO功能，但如方塊圖所示，該功能對FO輸出沒有影響。因此即使HVIC的UVLO啟動，FO輸出的電壓電平也不會改變。詳細說明請參考“控制電源欠壓誤動作防止功能（UVLO）”。
下面分別介紹一下FO引腳的輸出功能和輸入功能。
FO引腳的輸出功能
如前所述，當LVIC的保護功能工作時，FO引腳的電壓電平會從H轉換為L，通知保護功能已啟動。利用該FO輸出功能，可對MCU發出IGBT IPM的保護功能已啟動的通知，從而可進行適當處理和記錄。
如下表和時序圖所示，FO輸出功能的訊號輸出時間（L期間）會因已啟動的保護功能類型而異。這是本系列產品所配備的功能，可以透過測量訊號的時間來判別已啟動了哪種保護功能。這樣不僅可以識別和記錄故障的發生（保護功能工作），還可以識別和記錄啟動了哪種保護功能。另外如果保護工作的時間長於各訊號的輸出時間設定，則在此期間內將保持L。
FO引腳為開漏輸出，因此需要上拉電阻。FO引腳的絕對最大額定值，施加電壓VFO為-0.5V～Vcc+0.5V（FO-GND引腳之間），灌電流IFO為1mA，因此需要在這些範圍內決定上拉電壓和電阻。IFO可以透過上拉電源電壓和上拉電阻值粗略地計算出來。另外除了絕對最大額定值之外，還需要考慮FO引腳的輸出規格和所連接MCU的輸入規格（VIL、VIH等）。下面是FO輸出的規格值和FO引腳的V-I特性。
例如當希望將電壓上拉至5V時，建議使用10kΩ的上拉電阻。此時Sink current約為最大額定電流的一半，有足夠的餘裕量，且受漏電流IFOLEAK影響的H電平為5V－10kΩ・10µA=4.9V，作為5V級的邏輯電平也已足夠。
FO引腳的輸入功能
FO引腳由於其內部連接於用來關斷下橋臂各相IGBT的輸入端，因此也可用作輸入。利用該功能透過將電阻R2和電容C2與FO引腳連接，並調整C2的充電時間，可擴展下橋臂各相IGBT的關斷時間。
當FO輸出經由光電耦合器等隔離元件輸入至MCU時，比如在輸出時間隔離元件的傳輸延遲時間，比FO輸出的L電平最短時間（45µs:SCP）更長時，需要根據光電耦合器的訊號傳輸延遲情況來擴展FO輸出時間時，可使用該功能（請參考下圖和時序圖）。
所連接RC的時間常數根據FO引腳的輸入規格進行調整。需要考慮到下表中的閾值和遲滯電壓規格值。
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