IGBT｜應用篇
IGBT IPM：保護功能和工作時序 保護功能和工作時序 －總結－
2026.05.13
保護功能和工作時序 －總結－
本系列文章以ROHM第3代IGBT IPM“BM6337xS-xx系列”和“BM6357xS-xx系列”為例，介紹了下面匯總的IGBT IPM的保護功能和工作時序。另外還介紹過外接元件常數的計算方法等內容，希望這些能夠成為大家進行設計時的參考資料。
如果要基於Discrete式（獨立）IGBT元件、透過外電路實現這些保護功能，將需要非常複雜的電路設計、大量元件、較大的電路板面積，以及實際驗證測試與評估，這些要付出巨大的工作量，可以說難以成為現實可行的方案。IPM不僅具備應用產品所需的基本功能，而且封裝體積小巧，這正是採用IPM方案的重要優勢所在。
- 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
- 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）
本文作為總結篇，再次列出本系列文章作為示例使用的“BM6337xS-xx/BM6357xS-xx系列”的一覽表及對應的產品規格書連結。另外，還將一併列出作為上述文章參考的應用指南及其下載連結。
| 系列 | 機型 | 額定值 |
|---|---|---|
| 具有溫度輸出功能 以及過熱保護功能 |
BM63373S-VA / BM63373S-VC | 10A/600V |
| BM63374S-VA / BM63374S-VC | 15A/600V | |
| BM63375S-VA / BM63375S-VC | 20A/600V | |
| BM63377S-VA / BM63377S-VC | 30A/600V | |
| 具有溫度輸出功能 | 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：加長型，-VC：控制側交錯型
■搭載600V IGBT的第3代智慧功率模組（IPM） BM6337xS、BM6357xS系列 應用指南
https://fscdn.rohm.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關鍵要點匯總。
本文的關鍵要點
・以BM6337xS-xx和BM6357x-xx系列為例，介紹IGBT IPM的保護功能和工作時序。
・在瞭解保護功能的同時，還需要瞭解工作時序和外接元件常數的計算方法等。
本文的關鍵要點
・短路電流保護功能（SCP）是透過在IPM外部連接分流電阻，並將電阻產生的電壓回饋至CIN引腳電路的功能。
・CIN引腳需要用RC濾波器來防止誤動作。
・短路電流保護僅作用於下橋臂。
・當短路電流保護功能啟動時，需要立即停止運行，避免異常狀態。
・分流電阻值和RC濾波器的時間常數先根據所提供的公式參考推薦值進行設置，最終需要在實際應用產品上確認工作情況後來決定。
本文的關鍵要點
・控制電源電壓欠壓誤動作防止電路（UVLO），在控制電源電壓下降到規定電壓以下時會啟動。
・雖然HVIC（High Side Gate Driver）和LVIC（Low Side Gate Driver）中均配備了UVLO電路，但FO訊號（錯誤輸出）僅在LVIC的UVLO啟動時輸出。
本文的關鍵要點
・BM6337xS系列配備了可監控LVIC（Low Side Gate Driver）溫度的熱關斷電路，當LVIC的Tj達到規定溫度以上時，熱關斷電路將啟動，會關斷下橋臂各相的IGBT，並輸出FO訊號。
・在TSD已啟動的情況下，由於IGBT的Tj已超過150°C的絕對最大額定值，因此需要更換IPM。
・該功能監控的Tj為LVIC晶片的Tj，無法跟上IGBT晶片的急遽溫升，因此，在Tj急遽上升的情況下，該功能無法有效發揮作用，這一點需要注意。
本文的關鍵要點
・VOT輸出是將LVIC單元的溫度轉換為類比電壓並輸出的功能，主要用於監控溫度，以便在發生超出預期的溫升時提供保護。
・IGBT IPM的高精度溫度監控通常需要使用熱敏電阻，而BM6337xS/BM6357xS系列已實現與熱敏電阻同等的高精度，因此可用來取代熱敏電阻。
・VOT輸出是LVIC單元的溫度輸出，因此無法跟上IGBT或FWD晶片的急遽溫升。
・因此，建議按照與傳統安裝在散熱器上的熱敏電阻相同的目的和方法使用，比如當發生散熱風扇故障導致溫度升高，或當持續過負載時限制輸出，這些情況均可使用該功能。
・使用低電壓微控制器處理VOT輸出時，應添加鉗位元電路，以防止VOT電壓超過微控制器的電源電壓。
・如果需要將VOT電壓設計得超過微控制器電源電壓，一種方法是將VOT輸出進行電阻分壓。
本文的關鍵要點
・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輸出經由隔離器件輸入至MCU時，在輸出時間隔離器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。
IGBT IPM的控制輸入（HINU、HINV、HINW、LINU、LINV、LINW）
本文的關鍵要點
・控制引腳HINU、HINV、HINW分別對應高側IGBT的U相、V相、W相控制輸入；LINU、LINV、LINW則分別對應低側IGBT的U相、V相、W相控制輸入。
・需考慮誤動作風險，為規避雜訊干擾而插入RC濾波器時，應結合內部下拉電阻進行設計，確保滿足控制引腳的輸入規格要求。
・控制輸入引腳HINU、HINV、HINW具備ROHM自有功能—在HVCC無通電狀態下，可顯示各機型固有的電阻值，可在安裝到電路板上之後識別機型，從而檢測出誤裝等異常情況。
・機型識別電阻的測量，應按照規定的測量方法進行。
【下載資料】 IGBT基礎
IGBT是非常具有代表性的功率元件之一，包括馬達驅動等在內的應用十分廣泛。本手冊對IGBT的基礎知識進行介紹，例如根據其特點、結構和工作原理介紹其適用範圍和應用示例，同時還介紹了如何與其他功率元件進行比較和區分使用。
