IGBT｜應用篇

IGBT IPM：保護功能和工作時序 IGBT IPM的類比溫度輸出功能（VOT）

2025.09.03

重點

・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。

本文將介紹第4個功能—“類比溫度輸出功能（VOT）”。

類比溫度輸出功能（VOT）

VOT輸出是將LVIC（Low Side Gate Driver）單元的溫度轉換為類比電壓並輸出。其主要目的是監測溫度，以便在溫升高於預期時提供保護。

在需要高精度的溫度監測時，通常會使用外接熱敏電阻，而BM6337x/BM6357x系列的溫度監測精度與市場競品約±5%的精度相比，高達±2%，實現了與熱敏電阻同等的高精度，因此可以考慮用其取代熱敏電阻。

類比溫度輸出功能的注意事項

在介紹功能和規格之前，我們先來瞭解一下類比溫度輸出功能相關的關鍵注意事項。該功能主要用於保護和確保安全，因此需要對其有正確的瞭解。

BM6337x/BM6357x系列在LVIC單元中內建溫度檢測元件，以將LVIC單元的溫度轉換為類比電壓並輸出。IGBT、FWD（續流二極體）等功率晶片產生的熱量，是透過外部散熱器和封裝樹脂等發散，因此LVIC溫升無法跟上因馬達鎖定或短路等引起的急遽IGBT晶片溫升。

因此該功能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來使用，比如當發生散熱風扇停止等散熱系統故障時導致溫度升高，或當過負載持續時限制輸出，這些情況均可使用該功能。

請留意BM6357xS系列不具備熱關斷保護功能（TSD），因此自身無法執行溫度保護工作。當VOT輸出達到使用者設定的溫度保護水準時，系統方面需要採取諸如立即停止開關工作等保護措施。BM6337xS具有熱關斷保護功能，因此會自行執行溫度保護工作。

溫度輸出引腳（VOT引腳）規格

VOT輸出是電壓輸出。透過內建溫度檢測元件測量LVIC的溫度，經運算放大器放大後輸出至VOT引腳（下圖為在VOT輸出端安裝了RC濾波器的示例）。下表為VOT電壓的規格值。在LVIC溫度=90℃的條件下，如前所述，可保證±2%以內的精度。

項目 符號 規格值 單位 條件
最小 標準 最大
VOT電壓 VOT 2.72 2.77 2.82 V LVIC溫度=90℃
0.93 1.13 1.33 V LVIC溫度=25℃

VOT引腳部位電路圖

VOT輸出電壓會隨LVIC的溫度呈線性變化，因此很容易將電壓值轉換為溫度並進行校正。下圖為VOT輸出電壓變化與LVIC溫度變化之間的關係圖。藍線表示規定條件下的溫度誤差範圍。有關下拉電阻的注意事項後續再進行介紹。

溫度輸出引腳（VOT引腳）規格

下面是VOT輸出電流額定值。VOT輸出主要連接於微控制器的A/D轉換器的輸入端。如果A/D轉換器的輸入需要驅動電流，那麼就需要能夠滿足該電流需求的輸出端（在本例中為VOT輸出）的Source current。不管怎樣，都需要確認所連接的輸入引腳的電流規格，因此請參考以下額定值。

項目 最小值 單位 條件
Source current額定值（ Note 1） 1.7 mA Tc=-25～100℃
Sink current額定值（ Note 2） 0.1

*（Note 1）從VOT引腳流出的電流
*（Note 2）流入VOT引腳的電流

在室溫以下使用VOT輸出時

如果在LVIC溫度低於室溫（25°C）時需要VOT輸出的線性度，建議在VOT引腳和接地端（GND）之間連接5.1kΩ的下拉電阻（參考下圖和上圖）。

VOT引腳部位電路圖（在低於室溫的條件下使用VOT時）

如前面的曲線圖中的標注所示，如果不添加5kΩ的下拉電阻，在0.8V以下可能會出現輸出飽和。也就是說不是有效的輸出。但請留意即使添加了5kΩ下拉電阻，在0.2V以下仍可能出現輸出飽和。

另外當添加了下拉電阻時，約VOT輸出電壓/電阻值大小的電流始終會作為LVIC的消耗電流被消耗掉。如果僅將VOT輸出用於過熱保護並且不需要低於室溫條件下的VOT輸出，則沒必要添加下拉電阻。

使用低電壓微控制器處理VOT輸出時

當使用低電壓微控制器來處理VOT輸出時，存在溫度升高時VOT輸出超過微控制器電源電壓的可能性。根據上面給出的規格值，在LVIC溫度為 90°的條件下，VOT輸出最大為2.82V。當使用3.3V微控制器時，建議在VOT引腳和微控制器電源之間安裝箝位二極體，以保護微控制器（見下圖）。

VOT引腳部位電路圖（使用低電壓微控制器時）

當需要將VOT的保護電壓設計得高於微控制器電源電壓時

使用低電壓微控制器時，如果需要將VOT的保護電壓設計得高於微控制器電源電壓，其中一種方法是將VOT輸出進行電阻分壓後輸入至微控制器的A/D轉換器。此時需要將總分壓電阻值設置為5kΩ左右（見下圖）。

VOT引腳部位電路圖（VOT保護電壓設置得較高時）

使用這種方法時，由於VOT輸出被分壓，基本上不會超過微控制器的電源電壓，因此無需安裝前述的保護用鉗位二極體，但具體是否安裝，還需要根據所設置的分壓比進行判斷。

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IGBT IPM的類比溫度輸出功能（VOT）
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