本文的關(guān)鍵要點

?短路電流保護功能（SCP）是通過在IPM外部連接分流電阻并將電阻產(chǎn)生的電壓反饋至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于下橋臂。

?當(dāng)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(tài)。

?分流電阻值和RC濾波器的時間常數(shù)先根據(jù)所提供的公式參考推薦值進行設(shè)置，最終需要在實際應(yīng)用產(chǎn)品上確認(rèn)工作情況后來決定。

目錄

? IGBT IPM的短路電流保護功能（SCP）

?短路電流保護功能的工作時序（通過外置分流電阻和RC時間常數(shù)電路實現(xiàn)保護）

?短路保護的分流電阻值設(shè)置

?短路保護的RC時間常數(shù)設(shè)置

我們先從第一個項目“IGBT IPM的短路電流保護功能”開始。

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(guān)斷保護功能 （TSD）*僅限BM6337xS

模擬溫度輸出功能（VOT）

錯誤輸出功能（FO）

控制輸入（HINU、HINV、HINW、LINU、LINV、LINW）

IGBT IPM的短路電流保護功能（SCP）

通過在IPM外部連接分流電阻（電流檢測用電阻），并將該電阻產(chǎn)生的電壓反饋至CIN引腳，可實現(xiàn)短路電流保護（SCP：Short Circuit Protection）。當(dāng)保護工作啟動時，會關(guān)斷下側(cè)橋臂各相IGBT，并輸出FO信號。為防止開關(guān)過程中的反向恢復(fù)電流和噪聲引起誤動作，需要在CIN引腳輸入端安裝RC濾波器（下圖虛線橢圓中的R2和C9）。推薦時間常數(shù)為1.0μs。

短路電流保護功能的工作時序

（通過外置分流電阻和RC時間常數(shù)電路實現(xiàn)保護）

下面是短路電流保護功能（SCP）的工作時序和時序圖。a1～a9的工作說明是時序圖中對應(yīng)編號處的動作。

a1：正常工作過程中，IGBT導(dǎo)通時流過輸出電流Ic

a2：過流檢測（SCP）觸發(fā)器。設(shè)置合適的關(guān)斷時間，通過RC時間常數(shù)設(shè)置實現(xiàn)在2μs以內(nèi)（建議1.0μs）關(guān)斷電流

a3：關(guān)斷下側(cè)橋臂各相的柵極（軟關(guān)斷）

a4：關(guān)斷下側(cè)橋臂各相的IGBT

a5：當(dāng)FO輸出（45μs Min）、SCP=H在45μs以內(nèi)時。如果SCP=H在45μs以上，在SCP=H期間輸出FO（FO＝L）

a6：LIN=L

A7：即使LIN=H，在SCP=H期間IGBT也會關(guān)斷

a8：FO輸出結(jié)束（返回H）。即使在LIN=H（虛線）、SCP從H變?yōu)長時，直到下一個LIN上升沿IGBT仍保持關(guān)斷狀態(tài)（通過LIN對各相輸入，各相恢復(fù)正常狀態(tài)）

a9：正常工作。IGBT導(dǎo)通，流過輸出電流Ic

※注意事項

? 短路電流保護功能僅作用于下橋臂。

?如果短路電流保護功能啟動，并發(fā)生錯誤輸出，需要立即停止運行，以免出現(xiàn)異常狀態(tài)。

短路保護的分流電阻值設(shè)置

本節(jié)將介紹前面的框圖中虛線圈出的“Shunt Resistor”（以下稱“分流電阻”）的電阻值設(shè)置方法。分流電阻值RSHUNT可利用以下公式，根據(jù)短路電流保護觸發(fā)電壓VSC和保護電流設(shè)置值ISCP進行設(shè)置。

考慮到分流電阻和VSC的變化（波動），需要將ISCP的最大值設(shè)置為小于或等于IGBT飽和電流最小值的值。IPM的短路保護推薦設(shè)置值為額定電流的2.7倍以下。

例如，對于BM63375S而言，使ISCP為54A（額定電流20A×2.7）時的設(shè)置方法如下。下表中列出了VSC的變化（波動）（Tj=25℃、VCC=15V）。

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考慮到變化（波動），分流電阻值RSHUNT和短路電流保護設(shè)置值ISCP之間的關(guān)系如下：

根據(jù)(3)得出：

假設(shè)分流電阻的波動為±5%，則：

通過上面的計算可知，Tj=25℃、VCC=15V時ISCP的工作范圍如下表所示：

根據(jù)外部布線的寄生電感和電容引起的諧振波形，有些情況下當(dāng)電流低于設(shè)置值時，保護功能可能會啟動。所需最終還是需要基于在實際應(yīng)用產(chǎn)品上進行的詳細(xì)評估來調(diào)整分流電阻值。

短路保護的RC時間常數(shù)設(shè)置

正如“IGBT IPM的短路電流保護功能（SCP）”一節(jié)中提到的，為了防止分流電阻產(chǎn)生的噪聲引發(fā)短路電流保護電路誤動作，需要在CIN引腳輸入端安裝RC濾波器（前面框圖中虛線橢圓圈出的R2和C9）。RC時間常數(shù)τ是根據(jù)噪聲施加時間和IGBT負(fù)載短路耐受時間來設(shè)置的。推薦值為τ=1.0μs。

分流電阻產(chǎn)生超過VSC電平的電壓后，到VSC電壓經(jīng)由RC濾波器電路施加給CIN引腳的時間t1，可通過下面的公式來計算：

另外，從CIN引腳達到VSC電平后，到IGBT柵極關(guān)閉為止，需要如下所示的IPM內(nèi)部延遲時間t2：

因此，從發(fā)生短路到IGBT柵極關(guān)閉的時間ttotal如下：

請通過實際應(yīng)用產(chǎn)品進行詳細(xì)評估后，再確定能夠使ttotal在IGBT負(fù)載短路耐受時間范圍內(nèi)的RC時間常數(shù)。