在電力電子設(shè)備的運(yùn)行過程中，溫度控制是保障設(shè)備穩(wěn)定性和可靠性的關(guān)鍵因素之一。IGBT IPM（Intelligent Power Module，智能功率模塊）作為一種重要的電力電子器件，其熱關(guān)斷保護(hù)功能對(duì)于防止設(shè)備因過熱而損壞至關(guān)重要。本文將以 R 課堂的形式，詳細(xì)介紹 IGBT IPM 的熱關(guān)斷保護(hù)功能（TSD）。
　　關(guān)鍵要點(diǎn)概述
　　BM6337xS 系列配備了可監(jiān)控 LVIC（Low Side Gate Driver，低邊柵極驅(qū)動(dòng)器）溫度的熱關(guān)斷電路。當(dāng) LVIC 的 Tj（結(jié)溫）達(dá)到規(guī)定溫度以上時(shí)，熱關(guān)斷電路將啟動(dòng)，會(huì)關(guān)斷下橋臂各相的 IGBT，并輸出 FO 信號(hào)。需要注意的是，在 TSD 已啟動(dòng)的情況下，由于 IGBT 的 Tj 已超過 150°C 的額定值，因此需要更換 IPM。同時(shí)，該功能監(jiān)控的 Tj 為 LVIC 芯片的 Tj，無法跟上 IGBT 芯片的急劇溫升，所以在 Tj 急劇上升的情況下，該功能無法有效發(fā)揮作用。
　　IGBT IPM 熱關(guān)斷保護(hù)功能適用范圍
　　本文所介紹的熱關(guān)斷保護(hù)功能僅適用于 BM6337xS 系列，BM6357xS 系列未配備該功能。此外，IGBT IPM 還具備其他功能，如短路電流保護(hù)功能（SCP）、控制電源欠壓誤動(dòng)作防止功能（UVLO）、模擬溫度輸出功能（VOT）、錯(cuò)誤輸出功能（FO）以及控制輸入（HINU、HINV、HINW、LINU、LINV、LINW）等。
　　熱關(guān)斷保護(hù)功能（TSD）詳細(xì)解析

　　BM6337xS 系列的熱關(guān)斷電路能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控 LVIC 的溫度。當(dāng) LVIC 的溫度達(dá)到規(guī)定溫度以上時(shí)，熱關(guān)斷電路會(huì)迅速啟動(dòng)，關(guān)斷下橋臂各相的 IGBT，并輸出 FO 信號(hào)，以此來保護(hù)設(shè)備免受過熱損壞。

　　熱關(guān)斷保護(hù)功能的工作時(shí)序
　　內(nèi)置于 LVIC 的 LVCC 熱關(guān)斷保護(hù)功能有著特定的工作時(shí)序，具體如下：
　　d1：在正常工作過程中，IGBT 導(dǎo)通時(shí)會(huì)流過輸出電流 Ic。
　　d2：當(dāng) LVIC 的 Tj 上升到 TSDT 時(shí)，保護(hù)工作開始啟動(dòng)。
　　d3：此時(shí)會(huì)關(guān)斷下側(cè)橋臂各相的 IGBT，無論 LIN 輸入狀態(tài)如何都會(huì)進(jìn)行關(guān)斷操作。
　　d4：輸出 FO 信號(hào)，持續(xù)時(shí)間為 180?s (Min)。當(dāng) TSD=H 期間為 180?s 以內(nèi)時(shí)，直接輸出 FO；當(dāng) TSD=H 期間為 180?s 以上時(shí)，在 TSD=H 的 Tj 下降至 TSDT－TSDHYS 的期間輸出 FO（FO=L）。
　　d5：當(dāng) LVIC 的 Tj 下降到 TSDT－TSDHYS 時(shí)，保護(hù)功能釋放。
　　d6：即使在 LIN=H（虛線）時(shí)被釋放，直到下一個(gè) LIN 上升沿，IGBT 仍會(huì)保持關(guān)斷狀態(tài)，需要通過對(duì)各相的 LIN 輸入使各相逐一恢復(fù)為正常狀態(tài)。

　　d7：恢復(fù)正常工作，IGBT 導(dǎo)通，并流過輸出電流 Ic。

　　熱量傳遞路徑
　　安裝 IGBT IPM 時(shí)，IGBT 芯片產(chǎn)生的熱量有兩條傳導(dǎo)路徑。一條是經(jīng)由鍵合線傳導(dǎo)至 LVIC 芯片；另一條是經(jīng)由芯片焊盤、封裝背面的散熱墊以及散熱器，再回到封裝樹脂。
　　注意事項(xiàng)
　　如果 TSD 功能啟動(dòng)并輸出錯(cuò)誤信號(hào)，需要立即停止設(shè)備運(yùn)行，以免出現(xiàn)異常狀態(tài)。
　　當(dāng)因錯(cuò)誤輸出而停止運(yùn)行時(shí)，如果是由冷卻系統(tǒng)異常（如散熱器松動(dòng)或脫落、冷卻風(fēng)扇異常停止）引起的，則很可能會(huì)觸發(fā) TSD 并輸出錯(cuò)誤信號(hào)。此時(shí)，由于 IGBT 芯片的結(jié)溫已超過 150°C 額定值，所以需要更換 IPM。
　　該功能所監(jiān)控的結(jié)溫是低邊 IGBT 柵極驅(qū)動(dòng)器芯片（LVIC）的溫度。需要注意的是，由于無法跟上 IGBT 芯片的急劇溫升，在諸如電機(jī)堵轉(zhuǎn)或過電流這類結(jié)溫急劇上升的情況下，該功能將無效。
　　此外，我們?cè)賮砹私庖幌?IGBT IPM 的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。IPM 是 “Intelligent Power Module” 的縮寫，它是集成了 IGBT、MOSFET 等元器件單體（分立產(chǎn)品）與驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路等電路的模塊的統(tǒng)稱。IGBT - IPM 是一種集成電力模塊，由一個(gè) IGBT（可控硅反激開關(guān)）和一個(gè) IPM（智能功率模塊）組成，可用于控制電機(jī)、變頻器、變壓器等電力電子設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)高效、的控制。IGBT IPM 具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如減少了外部連接線和焊接點(diǎn)，降低了系統(tǒng)復(fù)雜性和潛在的故障率；由于是為特定的功率元件定制優(yōu)化的，通常提供更好的電氣性能，如更低的導(dǎo)通損耗和更快的開關(guān)速度；內(nèi)置有各種保護(hù)電路，具有高可靠性等。其短路電流保護(hù)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 引腳電路來實(shí)現(xiàn)的。