IGBT基礎(chǔ)

那么，請(qǐng)您具體介紹一下BM6337x/BM6357x系列是如何解決其開發(fā)背景中需要解決的課題的。

首先，BM6337x/BM6357x系列最重要的亮點(diǎn)是同時(shí)實(shí)現(xiàn)了業(yè)內(nèi)出色的降噪性能和低損耗性能。

您之前沒提到過噪聲方面的話題。

為了降低功耗，我想基本上各家制造商都在努力減少IGBT IPM的損耗。一般而言，要想降低IGBT的損耗，需要降低開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗。而要減少開關(guān)損耗，提高開關(guān)速度通常很有效果，但同時(shí)會(huì)導(dǎo)致輻射噪聲 （EMI）增加。

近年來，因過于重視低損耗，導(dǎo)致EMI增加，即使采取相關(guān)措施也很難滿足EMC（電磁兼容性）的要求，因此除了低損耗之外，業(yè)內(nèi)對(duì)低噪聲的需求也很強(qiáng)烈。BM6337x/BM6357x系列正是針對(duì)這一點(diǎn)，同時(shí)以實(shí)現(xiàn)小型化和更出色的易用性為目標(biāo)而開發(fā)的IGBT IPM。

接下來，我會(huì)介紹產(chǎn)品特點(diǎn)，但在此之前，為了便于理解，我先大致介紹一下BM6337x/BM6357x系列到底是什么樣的產(chǎn)品。

BM6337x/BM6357x系列是將IGBT、柵極驅(qū)動(dòng)器、自舉二極管、再生用快恢復(fù)二極管一體化封裝的IPM，是直流輸入、三相交流輸出的IGBT逆變器。額定電壓VCES為600V，額定電流IC為±10A、±15A、±20A、±30A四種。

針對(duì)不同的額定電流，BM6337x系列是利用IPM的過熱保護(hù)功能（TSD：熱關(guān)斷電路）自主進(jìn)行過熱保護(hù)的；BM6357x系列是利用溫度監(jiān)控輸出（VOT）功能——在任意溫度下都可從外部控制IPM的功能來進(jìn)行過熱保護(hù)的。每款機(jī)型都有HSDIP25和HSDIP25VC兩種封裝。

IGBT IPM BM6337x/BM6357x系列的框圖和封裝

新產(chǎn)品有三個(gè)重要的特點(diǎn)，也是亮點(diǎn)。

? 同時(shí)實(shí)現(xiàn)了業(yè)內(nèi)出色的降噪特性和低損耗特性

? 溫度監(jiān)控功能的精度顯著提高，使削減外置熱敏電阻成為可能

?具備安裝于電路板后的產(chǎn)品識(shí)別功能，可檢測(cè)誤安裝

第一個(gè)是前面提到的最重要的亮點(diǎn)：“同時(shí)實(shí)現(xiàn)了業(yè)內(nèi)出色的降噪特性和低損耗特性”。

BM6337x系列通過優(yōu)化內(nèi)置的FRD（快恢復(fù)二極管）的軟恢復(fù)性能和IGBT，與普通產(chǎn)品相比，將峰值輻射噪聲降低6dB以上。另外，通過內(nèi)置降低了導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗的ROHM新一代IGBT，與以往產(chǎn)品相比，將功率損耗降低6%（fc=15kHz時(shí)）。

這種降噪和低損耗特性在業(yè)界已達(dá)到先進(jìn)水平，很好地平衡了前述的為了降低損耗而提高開關(guān)速度導(dǎo)致輻射噪聲增加的這種權(quán)衡關(guān)系，以非常高的水平同時(shí)兼顧了兩者。

顯然，低損耗和低噪聲都非常重要。那么，這樣的特點(diǎn)可以帶來哪些好處呢？

通過降低應(yīng)用設(shè)備功耗的同時(shí)降低輻射噪聲，有助于減輕EMC對(duì)策負(fù)擔(dān)。基本上是需要噪聲濾波器的，但與以往產(chǎn)品相比，具有能夠進(jìn)一步簡(jiǎn)化的可能性。在某些情況下，可以減少元器件數(shù)量和降低成本。

第二個(gè)特點(diǎn)是“溫度監(jiān)控功能的精度顯著提高”。

對(duì)于大多數(shù)普通產(chǎn)品而言，90℃時(shí)的溫度監(jiān)控精度保證為±5%（相當(dāng)于5℃）。BM6337x/BM6357x系列成功地提高了該精度，實(shí)現(xiàn)了與熱敏電阻同等的90℃時(shí)±2%（相當(dāng)于2℃）的保證精度。通過提供這種出色性能，在要實(shí)現(xiàn)高精度溫度監(jiān)控的情況下，有可能不再像以往一樣外置熱敏電阻，如果可能的話，將能夠減少元器件數(shù)量和設(shè)計(jì)工時(shí)。

第三個(gè)特點(diǎn)是“具備安裝于電路板后的產(chǎn)品識(shí)別功能，可檢測(cè)誤安裝”，請(qǐng)問這是什么樣的功能呢？

通常，IPM的型號(hào)名稱會(huì)印在封裝背面，因此在安裝到電路板上上以后就看不見型號(hào)名稱了。BM6337x/BM6357x系列也是一樣，有封裝相同但額定電流不同的型號(hào)，也有封裝與其他公司產(chǎn)品相同的型號(hào)，因此一旦誤安裝，也無法通過安裝后的外觀來識(shí)別。為了在安裝后能夠識(shí)別產(chǎn)品，BM6337x/BM6357x系列新增了可以通過測(cè)量特定引腳間的電阻值來識(shí)別型號(hào)的功能。

請(qǐng)問具體是怎樣識(shí)別的呢？

這張示意圖是框圖相應(yīng)引腳部分的截圖，里面標(biāo)出了識(shí)別用的電阻。HINU/HINV/HINW引腳原本是U/V/W相高邊IGBT控制輸入引腳，如圖所示，也備有用于識(shí)別的電阻。HVCC是HVIC的控制電源引腳，工作時(shí)需要施加15V（標(biāo)準(zhǔn)）電壓，在使用識(shí)別功能時(shí)，需要將HVCC與GND引腳之間設(shè)置為0V，然后測(cè)量GND與HINU/HINV/HINW各引腳之間的電阻。

圖中的BM63373S-VA/-VC是10A/600V產(chǎn)品，HINU與GND之間的電阻值為25kΩ（標(biāo)準(zhǔn)），HINV和HINW分別為100kΩ（標(biāo)準(zhǔn)）。如表所示，每款產(chǎn)品的HINU-GND間電阻值各不相同，以此來識(shí)別產(chǎn)品。

關(guān)于測(cè)量方法，涉及到一些條件。

真是一個(gè)非常有特色的功能。至此您已經(jīng)為我們介紹了三大特點(diǎn)，除此之外，還有哪些應(yīng)該了解的亮點(diǎn)呢？

除了這三大特點(diǎn)之外，BM6337x/BM6357x系列的保護(hù)功能用起來也非常方便，下面我來介紹一下。IGBT IPM需要處理大功率，因此保護(hù)功能非常重要。BM6337x/BM6357x系列不僅配備基本的保護(hù)功能，還配有保護(hù)功能被激活時(shí)用來通知外部的FO引腳。

內(nèi)置保護(hù)電路有短路保護(hù)（SCP）、控制電源電壓下降時(shí)防止誤動(dòng)作的欠壓鎖定電路（UVLO）和過熱保護(hù)（TSD：熱關(guān)斷電路，僅限BM6337x系列）。UVLO是高邊和低邊都有的保護(hù)功能，另外兩個(gè)是僅在低邊有的保護(hù)功能。這些保護(hù)功能都是廣為人知的功能，基本上可以保護(hù)自身免受損壞。

FO引腳是錯(cuò)誤輸出引腳，可以在保護(hù)電路被激活時(shí)將狀態(tài)通知外部，不僅僅是簡(jiǎn)單地輸出標(biāo)志，而且還能夠通過輸出信號(hào)的長(zhǎng)度來顯示哪種保護(hù)功能已被激活。如表所示，比如短路保護(hù)，如果保護(hù)功能發(fā)生時(shí)間為45μs以下，則FO將輸出4545μs的信號(hào)。通過控制用的外部MCU檢測(cè)該信號(hào)時(shí)間，就可以知道哪種保護(hù)功能被激活并記錄下來。關(guān)于保護(hù)功能和FO輸出，在《應(yīng)用指南》中都有說明，如需了解詳情，請(qǐng)參閱《應(yīng)用指南》。

原來如此。這真Intelligent（智能）啊，正像IPM的名稱含義一樣。

最后，能請(qǐng)您介紹一下BM6337x/BM6357x系列的產(chǎn)品陣容和應(yīng)用領(lǐng)域嗎？

在開頭我也簡(jiǎn)單介紹過，BM6337x/BM6357x系列是600V耐壓的IGBT IPM，有10A、15A、20A、30A四種額定電流。BM6337x系列與BM6357x系列之間的區(qū)別在于，BM6337x系列是使用IPM的過熱保護(hù)功能（TSD：熱關(guān)斷電路）自主進(jìn)行過熱保護(hù)的，而BM6357x系列則是利用溫度監(jiān)控輸出（VOT）功能從外部在任意溫度下控制IPM來實(shí)現(xiàn)過熱保護(hù)的。此外，有兩種封裝共16個(gè)型號(hào)的產(chǎn)品供選用。

產(chǎn)品陣容

*TSD:Thermal Shut Down（熱關(guān)斷）

BM6337x/BM6357x系列是面向白色家電和小型工業(yè)設(shè)備的電機(jī)用變頻器開發(fā)而成的，其主要應(yīng)用領(lǐng)域如下：

? AC100～240Vrms（DC400V以下）電機(jī)控制用變頻裝置

? 空調(diào)、洗衣機(jī)、冰箱等白色家電用的變頻器

? 工業(yè)機(jī)器人中的小容量電機(jī)等小型工業(yè)設(shè)備用的變頻器

? 其他進(jìn)行變頻器控制的配備壓縮機(jī)或電機(jī)的應(yīng)用等

下面請(qǐng)您總結(jié)一下，謝謝！

IGBT IPM是將分立IGBT、驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路一體化封裝的產(chǎn)品，因此具有節(jié)省空間且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。可見IPM是使用起來非常方便的產(chǎn)品，但是近年來，對(duì)于功率器件要有助于應(yīng)用產(chǎn)品小型化和降低功耗的要求提高，BM6337x/BM6357x系列正是在這個(gè)背景下開發(fā)出來的新產(chǎn)品。

前面介紹了BM6337x/BM6357x系列的三大重要特點(diǎn)，我認(rèn)為同時(shí)實(shí)現(xiàn)出色的降噪性能和低損耗性能，將會(huì)為業(yè)界做出重大貢獻(xiàn)。前面也提到過，注重低損耗會(huì)導(dǎo)致輻射噪聲增加，而采取EMC對(duì)策并不能很好地解決問題。而BM6337x/BM6357x系列可以解決這個(gè)課題，同時(shí)還可以削減元器件數(shù)量和設(shè)計(jì)工時(shí)。

另外，BM6337x/BM6357x系列還具備一些很有特色的功能，比如與熱敏電阻同等的高精度溫度監(jiān)控功能、產(chǎn)品識(shí)別功能以及通知已激活哪種保護(hù)功能的FO引腳等，是非常適用于白色家電和小型工業(yè)設(shè)備電機(jī)用變頻器應(yīng)用的IGBT IPM。

審核編輯：劉清