ROHM BM64374S-VA：600V IGBT智能功率模块的深度解析

在电机控制领域，智能功率模块（IPM）的性能直接影响着整个系统的稳定性和效率。今天我们要深入探讨的是ROHM公司的BM64374S-VA 600V IGBT智能功率模块，它在电机控制应用中展现出了卓越的性能。

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一、模块概述

BM64374S-VA是一款集成了栅极驱动器、自举二极管、IGBT和续流二极管的智能功率模块，工作温度范围为 -25°C 至 +115°C。它具备三相DC/AC逆变功能，额定电压600V，额定电流15A，低侧IGBT采用开放发射极设计，内置自举二极管，适用于AC100 - 240Vrms（直流电压小于400V）的电机控制，如空调压缩机电机控制、洗衣机和冰箱等设备。

二、模块特点

（一）高侧IGBT驱动（HVIC）

高侧IGBT驱动采用SOI（绝缘体上硅）工艺，具备高压电平转换功能。内置自举二极管和自举二极管电流限制功能，无需外部元件（自举二极管、电阻）即可驱动高侧IGBT。同时，还具备浮动控制电源欠压锁定（UVLO）功能，保障了模块在不同电源条件下的稳定工作。大家可以思考一下，这种内置功能在实际应用中能为我们节省多少外部电路设计的精力呢？

（二）低侧IGBT驱动（LVIC）

低侧IGBT驱动具有短路电流保护（SCP）、控制电源欠压锁定（UVLO）和热关断（TSD）功能。当这些保护电路工作时，会输出报警信号（FO）。此外，LVIC还能检测自身温度，并将温度转换为模拟电压通过VOT引脚输出，方便我们实时监测模块的温度状态。那么在实际应用中，我们如何根据VOT引脚的输出电压来判断模块的工作状态呢？

三、关键规格参数

（一）电气参数

• IGBT集电极 - 发射极电压：VCESAT典型值为1.8V。
• 续流二极管正向电压：VF典型值为1.85V。
• 续流二极管反向恢复时间：trr典型值为100ns。

（二）温度参数

• 模块外壳温度：TC范围为 -25°C 至 +115°C。
• 结温：Tjmax为150°C。

（三）封装信息

采用HSDIP25封装，尺寸为38.0mm x 24.0mm x 3.5mm。

四、引脚配置与功能

Pin No.	Pin Name	Function
1	NC	No connection(GND potential)
2	VBU	U phase floating control supply
3	VBV	V phase floating control supply
4	VBW	W phase floating control supply
5	HINU	U phase high side IGBT control
6	HINV	V phase high side IGBT control
7	HINW	W phase high side IGBT control
8	HVCC	Control supply for HVIC
9	GND	Ground (Note 1)
10	LINU	U phase low side IGBT control
11	LINV	V phase low side IGBT control
12	LINW	W phase low side IGBT control
13	LVCC	Control supply for LVIC
14	FO	Alarm output
15	CIN	Detecting of short circuit current trip voltage
16	GND	Ground (Note 1)
17	VOT	Temperature output
18	NW	W phase low side IGBT emitter
19	NV	V phase low side IGBT emitter
20	NU	U phase low side IGBT emitter
21	W	W phase output
22	V	V phase output
23	U	U phase output
24	P	Inverter supply
25	NC	No connection (Note 2)

需要注意的是，两个GND引脚（9和16）在模块内部相连，建议将16引脚连接到外部15V电源的GND，另一个引脚悬空。NC引脚（25）在内部不与任何其他电位电气连接。

五、工作模式与保护机制

（一）短路电流保护（SCP）

SCP仅对低侧IGBT起作用。当检测到短路电流时，建议设置RC时间常数为1.0µs，使IGBT在2.0µs内关闭。在实际应用中，我们要根据模块的额定集电极电流来选择合适的外部分流电阻，确保SCP触发电流小于集电极电流额定值Ic(DC)的1.7倍。当SCP触发并输出FO信号时，应迅速停止对IPM的控制，避免异常状态的持续。大家在设计电路时，有没有遇到过SCP误触发的情况呢？是如何解决的呢？

（二）控制电源欠压锁定（UVLO）

包括LVCC和VBS的欠压锁定。当控制电源电压低于相应的欠压跳闸水平时，IGBT会关闭，并输出相应的FO信号。只有当电源电压恢复到释放水平，且输入下一个开启信号时，IGBT才会重新开启。

（三）热关断（TSD）

TSD监测LVIC的温度，当温度超过热关断跳闸水平时，所有低侧IGBT关闭，并输出FO信号。需要注意的是，TSD功能检测的是LVIC温度，对于功率芯片的快速温度上升可能无法及时响应，例如电机锁定或过流情况。所以在设计系统时，我们还需要考虑其他的温度保护措施。

六、外部元件选择与电路设计

（一）引脚相关元件选择

• VBU、VBV、VBW引脚：需靠近引脚安装旁路电容（电解电容C1：22µF - 100µF）和陶瓷电容（C2：0.1µF - 0.22µF），并安装齐纳二极管D1（1W）防止浪涌损坏。
• HVCC、LVCC引脚：同样需要安装旁路电容和陶瓷电容，并安装齐纳二极管防止浪涌。
• P引脚：为防止浪涌损坏，平滑电容与P、N引脚之间的布线应尽可能短，并在P - N引脚之间安装缓冲电容（C4：0.1µF - 0.22µF）。
• 控制输入引脚：布线应尽可能短，输入驱动为高电平有效，输入电路中有3.3kΩ（Min）下拉电阻。输入信号的死区时间应大于规定值。
• FO引脚：FO输出为开漏类型，需通过电阻上拉到控制电源，使IFO达到1mA。
• CIN引脚：需靠近引脚安装RC滤波器（R2、C5），建议选择高精度、温度补偿型元件，设置时间常数R2C5为1.0µs。
• VOT引脚：为获得线性输出特性，可插入5.1kΩ下拉电阻；使用低电压控制器时，需考虑防止过电压的措施。
• GND引脚：两个GND引脚内部相连，建议连接16引脚到外部15V电源GND，另一个悬空。控制GND和功率GND应仅在一点连接。
• NU、NV、NW引脚：单分流电阻驱动时，需短接这三个引脚，布线应尽可能短。

（二）驱动方式

• 单分流电阻驱动：要注意布线的合理性，确保电路稳定工作。
• 三分流电阻驱动：不建议直接将每个分流电阻的电压输入到CIN引脚，需使用外部保护电路，并设置合适的时间常数和阈值电压。

七、使用注意事项

（一）电源连接

防止电源反接，可在电源和IPM电源引脚之间安装外部二极管。

（二）PCB布局

设计低阻抗的电源线路，分离数字和模拟块的地和电源线，避免噪声干扰。

（三）接地问题

确保引脚电压不低于地引脚电压，注意大电流和小信号地的布线，减少地电压波动。

（四）温度考虑

避免芯片结温超过最大额定值，注意散热设计。

（五）其他注意事项

注意上电时的浪涌电流，测试时避免电容对IPM造成应力，防止引脚短路和安装错误，处理未使用的输入引脚，确保模块在安全工作区域内运行。

ROHM的BM64374S-VA智能功率模块在电机控制领域具有诸多优势，但在实际应用中，我们需要充分了解其特点和参数，合理选择外部元件，精心设计电路，才能发挥其最佳性能。希望这篇文章能为大家在使用该模块时提供一些帮助，大家在使用过程中有任何问题或经验，欢迎在评论区分享交流。