IGBT｜기초편

실제 IGBT IPM의 예 : 사양과 기능의 개요

2024.01.31

키 포인트

・로옴의 제3세대 IGBT IPM인 BM6337xS-xx / BM6357x-xx 시리즈를 예로, 실제의 IGBT IPM에 대해 알아본다.

・데이터시트에 기재되어 있는 제품 개요, 특징, 블록도 등을 바탕으로 IGBT IPM의 기본 사양을 확인한다.

지금까지 IGBT IPM의 기초로서, 하기의 내용에 대해 설명하였습니다.

이제부터는 로옴의 제3세대 IGBT IPM인 BM6337xS-xx / BM6357x-xx 시리즈를 예로 들어, 실제 IGBT IPM의 사양 및 기능 등에 대해 몇가지 항목으로 나누어 설명하겠습니다.

실제 IGBT IPM의 예 : 사양과 기능의 개요

BM6337xS-xx / BM6357x-xx 시리즈의 개요로서 용도, 시리즈 라인업, 기능 및 특징, 기존품과의 차이점에 대해 설명하겠습니다. 오른쪽 그림은 BM6337xS-xx / BM6357x-xx 시리즈의 외관이며, 패키지는 2종류입니다.

「IGBT IPM의 메리트」 편에서 설명한 바와 같이 IGBT IPM은 대표적인 어플리케이션이나 대략적인 용도에서의 사용을 고려하여 사양을 설정하므로, 용도에 적합한 사양의 제품을 선택하는 것이 본래의 사용 방법입니다. 따라서, 먼저 데이터시트 등을 통해 사양이나 특징을 충분히 이해하는 것이 설계의 시작점입니다.

BM6337xS-xx / BM6357x-xx 시리즈의 용도

BM6337xS-xx / BM6357x-xx 시리즈는 주로 하기의 용도를 고려하여 사양이 설정되어 있습니다.

・AC100~240Vrms (DC400V 이하) 계통의 모터 제어용 인버터 장치
・백색가전 (에어컨, 세탁기, 냉장고) 모터 제어용 인버터 장치

기본적으로는 모터 제어를 위한 인버터 장치용이지만, 취급 전력에 따라 시리즈의 라인업을 구분하여 사용합니다.

BM6337xS-xx / BM6357x-xx 시리즈 라인업

기능과 정격에 따라 BM6337xS-xx / BM6357x-xx 시리즈의 라인업은 하기와 같습니다.

기종	정격	부가 기능
BM63373S-VA / BM63373S-VC	10A / 600V	온도 출력 기능 및 온도 보호 기능 탑재
BM63374S-VA / BM63374S-VC	15A / 600V
BM63375S-VA / BM63375S-VC	20A / 600V
BM63377S-VA / BM63377S-VC	30A / 600V
BM63573S-VA / BM63573S-VC	10A / 600V	온도 출력 기능 탑재
BM63574S-VA / BM63574S-VC	15A / 600V
BM63575S-VA / BM63575S-VC	15A / 600V
BM63577S-VA / BM63577S-VC	20A / 600V

※ -VA : Long pin type / -VC : Staggered type (Control side)

BM6337xS-xx 시리즈는 온도 출력 기능 및 온도 보호 기능을 탑재하였으며, BM6357x-xx 시리즈는 온도 출력 기능을 탑재하였습니다. 또한, 기종에 따라 두가지 패키지 타입을 구비하였으며, 「-VA」는 Long pin 타입, 「-VC」는 제어측 Staggered 타입입니다.

기종을 클릭하면, 데이터시트 등 제품 정보 페이지로 접속이 가능합니다. 참고로 데이터시트는 「-VA」「-VC」 모두 공통입니다.

BM6337xS-xx / BM6357x-xx 시리즈의 기능과 특징

하기에 BM6337xS-xx / BM6357x-xx 시리즈의 기능과 특징, 그리고 블록도를 게재하였습니다. 모듈 내의 기능 블록은 High-side 게이트 드라이버, Low-side 게이트 드라이버, 3상 구성으로 각 side에 IGBT가 3개씩, High-side에 부트스트랩 다이오드가 배치되어 있으며, 각 게이트 드라이버에는 구동회로 및 보호회로가 포함되어 있습니다.

■DC 입력, 3상 AC 출력 IGBT 인버터
■600V / 10A, 15A, 20A, 30A
■하측 IGBT 오픈 이미터
■부트스트랩 다이오드 내장
■High-side IGBT 게이트 드라이버 (HVIC)
- ‐ SOI (Silicon On Insulator) 프로세스 채용
- ‐ 구동 회로
- ‐ 고압 레벨 시프트 회로
- ‐ 부트스트랩 다이오드 전류 제한 회로
- ‐ 제어 전원전압 저하 시, 오동작 방지 회로 (UVLO)
■Low-side IGBT 게이트 드라이버 (LVIC)
- ‐ 구동회로
- ‐ 단락 전류 보호회로 (SCP)
- ‐ 제어 전원전압 저하 시, 오동작 방지 회로 (UVLO)
- ‐ 열 차단 회로 (TSD) ※BM6337xS-xx만 해당
- ‐ 아날로그 온도 출력 회로 (VOT)
■에러 출력 (LVIC)
- ‐ 하측 IGBT용 SCP, TSD, UVLO 동작 시,
  에러 출력
■입력 인터페이스 3.3V / 5V 계통 대응
■UL 인증 취득 : UL1557 File E468261

제2세대 제품과 제3세대 제품인 BM6337xS-xx / BM6357x-xx 시리즈의 차이점

BM6337xS-xx / BM6357x-xx 시리즈는 로옴의 제3세대 IGBT IPM입니다. 이전 세대인 제2세대 제품과의 주요 차이점을 하기 표로 정리하였습니다. 사양 및 기능의 집약이나 추가, 정밀도 등에 차이가 있습니다.

사양 / 기능	제2세대 IGBT IPM	제3세대 IGBT IP
PWM 주파수 라인업	Low Speed Switching 제품 < 6kHz	≤ 20 kHz
PWM 주파수 라인업	High Speed Switching 제품 ≤ 20kHz	≤ 20 kHz
전류 라인업	Low Speed Switching 제품 10A / 15A	10A / 15A / 20A / 30A
전류 라인업	High Speed Switching 제품 10A / 15A / 30A	10A / 15A / 20A / 30A
온도 모니터링 정밀도	VOT=2.77±0.14V (LVIC 온도=90℃) ±6℃ 상당	VOT=2.77±0.05V (LVIC 온도=90℃) ±2℃ 상당
온도 보호 기능	TSD 제품 또는 VO 제품	TSD & VOT 제품 또는 VOT 제품
보호 기능 요인 식별	無 (최소 FO 신호 출력 시간 SCP : min 20µs / UVLO : min 20µs / TSD : min 20µs)	有 (최소 FO 신호 출력 시간 SCP : min 45µs / UVLO : min 90µs / TSD : min 180µs)
IGBT (Low-side) OFF 구간 확장 기능 (Fault pulse tuning)	無	有
제품 식별 기능	無	有 (HVCC 미투입 시, HINU-GND, HINV-GND, HINW-GND의 임피던스로 식별)
단락 전류 보호 트립 전압	0.48V±0.025V (VOT 제품)	0.48V±0.025V
단락 전류 보호 트립 전압	0.48V±0.05V (TSD 제품)	0.48V±0.025V

※VOT : 온도 출력, TSD : 열 차단, SCP : 단락 전류 보호, UVLO : 제어 전원전압 저하 시 오동작 방지, 기타 블록도 참조

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IGBT는 대표적인 파워 디바이스의 일종으로, 모터 구동을 비롯한 폭넓은 어플리케이션에서 이용되고 있습니다. 본 핸드북은 IGBT의 기초 지식으로서, IGBT의 특징에 따른 적용 범위와 어플리케이션의 이미지, 구조와 동작 원리, 기타 파워 디바이스와의 비교 및 사용 구분에 대해 설명한 자료입니다.

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