IGBT IPM的模拟温度输出功能

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。

本文将介绍第4个功能——“模拟温度输出功能（VOT）”。

・短路电流保护功能（SCP）

・控制电源欠压误动作防止功能（UVLO）

・热关断保护功能（TSD） *仅限BM6337xS

・模拟温度输出功能（VOT）

・错误输出功能（FO）

・控制输入（HINU、HINV、HINW、LINU、LINV、LINW）

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IGBT基础

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模拟温度输出功能（VOT）

VOT输出是将LVIC（Low Side Gate Driver）单元的温度转换为模拟电压并输出。其主要目的是监测温度，以便在温升高于预期时提供保护。

在需要高精度的温度监测时，通常会使用外置的热敏电阻，而BM6337x/BM6357x系列的温度监测精度与普通产品大多±5%的精度相比，高达±2%，实现了与热敏电阻同等的高精度，因此可以考虑用其取代热敏电阻。

1模拟温度输出功能的注意事项

在介绍功能和规格之前，我们先来了解一下模拟温度输出功能相关的关键注意事项。该功能主要用于保护和确保安全，因此需要对其有正确的了解。

BM6337x/BM6357x系列在LVIC单元中内置有温度检测元件，以将LVIC单元的温度转换为模拟电压并输出。IGBT、FWD（续流二极管）等功率芯片产生的热量是通过外部散热器和封装树脂等发散的，因此LVIC温升无法跟上因电机堵转或短路等引起的急剧的IGBT芯片温升。

因此，该功能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停止等散热系统故障时导致温度升高，或当过负载持续时限制输出，这些情况均可使用该功能。

注意，BM6357xS系列不具备热关断保护功能（TSD），因此自身无法执行温度保护工作。当VOT输出达到用户设定的温度保护水平时，系统方面需要采取诸如立即停止开关工作等保护措施。BM6337xS具有热关断保护功能，因此会自行执行温度保护工作。

2温度输出引脚（VOT引脚）规格

VOT输出是电压输出。通过内置的温度检测元件测量LVIC的温度，经运算放大器放大后输出至VOT引脚（下图为在VOT输出端安装了RC滤波器的示例）。下表为VOT电压的规格值。在LVIC温度=90℃的条件下，如前所述，可保证±2%以内的精度。

    VOT引脚部位电路图  

VOT输出电压会随LVIC的温度呈线性变化，因此很容易将电压值转换为温度并进行校正。下图为VOT输出电压变化与LVIC温度变化之间的关系图。蓝线表示规定条件下的温度误差范围。有关下拉电阻的注意事项后续再进行介绍。

下面是VOT输出电流额定值。VOT输出主要连接于微控制器的A/D转换器的输入端。如果A/D转换器的输入需要驱动电流，那么就需要能够满足该电流需求的输出端（在本例中为VOT输出）的拉电流。不管怎样，都需要确认所连接的输入引脚的电流规格，因此请参考以下额定值。

(Note 1)　从VOT引脚流出的电流

(Note 2)　流入VOT引脚的电流

3在室温以下使用VOT输出时

如果在LVIC温度低于室温（25°C）时需要VOT输出的线性度，建议在VOT引脚和接地端（GND）之间连接5.1kΩ的下拉电阻（参考下图和上图）。

VOT引脚部位电路图

(在低于室温的条件下使用 VOT时)

如前面的曲线图中的标注所示，如果不添加5kΩ的下拉电阻，在0.8V以下可能会出现输出饱和。也就是说，不是有效的输出。但请注意，即使添加了5kΩ下拉电阻，在0.2V以下仍可能出现输出饱和。

另外，当添加了下拉电阻时，约VOT输出电压/电阻值大小的电流始终会作为LVIC的消耗电流被消耗掉。如果仅将VOT输出用于过热保护并且不需要低于室温条件下的VOT输出，则没必要添加下拉电阻。

4使用低电压微控制器处理VOT输出时

当使用低电压微控制器来处理VOT输出时，存在温度升高时VOT输出超过微控制器电源电压的可能性。根据上面给出的规格值，在LVIC温度为 90°的条件下，VOT输出最大为2.82V。当使用3.3V微控制器时，建议在VOT引脚和微控制器电源之间安装钳位二极管，以保护微控制器（见下图）。

VOT引脚部位电路图

(使用低电压微控制器时)

5当需要将VOT的保护电压

设计得高于微控制器电源电压时

使用低电压微控制器时，如果需要将VOT的保护电压设计得高于微控制器电源电压，其中一种方法是将VOT输出进行电阻分压后输入至微控制器的A/D转换器。此时，需要将总分压电阻值设置为5kΩ左右（见下图）。

VOT引脚部位电路图

(VOT保护电压设置得较高时)

使用这种方法时，由于VOT输出被分压，基本上不会超过微控制器的电源电压，因此无需安装前述的保护用钳位二极管，但具体是否安装，还需要根据所设置的分压比进行判断。