Application Note
モータ制御用インバータ装置

600V IGBT 搭載
Gen.3 インテリジェントパワーモジュール(IPM)
アプリケーションノート
BM6337*S/-VA/-VC,BM6357*S/-VA/-VC
Gen.3 IGBT-IPM は、ゲートドライバ、ブートストラップダイオード、IGBT、回生用ファストリカバリダイオードを 1 パッケージに搭載したインテリジェント
パワーモジュール (IPM) です。従来品 Gen.2 の特徴を継承し、更に進化いたしました。
このアプリケーションノートでは、Gen.3 IGBT-IPM の機能、並びに性能を引き出す為の設計方法について説明します。

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Gen.3 IGBT-IPM シリーズ
目次
1.

製品概要............................................................................................................................................................................... 3
用途............................................................................................................................................................................... 3シリーズラインアップ .................................................................................................................................................. 3
機能・特長 .................................................................................................................................................................... 3
従来品との仕様の相違点 .............................................................................................................................................. 42.
スペック............................................................................................................................................................................... 5
2.1.
絶対最大定格の詳細...................................................................................................................................................... 52.2.
保護機能と動作シーケンス ........................................................................................................................................... 8
2.2.1.
短絡電流保護回路(SCP) ........................................................................................................................................ 8
2.2.2.
制御電源電圧低下時誤動作防止回路(UVLO) ....................................................................................................... 122.2.3.
熱遮断回路(TSD) (BM6337xS のみ) .................................................................................................................... 14
2.2.4.
アナログ温度出力回路(VOT) ............................................................................................................................... 16
2.2.5.
エラー出力回路(FO) ............................................................................................................................................ 19
2.2.6.
制御入力(HINU,HINV,HINW,LINU,LINV.LINW) .................................................................................................... 22
2.3.
パッケージ .................................................................................................................................................................. 24
2.3.1.
外形寸法図 ........................................................................................................................................................... 24
2.3.2.
端子配置 .............................................................................................................................................................. 26
2.3.3.
標印 ..................................................................................................................................................................... 27
2.3.4.
絶縁距離 .............................................................................................................................................................. 27
2.3.5.
ヒートシンクの取り付け方法 .............................................................................................................................. 28
3.
アプリケーション .............................................................................................................................................................. 29
3.1.
アプリケーション回路例 ............................................................................................................................................ 29
3.1.1.
直接駆動による非絶縁制御例 .............................................................................................................................. 29
3.1.2.
フォトカプラ駆動による絶縁制御例 ................................................................................................................... 30
3.2.
アプリケーション部品選定方法(Figure 3.1.1 参照) .................................................................................................... 31
3.3.
システム構成例 ........................................................................................................................................................... 34
3.4.
PCB パターン設計時の注意点 .................................................................................................................................... 35
3.5.
スナバコンデンサの接続について .............................................................................................................................. 363.6.
電源電圧とコレクタ-エミッタ間電圧について ........................................................................................................... 363.7.
許容電流値について.................................................................................................................................................... 373.8.
短絡耐量について ....................................................................................................................................................... 38
4.
ブートストラップ回路 ....................................................................................................................................................... 41
4.1.
ブートストラップ回路動作 ......................................................................................................................................... 41
4.2.
初期充電 ..................................................................................................................................................................... 42
4.3.
ブートストラップダイオード、電流制限回路の特性.................................................................................................. 43
4.4.
ブートストラップ電源回路電流 .................................................................................................................................. 445.
改訂履歴............................................................................................................................................................................. 46
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.

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Gen.3 IGBT-IPM シリーズ
1. 製品概要
1.1. 用途 AC100～240Vrms(DC400V 以下)系モータ制御用インバータ装置
 白物家電(エアコン、洗濯機、冷蔵庫)モータ制御用インバータ装置

1.2. シリーズラインアップ
シリーズ
温度出力機能付き
過熱保護機能付き

温度出力機能付き

形名

定格

BM63373S-VA/ -VC

10A/600V

BM63374S-VA/ -VC

15A/600V

BM63375S-VA/ -VC

20A/600V

BM63377S-VA/ -VC

30A/600V

BM63573S-VA/ -VC

10A/600V

BM63574S-VA/ -VC

15A/600V

BM63575S-VA/ -VC

20A/600V

BM63577S-VA/ -VC

30A/600V-VA：長尺タイプ、-VC：制御側千鳥タイプ
Table 1.2.1 ラインアップ表

1.3. 機能・特長
 DC 入力、3 相 AC 出力 IGBT インバータ
 600V/10A、15A、20A、30A
2

P

VBU

24

 下側 IGBT オープンエミッタ
3 ブートストラップダイオード内蔵

4

 上側 IGBT ゲートドライバ(HVIC)

VBV

VBW

SOI(Silicon On Insulator)プロセス採用
駆動回路

5高圧レベルシフト回路

6

ブートストラップダイオード電流制限回路

78制御電源電圧低下時誤動作防止回路(UVLO)

9

 下側 IGBT ゲートドライバ(LVIC)
10

駆動回路

11

短絡電流保護回路(SCP)1213制御電源電圧低下時誤動作防止回路(UVLO)

14High Side
Gate Driver(HVIC)

V

23

22

HINU
HINV
HINW

W

HVCC

21

GND

LINU
LINV
LINW

NU

LVCC

熱遮断回路(TSD) (BM6337xS のみ)
アナログ温度出力回路(VOT)UFO

Low Side
Gate Driver(LVIC)

NV

20

19

CIN

 エラー出力(LVIC)

15
16

下側 IGBT 用 SCP、TSD、UVLO 動作時エラー出力

17

GND
VOT

NW

18

 入力インタフェース 3.3V, 5V 系対応
 UL 認証取得: UL1557 File E468261
Figure 1.3.1© 2020 ROHM Co., Ltd.

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ブロック図

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1.4. 従来品との仕様の相違点

Gen.3 IGBT-IPM (BM63*7*)と従来シリーズ Gen.2 IGBT-IPM (BM63*6*)の主な相違点は以下のようになります。
詳しくは各データシートを参照ください。

機能

Gen.2 IGBT IPM

Gen.3 IGBT IPM

関連項目≤ 20 kHz-Low Speed Switching 品< 6kHzHigh Speed Switching 品≤ 20kHz
Low Speed Switching 品
10A / 15A
High Speed Switching 品
10A/15A/30A
VOT = 2.77±0.14V (LVIC 温度=90°C)±6 °C 相当

10A/15A/20A/30A

1.3

VOT = 2.77±0.05V (LVIC 温度=90°C)±2 °C 相当

2.2.4

温度保護機能TSD 品 または VOT 品

TSD & VOT 品 または VOT 品

1.2

保護機能要因識別無し(最小 FO 信号出力時間
SCP: min 20µs
UVLO: min 20µs
TSD: min 20µs)

有り(最小 FO 信号出力時間
SCP: min 45µs
UVLO: min 90µs
TSD: min 180µs)

2.2.5

無し

有り

2.2.5

無し

有り
(HVCC 未投入時、HINU - GND,HINV GND,HINW - GND のインピーダンスで識別)

2.2.6

0.48V ±0.025V-

PWM 周波数ラインナップ

電流ラインナップ

温度モニタ精度

IGBT(low-side)オフ期間拡張機能(Fault pulse tuning)
製品識別機能0.48V ±0.025V (VOT 品)
絡電流保護トリップ電圧
0.48V ±0.05V (TSD 品)
Table 1.4.1 従来品との仕様の相違点© 2020 ROHM Co., Ltd.

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2. スペック
2.1. 絶対最大定格の詳細
Table 2.1.1 に絶対最大定格の一部について詳細説明をします。(BM63374S の場合)
インバータ部
項 目

記号

定 格

単位

説明
スイッチング動作していない状態で P-NU,NV,NW

電源電圧

VP

450

V

端子間に印加できる最大直流電圧です。この電圧を超えるような場合は制限回路が必要です。
スイッチング動作している状態で P-NU,NV,NW

電源電圧(サージ)

VP(surge)500

V間に発生する最大サージ電圧。この電圧を超える
場合は母線インダクタンスの低減やスナバ回路が必要です。

コレクタ-エミッタ間電圧
コレクタ電流

VCES

600

V

内蔵 IGBT の C-E 間に印加できる最大電圧

直流

IC

±15

A

TC=25°C 最大連続 DC コレクタ電流

ピーク

ICP

±45

A

TC=25°C 最大パルスコレクタ電流(1ms 以下)
内蔵パワーチップの最大瞬時接合部温度は150°C (@TC=≦100°C)ですが、安全動作さ

接合部温度

Tjmax

150

°C

せ る た め に 、 平 均 接 合 部 温 度 は Tj ≦ 125°C(@TC=≦100°C)としてください。パワーチップは
Tj=150°C で直ちに損傷しませんが、パワーサイク
ル寿命は減少します。

制御部
項 目
制御電源電圧

記号

定 格

単位

VCC

20

V

説明
HVIC の HVCC-GND 端子間,LVIC の LVCCGND 端子間に印加できる最大直流電圧です。
ハ イ サ イ ド IGBT 駆 動 電 源 電 圧 と し て VBU-

フローティング制御電源電圧

VBS

20

V

U,VBV-V,VBW-W 端子間に印加できる最大直流電圧です。

制御入力電圧VIN-0.5 to VCC +0.5

V

HINX-GND 端子間、LINX-GND 端子間に印加可能な電圧です。 (X = U,V,W)

エラー出力印加電圧

VFO-0.5 to VCC +0.5

V

FO-GND 端子間に印加可能な電圧です。

エラー出力電流

IFO

1

mA

FO-GND 端子間に流れるシンク電流です。

電流検出入力電圧

VCIN-0.5 to +7.0

V

CIN-GND 端子間に印加可能な電圧です。

温度出力端子電圧

VOT-0.5 to +7.0

V

VOT-GND 端子間に印加可能な電圧です。

記号

定 格

単位

VRB

600

V

ブートストラップダイオード部
項 目
逆電圧

説明
内蔵ブートストラップ用 Diode に印加できる最大電圧
内蔵パワーチップの最大瞬時接合部温度は

接合部温度

TjmaxD

150°C

150°C (@TC=≦100°C)ですが、安全動作させ る た め に 、 平 均 接 合 部 温 度 は Tj ≦ 125°C(@TC=≦100°C)としてください。

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システム全体
項 目

記号

定 格

単位

説明
VCC=13.5～16.5V、2µs 以内、非繰り返しの条

電源電圧自己保護範囲(短絡)VP(PROT)400

件で、IGBT が短絡または過電流状態となった場

V合、保護機能によって IGBT を安全に遮断できる
最大電源電圧
パワーチップの直下に Tc 測定点を規定します。ヒー

動作モジュール温度TC-25～+115°C

トシンクに溝を加工するなどして、熱電対をこの点に当て測定してください。(Figure 2.1.1 参照)
放熱面のセラミック表面と全端子(ショート)との絶縁耐圧です。
平面型ヒートシンク使用時はヒートシンクと端子間で放電する可能性があるため、1500Vrms となり

絶縁耐圧

Viso

1500

Vrms

ます。
Figure 2.1.2 のように、凸型形状のヒートシンクを使用し、ヒートシンクと端子間距離を広げた場合(2.5mm 以上推奨)、2500Vrms を満足します。
UL 認証は、凸型形状のヒートシンクを使用した条件で絶縁耐圧 2500Vrms にて取得しております。

Table 2.1.1 BM63374S の絶対最大定格

TC 測定点TOP VIEW
18
19

12.6
9.5

20

21

Ceramic parts (Al2O3)
22

Tc
detecting point

23

(3.5)

24

(3.5)

min.1.45
min.1.05

min.2.5

Heat sink

25
1

Figure 2.1.2 凸型ヒートシンク使用例(単位:mm)

Figure 2.1.1 Tc 測定点(単位:mm)© 2020 ROHM Co., Ltd.

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熱抵抗
項 目

規 格 値

記号

接合-ケース間熱抵抗

単位

条件

最小

標準

最大

Rth(j-c)_IGBT

-

-

3.0

°C/W

インバータ IGBT(1/6 モジュール)Rth(j-c)_FWD

-

-

3.9

°C/W

インバータ FWD(1/6 モジュール)

上記規格は、接合-ケース間の定常時の熱抵抗を示しています。熱抵抗は約 10s で飽和し定常状態になります。
飽和するまでの熱抵抗(過渡熱抵抗)を Figure 2.1.3 に示します。
Zth(j-c)*は上記規格値で規格化された値であり、Zth(j-c)*= Zth(j-c) / Rth(j-c)となります。
例えば、BM63374S の IGBT の 0.3s における過渡熱抵抗値は、3.0[°C/W]×0.8=2.4[°C/W]となります。

Thermal impedance Zth(j-c)*

1

FWD
IGBT

0.1
0.01

0.1

1

10

Time[s]Figure 2.1.3. 過渡熱抵抗特性© 2020 ROHM Co., Ltd.

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2.2. 保護機能と動作シーケンス
2.2.1. 短絡電流保護回路(SCP)

IPM 外部にシャント抵抗(電流検出用抵抗)を接続し、抵抗に発生する電圧を CIN 端子へフィードバックすることにより短絡電流保護が可能になります。保護動作に入ると、下側アーム全相の IGBT をオフし、FO 信号を出力します。スイッチング時のリカバリ電流やノイズによる誤動作を防止するため、CIN 端子入力には RC フィルタ(時定数 1.0µs 推奨)を設置してください。

C1 D1 C2

2

+

3

+

4

+

5
6

7
8

C5

9

MCU

10
11
12
13

5V

VBV

U

VBW

High Side
Gate Driver(HVIC)

14

V

D2 C8

15
16
17

23

M

22

HINV

+

HINW

W

HVCC

C3

21

GND

LINU
LINV
LINW

NU

LVCC
Low Side
Gate Driver(LVIC)

FO

NV

C7
+

24

HINU

C6

R1
15V

P

VBU

20

Shunt
Resistor
19

D

CIN

N

GND
VOT

NW

18

R2
C9
時定数 1.0µs 推奨
Figure 2.2.1 短絡電流保護回路© 2020 ROHM Co., Ltd.

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■短絡電流保護(SCP)動作シーケンス(外付シャント抵抗、RC 時定数回路による保護)
a1.通常動作=IGBT オン→出力電流 Ic 流れる

a2.過電流検出(SCP)トリガ･･･RC 時定数は 2µs 以内(1.0µs 推奨)に遮断するよう最適遮断時間を設定
a3.下側アーム全相のゲートを遮断(ソフトターンオフ)
a4.下側アーム全相の IGBT オフ
a5. FO 出力(45µs(Min) SCP=H 45µs 以下の場合。SCP=H 45µs 以上では、SCP=H の期間 FO 出力
a6. LIN=L
a7. LIN=H でも SCP=H 中は IGBT オフ
a8. Fo 出力終了。LIN=H(点線)で SCP=H→L となっても、次の LIN 立ち上がりエッジまでは IGBT はオフ状態(各相への LIN 入力で相ごとに通常状態に復帰します)a9.通常動作=IGBT オン→出力電流 IC 流れる

a6

LIN
SCP

a7

SET

a8
RESET
a9

a3
IGBT gatea4
SCP トリップ電流
a1
Ic
a2

SCP トリップ電圧

シャント抵抗間電圧
RC 時定数回路による delay

FO
正常動作時
RC 時定数での遅延の為、
SCP トリップ電圧に達しない。

a5
SCP 発生時RC 時定数での遅延後、SCP トリップ電圧に達し、過電流検出(SCP)をトリガする。
Figure 2.2.2 SCP タイミングチャート

短絡電流保護は下アームに対してのみ動作します。
短絡電流保護が動作し、エラー出力が発生した場合、即座に動作停止し異常状態を回避してください。

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■シャント抵抗値の設定

シャント抵抗値 RSHUNT は短絡電流保護トリップ電圧 VSC と保護電流設定値 ISCP から次式で設定します。
RSHUNT= VSC / ISCP
ISCP の最大値は、シャント抵抗のばらつきや VSC のばらつきを考慮して、IGBT 飽和電流の最小値以下となるように設定する必要があります。IPM の短絡保護推奨設定値は、定格電流の 2.7 倍以下となります
例として BM63375S で ISCP を 54A(定格電流 20A×2.7)とした場合の設定方法を以下に示します。
VSC のばらつき(Tj=25°C、VCC=15V)を Table 2.2.1 に示します。
項 目

記号

短絡電流保護トリップ電圧

VSC

規 格 値
最小

標準

最大

0.455

0.480

0.505

単位

条件

V

Table 2.2.1 短絡電流保護トリップ電圧の規格値
シャント抵抗値 RSHUNT と短絡電流保護設定値 ISCP の関係は、ばらつきを考慮した場合、下記のようになります。
ISCP(Min) = VSC(Min) / RSHUNT(Max)･･･①
ISCP(Typ) = VSC(Typ) / RSHUNT(Typ)･･･②
ISCP(Max) = VSC(Max) / RSHUNT(Min)･･･③③より
54A = 0.505V / RSHUNT(Min)RSHUNT(Min) ≒ 9.35mΩ
シャント抵抗のばらつきを±5%とすると、
RSHUNT(Typ) ≒ 9.35mΩ/0.95≒9.84mΩ
RSHUNT(Max) ≒ 9.84mΩ×1.05=10.33mΩ
以上より、Tj=25°C、VCC=15V での ISCP の動作範囲は Table 2.2.2 となります。
最小

標準

最大

RSHUNT 設定範囲

9.35mΩ

9.84mΩ

10.33mΩ

ISCP の動作範囲

44.0A

48.8A

54.0A

項目

Table 2.2.2 短絡電流保護設定範囲
外部配線の寄生インダクタンスや寄生容量に起因する共振波形により、設定値より低い電流で保護動作することがあります。最終的には実機での詳細評価の上、シャント抵抗値の調整をしてください。

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■RC 時定数の設定

シャント抵抗に発生するノイズによる短絡電流保護回路の誤動作を防止するため、RC フィルタ回路を設置してください。RC 時定数 τはノイズ印加時間と IGBT 負荷短絡耐量から設定します。(τ=1.0µs 推奨)
シャント抵抗に VSC レベルを超える電圧が発生した後、RC フィルタ回路を介し CIN 端子に VSC 電圧が印加されるまでの時間 t1 は下記式となります。
VSC = RSHUNT･IC･{1-exp(t1/τ)}t1= -τ･ln(1- VSC/ RSHUNT･IC)

VSC : 短絡電流保護トリップ電圧
IC: IGBT ピーク電流値τ: RC フィルタ時定数

t1: CIN 端子に VSC 電圧が印加されるまでの時間

また、CIN 端子が VSC レベルに到達してから IGBT のゲートが遮断されるまでには、下記に示す IPM 内部遅延時間 t2 がかかります。
項目

最小

標準

最大

IPM 内部遅延時間--

0.65µsTable 2.2.3 IPM 内部遅延時間
したがって、短絡発生から IGBT ゲートが遮断されるまでの時間 ttotal は下記となります。
ttotal = t1 + t2
実機での詳細評価の上、ttotal が IGBT 負荷短絡耐量以内に収まるように RC 時定数を決定してください。

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2.2.2. 制御電源電圧低下時誤動作防止回路(UVLO)

制御電源電圧が低下すると、IGBT ゲート電圧が低下し、IGBT 能力低下などの弊害が発生するため、推奨電源電圧内でご使用ください。制御電源電圧が低下し、既定の電圧以下となった場合、制御電源電圧低下時誤動作防止回路(UVLO)が動作します。
HVIC のフローティング電源 VBS、LVIC の制御電源 VCC の両方に UVLO 回路を搭載しておりますが、LVIC の UVLO 動作時のみ
FO 信号(エラー出力)を出力します。
Table 2.2.4 に各制御電源電圧範囲での IPM 動作状態を示します。
制御電源電圧範囲[V] (VCC, VBS)

動作状態
HVIC、LVIC の正常動作電圧領域ではないため、UVLO、FO 信号などの各種保護機能の動作は保証されません。

0～4.0

外来ノイズ等により IGBT が誤オンする可能性がありますので制御電源より先に DC-LINK 電圧を立ち上げないでください。

4.0～VCCUVR(VCC), VBSUVR(VBS)UVLO が動作し、FO 信号を出力します。

VCCUVR～13.5(VCC)

スイッチング動作しますが、推奨動作電圧範囲外のため VCESAT やスイッチングロスが増大し接合部温度

VBSUVR～13.0(VBS)が上昇する可能性があります。

13.5～16.5(VCC)

推奨動作電圧範囲内であり、正常動作します。

13.0～18.5(VBS)
16.5～20.0(VCC)

スイッチング動作しますが、推奨動作電圧範囲外のためスイッチングが高速となりノイズが増加します。

18.5～20.0(VBS)

また短絡耐量が不足し、破壊する可能性があります。
HVIC、LVIC が破壊する可能性があります。

20.0～

定格を越える可能性がある場合は 1W 程度のツェナーダイオード(20～22V)の配置を推奨します。
Table 2.2.4 各制御電源電圧範囲での IPM の動作状態■LVCC 制御電源電圧低下時誤動作防止回路(UVLO)動作シーケンス(LVIC に搭載)
b1. LVCC 立ち上がり→VCCUVR でリリース→次の LIN 立ち上がりエッジで動作開始(各相への LIN 入力で相ごとに通常状態に復帰します)b2.通常動作=IGBT オン→出力電流 Ic 流れる
b3. LVCC 低下→VCCUVT で保護動作トリップ
b4.下側アーム全相の IGBT オフ(LIN の入力に関わらずオフ)
b5. FO 出力(90µs(Min)) : UVLO=H 期間 90µs 以下の場合。
UVLO=H 期間 90µs 以上では、UVLO=H 期間(LVCC が復帰するまでの間)、FO を出力
b6. LVCC 復帰→VCCUVR でリリース
b7. LIN=H(点線)でリリースされても、次の LIN 立ち上がりエッジまでは IGBT はオフ状態
b8.通常動作=IGBT オン→出力電流 Ic 流れる

LIN
UVLO

LVCC

b7
RESET

VCCUVR

b1

SET

RESET

b3

b6

VCCUVT
b2

b4

b8

Ic
b5

FO

Figure 2.2.3 LVCC UVLO タイミングチャート© 2020 ROHM Co., Ltd.

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■VBS 制御電源電圧低下時誤動作防止回路(UVLO)動作シーケンス(HVIC に搭載)
c1. VBS 立ち上がり→VBSUVR でリリース→次の HIN 立ち上がりエッジで動作開始
c2.通常動作=IGBT オン→出力電流 Ic 流れる
c3. VBS 低下→VBSUVT で保護動作トリップ
c4.該当相の IGBT のみオフ(HIN の入力に関わらずオフ)、FO は出力しません
c5. VBS 復帰→VBSUVR でリリース
c6. HIN=H(点線)でリリースされても、次の HIN 立ち上がりエッジまでは IGBT はオフ状態
c7.通常動作=IGBT オン→出力電流 Ic 流れる

HIN

UVLO

VBS

c6

RESET

VBSUVR

c1

SET

RESET

c3

c5

VBSUVT
c2

c4

c7

Ic

FO

FO=H
Figure 2.2.4 VBS UVLO タイミングチャート© 2020 ROHM Co., Ltd.

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2.2.3. 熱遮断回路(TSD) (BM6337xS のみ)

LVIC の温度をモニタした熱遮断回路を搭載しています。LVIC の温度が規定の温度以上になると熱遮断回路が働き、下側アーム全相の IGBT をオフし、FO 信号を出力します。

項 目

規 格 値

記号

最小

標準

最大

単位

条件

熱遮断回路トリップ温度

TSDT

115

130

-

°C

LVIC の温度

熱遮断回路ヒステリシス温度

TSDHYS

-

20

-

°C

LVIC の温度

Table

2.2.5 熱遮断回路の規格値■熱遮断回路(TSD)動作シーケンス(LVIC の温度をモニタ)
d1.通常動作=IGBT オン→出力電流 Ic 流れる
d2. LVIC の Tj 上昇→TSDT で保護動作トリップ
d3.下側アーム全相の IGBT オフ(LIN の入力に関わらずオフ)
d4. FO 出力(180µs(Min) TSD=H 180µs 以下の場合。
TSD=H 180µs 以上では、TSD=H である Tj が TSDT-TSDHYS まで下降するまでの期間 FO 出力
d5. LVIC の Tj 低下→TSDT-TSDHYS でリリース
d6. LIN=H(点線)でリリースされても、次の LIN 立ち上がりエッジまでは IGBT はオフ状態(各相への LIN 入力で相ごとに通常状態に復帰します)d7.通常動作=IGBT オン→出力電流 Ic 流れる

LIN

d6

TSD

SET
TSDT

RESET

d2
d5

TSDT-TSDHYS
Tj(LVIC)
d1

d7

d3

Ic

FO

d4
Figure 2.2.5 TSD タイミングチャート© 2020 ROHM Co., Ltd.

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FRD

IGBT

LVIC

Heatsink
Figure 2.2.6 パワーデバイスからの熱伝導・TSD が動作し、エラー出力が発生した場合、即座に動作停止し異常状態を回避してください。
・エラー出力により停止した際に、ヒートシンクの緩みや外れ、冷却ファン異常停止など冷却システムの異常が原因であった場合は、TSD が動作しエラー出力された可能性が高くなります。その場合、パワーチップの接合部温度が絶対最大定格の 150°C を超えているため
IPM を交換する必要があります。
・本機能でモニタしている接合部温度は、下側 IGBT ゲートドライバチップ(LVIC)の温度です。パワーチップの急激な温度上昇には追随できないため、モータロックや過電流時などのような急激な接合部温度上昇には本機能は有効に機能しませんのでご注意ください。

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2.2.4. アナログ温度出力回路(VOT)

本 IPM は、LVIC 部に温度検出素子を内蔵しており、LVIC 部の温度をアナログ電圧に変換して出力します。IGBT, FWD などパワーチップの発熱は、外部ヒートシンクやモールド樹脂を介して伝わるので、モータロックや短絡などパワーチップの急激な温度上昇には、LVIC の温度上昇は追従できません。
本機能は、放熱用ファンの停止のような放熱系の故障などによる温度上昇や過負荷継続時の出力制限といった、従来からヒートシンクに取り付けて使用されていたサーミスタと同様の方法での使用を推奨します。
BM6357xS は、自身で温度保護動作はいたしません。VOT 出力がユーザー設定の温度保護レベルに達した時、システム側でスイッチ
ング動作をただちに停止してください。
BM6337xS は、熱遮断回路にて温度保護動作を行います。
■温度出力端子(VOT 端子)仕様
VOT 端子の出力電流定格を、Table 2.2.6 VOT 端子出力電流定格(Tc=-25～100°C)に示します。VOT 出力は、Figure 2.2.7
VOT 端子部回路図に示すように温度検出素子の電圧をオペアンプで増幅して、VOT 端子に出力する構成となっております。Figure
2.2.7 VOT 端子部回路図は VOT 出力に RC フィルタを設置した場合の例となります。
VOT 出力特性は、Figure 2.2.11 VOT 出力電圧の LVIC 温度特性に示すように温度に対し線形に変化いたします。
最小
ソース電流定格(Note 2)1.7mA

シンク電流定格(Note 3)

0.1mA(Note 2) VOT 端子から流し出す電流(Note 3) VOT 端子に引き込む電流

Table 2.2.6 VOT 端子出力電流定格(Tc=-25～100°C)
LVIC

5V

Temperature－

Signal
Ref

VOT

MCU

＋
GND

Figure 2.2.7 VOT 端子部回路図■室温以下時の VOT 出力について
室温より低い温度時において出力の線形性が必要な場合、VOT-GND 間に 5.1kΩ のプルダウン抵抗の設置を推奨いたします。プル
ダウン抵抗を設置される場合は、VOT 出力電圧÷抵抗値程度の電流が LVIC の消費電流として常時余分に流れることになります。過熱保護のためだけに本出力を使用し、室温以下の出力が不要な場合、プルダウン抵抗は不要です。
LVIC

5V

Temperature－

Signal
Ref

VOT

MCU

＋
GND

5.1kΩ

Figure 2.2.8 VOT 端子部回路図(室温以下 VOT 使用時)

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■低電圧マイコン使用時について

低電圧マイコンを使用した場合、温度が上昇した際に VOT 出力がマイコンの電源電圧を超える可能性があります。3.3V マイコンなどを使用される場合は、マイコンの保護のため、VOT 端子とマイコンの電源の間にクランプダイオードの設置を推奨いたします。

3.3V
LVIC
Temperature－

Signal
Ref

VOT

MCU

＋
GND

Figure 2.2.9 VOT 端子部回路図(低電圧マイコン使用時)■VOT 保護設定電圧がマイコン電源電圧を超える場合について
低電圧マイコンを使用した場合、VOT 保護設定電圧がマイコン電源電圧以上となるような設計が必要な場合、VOT 出力を抵抗分圧してマイコンの A/D コンバータに入力する方法があります。その際、分圧抵抗値の合計が 5kΩ 程度となるように設定してください。
上述のクランプダイオードの設置は、VOT 出力が分圧されることから基本的にマイコンの電源電圧以上には上がらないと考えられるため不要と考えられますが、設置の要否は設定した分圧比により判断してください。

LVIC

3.3V

Temperature－

Signal
Ref

VOT

R1

DVOT

＋
GND

DVOT=VOT・R2/(R1+R2)

MCU

R2

R1+R2

5kΩ

Figure 2.2.10 VOT 端子部回路図(VOT 保護設定電圧が高い場合)© 2020 ROHM Co., Ltd.

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■VOT 出力電圧の温度特性

Max

Typ
Min

5kΩ プルダウン抵抗を設置しない場合、0.8V 以下は出力飽和の可能性があります。

5kΩ プルダウン抵抗を設置した場合、0.2V 以下は出力飽和の可能性があります。

Figure 2.2.11 VOT 出力電圧の LVIC 温度特性

項 目
VOT 電圧

記号
VOT

定 格
min

typ

Max

単位

説明

2.72 2.77 2.82

V

LVIC 温度 90°C

0.93 1.13 1.33

V

LVIC 温度 25°C

Table 2.2.7 VOT 電圧© 2020 ROHM Co., Ltd.

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2.2.5. エラー出力回路(FO)FO 端子は、オープンドレイン出力とシュミット入力で構成されています。

本 IPM は、LVIC 部の保護機能として SCP(短絡電流保護),UVLO(制御電源電圧低下誤動作防止),TSD(熱遮断BM6337xS のみ)を実装しており、それら保護機能が検出されると要因毎に Table 2.2.9 に示す期間オープンドレインをアクティブ状態とし、下側アーム全相の IGBT は LIN の入力にかかわらずオフします。
HVIC 部の保護機能として UVLO(制御電源電圧低下誤動作防止)を実装していますが、FO 信号は出力しません。 (2.2.2 参
照)。
また、FO 端子の入力レベルをモニタすることで、Low 期間は下側アーム全相の IGBT をオフします。これにより、外付け CR でオフ時間を拡張することができます。(Fault pulse tuning)
15V
R1
MCU

HVCC

Under Voltage
detection

HINU

Level
shifter

C1

R1

HINV

Level
shifter

C1

R1

P

HINW

U

Gate
Drive

Level
shifter

C1

V

W

GND
15V

LVCC
LVCC

R1

Under Voltage
detection

UVLO

LINU

C1
NU
LVCC

R1

LINV

Gate
Drive

C1

NV
LVCC

R1

LINW

C1

NW
5V
R2

LVCC

FO
C2
Duration
Timer

GND

SCP
UVLO
TSD

Figure 2.2.12 FO 端子、制御入力端子© 2020 ROHM Co., Ltd.

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1.0

オープンドレインの為、外部電源(5V 系など)へプルアップしてください。

0.8

VFO [V]■FO 端子 出力機能

Figure 2.2.13 に FO 端子の V-I 特性(代表例)を示します。
FO 端子のシンク電流の絶対最大定格は 1mA となります。

Tj = 25°C
VCC = 15V

0.6
0.4

0.2
プルアップ電源が 5.0V、プルアップ抵抗 10kΩ の場合、
FO 端子 H 電圧の最小値は 5.0V-10kΩ×10µA=4.9[V]となります。

0.0
0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

IFO [mA]
Figure 2.2.13 FO 端子の V-I 特性(代表例)

項 目

規 格 値

記号

最小

標準

最大

単位

条 件

出力 L 電圧

VFO

-

-

0.95

V

IFO=1mA

リーク電流

IFOLEAK

-

-

10

µA

VFO=5V

Table 2.2.8 FO 端子 出力規格値
保護機能検出時の、FO 信号を出力時間。
要因
SCP

UVLO

保護機能発生時間(min)FO 信号出力時間(Note 1)≤ 45µs45µs> 45µs

短絡発生期間≤ 90µs90µs

短絡電流保護

制御電源電圧低下誤動作防止> 90µsUVLO 発生期間(LVCC(LVIC)が VCCUVR を上回るまでの期間)≤ 180µs
TSD

熱遮断 (BM6337xS のみ)> 180µs

180µs
TSD 発生期間(Tj(LVIC)が TSDT-TSDHYS を下回るまでの期間)(Note 1) FO 端子に外付け RC 回路を未使用の場合

Table 2.2.9 FO 信号出力時間

SCP

SET RESET
45µs

FO

UVLO

SET
90µs

FO

TSD
FO

RESET

RESET

SET
180µs

Figure 2.2.14 保護機能発生時間(min) タイミングチャート© 2020 ROHM Co., Ltd.

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■FO 端子 入力機能
項 目

記号

H レベル入力閾値電圧
L レベル入力閾値電圧
入力ヒステリシス電圧

規 格 値

単位

最小

標準

最大

VINH

-

-

2.6

V

VINL

0.8

-

-

V

VHYS

-

0.25

-

V

条 件

Table 2.2.10 FO 端子 入力規格値
FO 端子に R2,C2 を接続、C2 充電時間を調整することで、下側アーム全相の IGBT オフ期間を拡大することができます。
IPM と MCU 間に絶縁素子を使用し、絶縁素子の遅延時間が FO の L レベル最小期間(45µs : SCP)より長い場合に最適です。
photo coupler(high speed)

Control signals

photo coupler(high speed)
MCU

IPM

photo coupler(high speed)
photo coupler(high speed)
photo coupler(high speed)FOphoto coupler(high speed)

R2

photo coupler(low speed)

C2

Figure 2.2.15 IGBT オフ期間拡張
a6

LIN
SCP

a7

a8

SET

RESET

a3

IGBT gate

IGBT disable 期間
a4
SCP トリップ電流

a1
Ic
a2

SCP トリップ電圧

シャント抵抗間電圧
RC 時定数回路による delayFO

MCU FO 入力(photo coupler)a5

FO VIH

Photo coupler 遅延時間
Figure 2.2.16 IGBT オフ期間拡張 タイミングチャート© 2020 ROHM Co., Ltd.

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2.2.6. 制御入力(HINU,HINV,HINW,LINU,LINV.LINW)
Figure 2.2.12 FO 端子、制御入力端子に制御系端子の接続例を示します。

HINU,HINV,HINW,LINU,LINV,LINW 端子は IPM 内部に 3.3/5.0/7.1kΩ(min/typ/max)のプルダウン抵抗を内蔵しています。
ノイズなどの影響を回避するために R1,C1 でフィルタを挿入する場合、入力閾値電圧を満足するよう設定してください。

項 目

記号

H レベル入力電流

規 格 値

単位

条 件

1.5

mA

VIN=5V--µA

VIN=0V

-

-

2.6

V

0.8

-

-

V

0.25

-

V

最小

標準

最大

IINH

0.7

1.0

L レベル入力電流

IINL

-10

H レベル入力閾値電圧

VINH

L レベル入力閾値電圧

VINL

入力ヒステリシス電圧

VHYS

-

Table 2.2.11 制御入力 HINU,HINV,HINW,LINU,LINV,LINW 端子の規格値
HINU,HINV,HINW は、無通電時(HVCC)、Table 2.2.12 ラインアップ表 Table 2.2.12 で示すデバイス毎に異なる抵抗を示します。

形名

絶対最大定格無通電時(HVCC)入力端子抵抗(kΩ)(Note 1)
5:HINU –6:HINV –7:HINW –9 or 16:GND
9 or 16:GND
9 or 16:GND
最小 標準 最大 最小 標準 最大 最小 標準 最大BM63373S-VA/ -VC

10A/600V

17.5

25

34

温度出力機能付き BM63374S-VA/ -VC
過熱保護機能付き BM63375S-VA/ -VC

15A/600V

35

50

68

20A/600V

70

100

136

BM63377S-VA/ -VC

30A/600V

140

200

272

BM63573S-VA/ -VC

10A/600V

17.5

25

34

BM63574S-VA/ -VC

15A/600V

35

50

68

BM63575S-VA/ -VC

20A/600V

70

100

136

BM63577S-VA/ -VC

30A/600V

140

200

272

シリーズ

温度出力機能付き

70

100

136

70

100

136

-VA：長尺タイプ、-VC：制御側千鳥タイプ
Table 2.2.12 ラインアップ表(Note 1) HVCC 電源投入時の抵抗値は、いずれも 3.3/5.0/7.1kΩ(min/typ/max)の抵抗値を示します。
抵抗値測定器の+/-端子を IPM の入力/GND 端子のどちらに接続するかによって、実際の抵抗値よりも小さく測定される場合があります。

制御電源(HVCC)

投入時

制御電源(HVCC)

5kΩ

25kΩ

5kΩ

入力-GND 抵抗:5kΩ[従来]HVCC = 13.5V 以上

5kΩ

未投入時

入力-GND 抵抗:5kΩ以外

100kΩ
100kΩ

HVCC = 0V
BM63373S-VA/ -VC の場合
Figure 2.2.17 入力端子抵抗 等価ブロック図© 2020 ROHM Co., Ltd.

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HINU-GND 間、HINV-GND 間、HINW-GND 間の抵抗値を測定していただくことにより製品の特定が可能です。
測定の際は HINX より電流印加して測定してください。下図のように GND から電流印加すると正しく測定できません。

電流印加

製品識別抵抗

HINX
5kΩ

V

GND
HVIC
a) HINX 端子から電流を流入する向き→ 製品識別抵抗を正しく測定できる

電流印加

製品識別抵抗

HINX
5kΩ

V
GND

HVIC
b) GND 端子から電流を流入する向き→ 保護ダイオードや 5kΩにも電流が流れ、製品識別抵抗を正しく測定できない
Figure 2.2.18 計測時の注意点© 2020 ROHM Co., Ltd.

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2.3. パッケージ
本シリーズは 2 種類の端子形状がラインアップされています。

2.3.1. 外形寸法図
Package Name

HSDIP25

Figure 2.3.1 長尺タイプ(-VA)© 2020 ROHM Co., Ltd.

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Package Name

HSDIP25VC

Figure 2.3.2 制御側千鳥タイプ(-VC)© 2020 ROHM Co., Ltd.

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2.3.2. 端子配置
端子番号

記 号

機

能

1

NC

ノンコネクション(GND 電位)

2

VBU

U 相フローティング制御電源

3

VBV

V 相フローティング制御電源

4VBW

W 相フローティング制御電源

5

HINU

U 相上側 IGBT 制御入力

6

HINV

V 相上側 IGBT 制御入力

7

HINW

W 相上側 IGBT 制御入力

8

HVCC

HVIC 制御電源

9

GND

グラウンド(Note 1)

10

LINU

U 相下側 IGBT 制御入力

11

LINV

V 相下側 IGBT 制御入力

12

LINW

W 相下側 IGBT 制御入力

13

LVCC

LVIC 制御電源

14FO

アラーム出力

15CIN

短絡電流トリップ電圧検出

16

GND

グラウンド(Note 1)

17

VOT

温度出力

18

NW

W 相下側 IGBT エミッタ

19

NV

V 相下側 IGBT エミッタ

20

NU

U 相下側 IGBT エミッタ

21

W

W 相出力

22

V

V 相出力

23

U

U 相出力

24

P

インバータ電源25NC

ノンコネクション(Note 2)(Note 1) GND 端子が 9 ピン、16 ピンの 2 端子ありますが、IPM 内部で接続されていますので、外部ではどちらか一方のみ接続(16 ピン推奨)し、他方はオープン状態で使用してください。
(Note 2) IPM 内部での電気的接続はありません。

Table 2.3.1 端子説明

TOP VIEW
17

18

1

25
Figure 2.3.3 端子配置図© 2020 ROHM Co., Ltd.

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2.3.3. 標印
標印を Figure 2.3.4 に示します。 標印は放熱板の反対側であるボトム側にしるされます。
BOTTOM NIEW

Part Number
B M 6 3x

7Part Number

x

S

-

VA 長尺タイプ

HSDIP25VC

code

x

Package
S HSDIP25/

2Dx

VC 制御側千鳥タイプ

Part Number

LOT Number

LOT Number
1

2

3

4

5

6

7

Figure 2.3.4 端子配置図

89 10 11 12 13 14
ロット番号（シリアル番号）

機種名シリアル番号
製造日
製造月（1～C 表示）
製造西暦下１桁

2.3.4. 絶縁距離
IPM の絶縁距離を Table 2.3.2 に示します。
空間距離[mm] 沿面距離[mm]項目
充電部異電極端子間

2.50

3.00

端子-ヒートシンンク間

1.45

1.50

Table 2.3.2 絶縁距離

Ceramic parts (Al2O3)

(3.5)

(3.5)

min.1.45
min.1.05

min.2.5

Heat sink
Figure 2.3.5 凸型ヒートシンク使用例(単位:mm)© 2020 ROHM Co., Ltd.

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2.3.5. ヒートシンクの取り付け方法

IPM をヒートシンクに取り付ける際、規定トルク以上での締め付けや極端な片締めをした場合、IPM 内部のチップや放熱面セラミックにストレスが加わり、破壊、クラックまたは劣化を招く可能性があります。締め付け順序を Figure 2.3.6 に示します。締め付け時はトルクドライバーを使用し所定のトルクまで締めます。仮締めの締付けトルクは最大定格の 20～30%を目安に設定してください。IPM 放熱面とヒートシンクとの接触面には熱伝導性の良いグリースを 100µm～200µm 程度、均一に塗布して使用してください。塗布するグリースは、使用動作温度範囲内で変質せず、経年変化のないものをご使用ください。IPM とヒートシンクの接触面に異物が混入しないようにしてください。
グリース塗布後に直接ヒートシンクにネジ止めすることを推奨しますが、IPM 放熱面とヒートシンクの間に放熱シートを挟んで使用する場合、シート材の厚みや弾性率によっては、IPM 内部のチップや放熱面セラミックにストレスが加わり、破壊、クラックまたは劣化を招く可能性があります。放熱シートを使用の際は、Figure 2.3.7 に示すように IPM の標印面が＋側へ反ることがないよう十分評価した上で使用してください。

2
(+)

放熱シート

1

ヒートシンク仮締め：1→2
本締め：1→2

Figure 2.3.7 ヒートシンク取り付け後の IPM 平面度

Figure 2.3.6 ネジ締め付け順序例(放熱シート使用時)

項 目

規 格 値

単位

条件

0.78

N･m

取り付けネジ M3(Note 1)、推奨値 0.69N･m

+100

µm

測定位置は Figure 2.3.8 に規定

最小

標準

最大

締付けトルク強度

0.59

0.69

外付けヒートシンク平面度-50-(Note 1) 取り付けネジには、平座金(推奨：JIS B1256)を使用してください。

Table 2.3.3 締め付けトルク強度と外付けヒートシンク平面度の規格

放熱効果を最大限得るためには、その接触面積をできるだけ大きくし接触熱抵抗を最小にする必要があります。外付けヒートシンクの平面度（反り/凹凸）は、IPM 取り付け面において、Figure 2.3.8 のとおりとします。
IPM+-

外付けヒートシンク平面度測定位置
Figure 2.3.8 外付けヒートシンク平面度測定位置© 2020 ROHM Co., Ltd.

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3. アプリケーション
3.1. アプリケーション回路例
3.1.1. 直接駆動による非絶縁制御例

この配線は U、V、W 端子部直近にて、
モータ主配線と分岐して配線してください。

C1 D1 C2
+

VBV

3

+

8

V

23

M

22

HINV

6

C5

High Side
Gate Driver(HVIC)

24

HINU

5

7

U

VBW

4

+

P

VBU

2

+

HINW

W

HVCC

9

C3

21

C4

GND

MCU

この配線が長い場合、
10
11
12
13

5V

D2

あります。

LINV
LINW

NU

LVCC

C6

R1
14

15V

アーム短絡を起こす場合が

LINU

Low Side
Gate Driver(LVIC)

FO

NV

C7
+

15

C8

16
17

20

C
Shunt
Resistor

19

D

CIN

N

GND
VOT

B

NW

18

R2
C9
A

B の配線: シャント抵抗で発A の配線:入力信号にノ生するノイズ除去の為 R2,C9

イズが入らないよう 短く、

この配線が長い場合、SC レベルの変動が大きくなりフィルタは CIN 端子の近くで配太くしてください

SCP 誤動作の可能性があります。

線は短くしてください
Figure 3.1.1 アプリケーション回路例 (直接駆動による非絶縁制御)© 2020 ROHM Co., Ltd.

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3.1.2. フォトカプラ駆動による絶縁制御例

この配線は U、V、W 端子部直近にて、
モータ主配線と分岐して配線してください。

C1 D1 C2
+

3

+

4

+

5V

2

P

VBU

VBV

U

VBW

High Side
Gate Driver(HVIC)

15V
5
6
7
8

C5

9

V

24

23

M

22

HINU
HINV

+

HINW

W

HVCC

C3

21

C4

GND
この配線が長い場合、

10

MCU

11
12
13

アーム短絡を起こす場合が

LINU

あります。

LINV
LINW

NU

LVCC

C6
R3
14

15V

C7

D2

+

15

C8

16

ΣΔ

17

Low Side
Gate Driver(LVIC)

FO

NV

20

C
Shunt
Resistor

19

D

CIN

N

GND
VOT

B

NW

18

R2
C9
A

B の配線: シャント抵抗で発A の配線:入力信号にノ生するノイズ除去の為 R2,C9

イズが入らないよう 短く、

この配線が長い場合、SC レベルの変動が大きくなりフィルタは CIN 端子の近くで配太くしてください

SCP 誤動作の可能性があります。

線は短くしてください
Figure 3.1.2 アプリケーション回路例 (フォトカプラ駆動による絶縁制御)© 2020 ROHM Co., Ltd.

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3.2. アプリケーション部品選定方法(Figure 3.1.1 参照)
1)VBU、VBV、VBW 端子

・スイッチングノイズや電源リプルによる誤動作、破壊を防止するために、バイパスコンデンサとして温度特性、周波数特性が優れた電解コンデ
ンサ C1(22µF～100µF)を端子直近に設置してください。また、広周波数帯域で電源インピーダンスを下げるためにも電解コンデンサと並列に温度、周波数特性、DC バイアス特性が優れた 0.1µF～0.22µF 程度のセラミックコンデンサ C2(B、R 特性などを推奨)を端子直近に設置してください。
・サージ吸収用として電力損失 1W 程度のツェナーダイオード(20～22V)D1 を端子直近に配置してください。(PDZV20B 推奨)
・電源ノイズは dV/dt≦1V/µs とし、Vripple≦2Vp-p となるよう電源回路を設計してください。
・U、V、W 端子からの配線は、U、V、W 端子部にてモータ主配線と分岐して、できる限り太く短く配線してください。
2)HVCC、LVCC 端子
・スイッチングノイズや電源リプルによる誤動作、破壊を防止するために、バイパスコンデンサとして温度特性、周波数特性が優れた電解コンデ
ンサ C9 を端子直近に設置してください。また、広周波数帯域で電源インピーダンスを下げるためにも電解コンデンサと並列に温度、周波数
特性、DC バイアス特性が優れた 0.1µF～0.22µF 程度のセラミックコンデンサ C5,C6(B、R 特性などを推奨)を端子直近に設置してください。
・サージ吸収用として電力損失 1W 程度のツェナーダイオード(20～22V)D2 を端子直近に配置してください。(PDZV20B 推奨)
・電源ノイズは dV/dt≦1V/µs とし、Vripple≦2Vp-p となるよう電源回路を設計してください。
3)P 端子・サージ電圧による過電圧破壊を防止するために、平滑コンデンサ C4 と P 端子、N 点(シャント抵抗の端子部)間の配線はできる限り太く短
くしてください。
・P 端子-N 点間に 0.1µF～0.22µF 程度のスナバコンデンサ C3 を設置してください。
4)制御入力端子(HINU、HINV、HINW、LINU、LINV、LINW)
・誤動作防止のため、配線はできる限り短く配線してください。
・入力信号はハイアクティブです。IPM 内部で約 3.3kΩ(Min)でプルダウンしています。RC フィルタを挿入する場合は、入力閾値電圧を満足するよう設定してください。
・必ず規定の上下アーム休止時間を守ってください。
・制御入力端子内部のプルダウン抵抗は、LVCC、HVCC 端子に推奨動作条件内の電圧を印加した場合に有効となります。
LVCC、HVCC 端子に電圧を印加しない場合、LVCC の制御入力端子は高インピーダンスとなります。
HVCC の制御入力端子は Device identification の仕様に従った抵抗値になります。
(2.2.6 制御入力(HINU,HINV,HINW,LINU,LINV.LINW) 参照)
5)FO 端子・オープンドレイン出力です。IFO=1mA 以下となるよう抵抗 R1 で制御電源(5V, 15V)にプルアップしてください。
IFO=プルアップ電源電圧/プルアップ抵抗値 R1 で概算可能です。5V にプルアップする場合は R1=10kΩ を推奨します。
・フォトカプラ等を介してマイコンに入力する場合、フォトカプラの信号伝達遅延に合わせて FO 出力時間をコンデンサ C7 にて拡大できます。
6)CIN 端子・スイッチング時のリカバリ電流やノイズによる誤動作を防止するため RC フィルタを CIN 端子直近に接続してください。RC フィルタの R2、C9は温度補償用などのバラツキの小さいものを推奨します。また、時定数は短絡時に 2µs 以下で遮断できるように設定(1.0µs 推奨)してください。遮断時間は、基板配線パターンなどによって変化するため実アプリケーションにて十分評価してください。
・CIN 端子への配線はシャント抵抗端子部直近 D 点で分岐し、できる限り短く配線してください。また NU、NV、NW 端子相互の接続は端子近傍で実施してください。
・B の配線は IGBT の動作に大きく影響するため、できる限り短く配線してください。

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7)VOT 端子(2.2.4 参照)

・室温より低い温度時において出力の線形性が必要な場合、VOT-GND 間に 5.1kΩ のプルダウン抵抗の設置を推奨いたします。プルダウ
ン抵抗を設置される場合は、VOT 出力電圧÷抵抗値程度の電流が LVIC の消費電流として常時余分に流れることになります。過熱保護のためだけに本出力を使用し、室温以下の出力が不要な場合、プルダウン抵抗は不要です。
・低電圧マイコンを使用の場合、VOT 出力は、温度が上昇した際にマイコンの電圧を超える可能性があります。3.3V マイコンなどを使用される場合は、マイコン保護のため、VOT 出力をマイコンの電源(3.3V)の間にクランプダイオードの設置を推奨いたします。
・VOT 端子を使用しない場合は、VOT 端子はオープンとしてください。
8)GND 端子・GND 端子は 9、16 ピンの 2 箇所ありますが、IPM 内部で接続されていますので、外部ではどちらか一方のみ接続(16 ピン推奨)し、他方はオープン状態で使用してください。
・制御電源 GND とパワーGND が共通インピーダンス持つ場合、制御電源 GND が大電流の流れるパワーGND の変動の影響を受け、IPM が誤動作する可能性がありますので制御電源 GND とパワーGND の配線は分けて配線し、N 点(シャント抵抗の端子部)にて一点接続してください。
・A の配線は IGBT の動作に大きく影響するため、できる限り太く短く配線してください。
9)NU、NV、NW 端子
・1 シャント抵抗で駆動する場合は、これら 3 端子をショートして使用してください。
その場合、C の配線は IGBT の動作に大きく影響するため、できる限り太く短く配線してください。
10)1 シャント抵抗駆動
・1 シャント抵抗駆動時の外付けシャント抵抗周辺の配線上の注意を下図に示します。
推奨シャント抵抗 : 1mΩ ～ 10mΩ PMR シリーズ(金属板タイプ):10mΩ ～ 910mΩ LTR シリーズ(長辺電極タイプ)
https://www.rohm.co.jp/products/resistors

NU,NV,NW 端子は端子直近で接続
配線インダクタンス≦10nH にしてください。
NU

IPM

NV
GND

NW

RC フィルタ(幅 3mm の Cu パターンで長さ 17mm を目安としてください。)
N

GND 端子からの GND 配線はシャント抵抗直近に接続してください。

シャント抵抗から RC フィルタへの配線はシャント抵抗直近に接続してください。
シャント抵抗は表面実装タイプの低インダクタンスタイプを推奨します。

Figure 3.2.1 シャント抵抗駆動時の外付けシャント抵抗周辺配線© 2020 ROHM Co., Ltd.

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11)3 シャント抵抗駆動

・3 シャント駆動時の短絡電流保護は、3 相のシャント抵抗の電圧をそのまま CIN 端子に入力できないため、外部回路が必要です。回路例と外付けシャント抵抗周辺の配線上の注意を下図に示します。
・誤動作防止用 RC フィルタ(RfCf)の時定数は、短絡時に 2µs 以下で遮断できるように設定(1.0µs 推奨)してください。遮断時間は、基板配線パターン、コンパレータの反応速度などにも依存するため実アプリケーションにて十分評価してください。
・閾値電圧 VREF は、IPM の短絡電流保護トリップ電圧 VSC の規格値と同じ 0.48V(Typ.)を推奨します。
・誤動作防止のため、A、B、C の配線はできる限り短く配線してください。
・OR 出力の High レベル(保護時出力)は、CIN 端子の短絡電流保護トリップ電圧 VSC の最大値 0.505V 以上に設定するとともに CIN
端子の絶対最大定格 7V を超えないようにしてください。

各相の配線インダクタンス≦10nH にしてください。
(幅 3mm の Cu パターンで長さ 17mm を目安としてください。)

CIN IPM

NU

GND

NW

NV

A

C
N

GND 端子からの GND 配線は

外部 SCP 回路

シャント抵抗直近に接続してください。
Rf

B
Cf

シャント抵抗から++RC フィルタへの配線は

5V

OR 出力

シャント抵抗直近に接続してください。

+
VREF
コンパレータ(オープンコレクタ)

Figure 3.2.2 3 シャント抵抗駆動時の外部 SCP 回路例と周辺配線© 2020 ROHM Co., Ltd.

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3.3. システム構成例
Converter(Rectifier)600V IGBT IPM

L13-phaseAC200V/
100V

Inverter

Brake
Resistor

650V
FRD

Clump
Diode
H-SideH-SideH-SideL-SideL-SideL-Side

L2
650V
IGBT

L3

Fault

Shunt Resistor

DC15V

Shunt Resistor

ACDC with MOSFET
ACDC

Op
Amp

Isolation
TransformerSubsystemPower

M

16bit 16bitΔΣΔΣ
ＡＤＣ ＡＤＣ

Gate Driver

DC24V
DC24V

Power Devices

DCDC 1
24V-12V

Sensors & Interfaces

DCDC 2
12V-5V

DC5.0V

DCDC 3
12V-3.3V

DC3.3V

Voltage Regulators

Power Devices

DC12V

USB
RS-485Control MCU

Control MCU

Motor Control

Communication
Control
Isolation
barrier

Figure 3.3.1 IPM 搭載システム構成例

・IGBT IPM

https://www.rohm.co.jp/products/ipm/igbt-ipm

600V 耐圧BM6337x シリーズ、BM6357x シリーズ

・Fast Recovery Diode

https://www.rohm.co.jp/products/diodes/fast-recovery-diodes

650V 耐圧 Low VF Low noise

RFL シリーズ

・IGBT discrete

https://www.rohm.co.jp/products/igbt/field-stop-trench-igbt

SCWT 8μs(min)RGS シリーズ

SCWT 5μs(min)RGT シリーズ

・Gate Driver

https://www.rohm.co.jp/products/power-management/gate-drivers

絶縁 Simple Gate Driver

BM61M41RFV-C

非絶縁 Simple Gate DriverBD2310G

Sensor & Interfaces
・Shunt Resistors

https://www.rohm.co.jp/products/resistors

・1mΩ ～ 10mΩPMR シリーズ(金属板タイプ)

10mΩ ～ 910mΩ

LTR シリーズ(長辺電極タイプ)

Voltage Regulators
For Primary power supply

https://www.rohm.co.jp/products/power-management/ac-dc-converters-ics

・ACDC Built-in or external 650V/800V MOSFET
650V/800V PWM up to 30W© 2020 ROHM Co., Ltd.

BM2Pxxx(65kHz/100kHz 650V), BM2PxxxEK(65kHz/100kHz/130kHz 800V)

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650V/800V PWM over 30W

BM2P01xT(65kHz 650V)

650V/800V PWM buck converter BM2Pxxx(65kHz/100kHz 650V), BM2Pxxx(65kHz/100kHz 800V)
External FET PWM/QR control IC BM1PxxFJ(PWM 65kHz/100kHz 650V), BM1QxxFJ(QR 650V),
BD762xFJ(QR for SiC MOSFET)

3.4. PCB パターン設計時の注意点
NC

VBU
フローティング電源(F)

VBV
フローティング電源

+

HINU
HIN

(L)

パワー電源

P

VBW
フローティング電源

HIN

+

HVCC
GND
LINU
LINV

+

U
フローティング GND

(G)

(E)

V
フローティング GND+

W
フローティング GND

LINW
15V 制御電源+(K)
制御電源 GND

LVCC
FO

(I)

CIN
GND
VOT

NU
NV

(J)

NW
Fig

(C)

パワーGND

(B)
N

(D)

(A)

制御電源 GND(H)

Figure 3.4.2 PCB パターン設計時の注意点(A)パワーGND と制御電源 GND はシャント抵抗端子部直近(N 点)で一点接続してください。
(B)シャント抵抗は表面実装タイプの低インダクタンスタイプを推奨します。
(C)NU、NV、NW 端子からシャント抵抗の配線長はできるだけ短くしてください。
(D)CIN 端子への配線は、シャント抵抗端子部直近で分岐させてください。
(E)スナバコンデンサは P-N 間直近に配置してください。
(F)VBU,VBV,VBW 端子から部品への配線は寄生インダクタンスを最小にするために、できるだけ短くしてください。
フローティング電源配線とフローティング GND 配線（U、V、W 端子からの配線）は、スイッチング時に高電圧で振れるため、近接配線があるとノイズが重畳し誤動作の要因となります。多層基板などを使用する場合は、これらの配線が制御入力信号線などの低電圧配線と近接、交差しないように設計してください。
(G)フローティング電源の GND 配線は出力端子部(U、V、W)でモータ主配線と分岐し、共通インピーダンスを持たないよう配線してください。
(H)IGBT ゲート駆動電流やブートストラップ充電電流が流れるため、できるだけ短く低インピーダンス配線にしてください。
(I)ノイズ重畳や誤動作を避けるためできるだけ短く配線してください。
(J)CIN 端子へのフィルタコンデンサは CIN 端子と GND 端子間(制御電源 GND)直近に配置してください。
(K)コンデンサ、ツェナーダイオードは LVCC 端子直近に配置してください。
(L)コンデンサは HVCC 端子直近に配置してください。

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3.5. スナバコンデンサの接続について

サージ電圧による過電圧破壊を防止するために、平滑コンデンサと P 端子、N 点(シャント抵抗の端子部)間の配線はできる限り太く短くしてください。また、0.1µF～0.22µF 程度のスナバコンデンサを端子直近に設置してください。
Figure 3.5.1 にスナバコンデンサの挿入位置の例を示します。
Wire Inductance
P
(B)

(A)

+

IPM
NU
NV

N

NW
(C)

Figure 3.5.1 スナバコンデンサの接続方法
サージ電圧を最大限に除去するためには(B)の位置に設置する必要がありますが、シャント抵抗にはスナバコンデンサを通して充放電電流(配線インダクタンスとスナバコンデンサの共振電流)が流れ、配線インダクタンスが大きい場合、短絡電流保護回路が動作する可能性があるので注意が必要です。推奨接続としてはシャント抵抗の外側(A)に設置し、サージ電圧を最大限に除去するために(C)の配線をできるだけ短くし、P 端子直近に設置してください。

3.6. 電源電圧とコレクタ-エミッタ間電圧について
電源電圧と IGBT コレクタ-エミッタ間電圧規定について以下に示します。波形評価の際、発生しているサージ電圧が規定の範囲内に収まっているか確認してください。規定以上のサージ電圧が発生している場合は、母線インダクタンスの低減やスナバ回路などの対策を実施し規定範囲内に収まるようにしてください。
VCES: IPM 内部の IGBT のコレクタ-エミッタ間電圧の絶対最大定格

VP: P-N 間電源電圧

VP(surge): VP に P-N 間電源に接続される電解コンデンサと IPM の P-N 間の配線インダクタンスにより発生するサージ電圧を加えた電圧を表します。

VP(PROT): 自己保護可能な P-N 間電源電圧を表します。

(A)スイッチングターンオフ時
VCES は IPM 内部の IGBT の耐圧 600V を示しています。この値から IPM 内部配線インダクタンスで発生するサージ電圧(マージンを考慮
し 100V 以下)を差し引いたものがサージ電圧込みの VP(surge)=500V となります。
さらに、P-N 電源間に接続される電解コンデンサと IPM の P-N 間配線インダクタンスにより発生するサージ電圧(50V 以下)を差し引いたもの
が、定常時の電源電圧定格 VP＝450V となります。

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Gen.3 IGBT-IPM シリーズ(B)IGBT 短絡時

VCES は IPM 内部の IGBT の耐圧 600V を示しています。この値から IPM 内部配線インダクタンスで発生するサージ電圧(マージンを考慮
し 100V 以下)を差し引いたものがサージ電圧込みの VP(surge)=500V となります。
さらに、P-N 電源間に接続される電解コンデンサと IPM の P-N 間配線インダクタンスにより発生するサージ電圧(100V 以下)を差し引いたものが、IGBT 短絡時の電源電圧定格 VP＝400V となります。

VP
VCE

IC

≦VP(surge) ＜VP≦VP(surge) ＜VP(PROT)

Short circuit current

VCE=0, IC=0(B)短絡時(A)スイッチングターンオフ時
Figure 3.6.1 スイッチングターンオフ、短絡時の IC、VCE、VP 波形

3.7. 許容電流値について
IGBT-IPM の代表特性を基に損失計算を行い、縦軸を実効電流 Io と横軸をキャリア周波数 fc の代表例を Figure 3.7.1 に示します。この特性はケース温度 Tc=100°C でインバータ動作中に IGBT の接合温度 Tj が 125°C 以下となる許容実効電流値 Io を表しています。この特性は制御方式、モータ種等で変わりますのでご注意ください。
条件: VP=300V, VCC=VBS=15V, P.F=0.8, VCE(sat)=Typ.値, スイッチング損失=Typ.値, Tj=125°C, Tf=100°C
Rth(j-c)=規格 max 値, 3 相変調 正弦波制御, fo=60Hz

Maximum Output Phase Current [Arms]

22
20

BM63373S, BM63573S

18

BM63374S, BM63574SBM63375S, BM63575S

16

BM63377S, BM63577S

14
12
10
8
6

P=300V, cosφ=0.8, m=1,
Tc=100℃, Tj=125 ℃
3-phase modulation

4
2
0
0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

PWM Carrier Frequency fc[kHz]Figure 3.7.1 Io-キャリア周波数特性

ROHM ホームページ(URL https://www.rohm.co.jp/products/ipm)で損失計算ソフトを公開しています。

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3.8. 短絡耐量について

短絡耐量 テスト回路を Figure 3.8.1 に、短絡耐量カーブ(代表例)を Figure 3.8.2 ～ Figure 3.8.5 に示します。
VIN: IGBT gate 駆動タイミング信号 LINW に印加

Vbus: IGBT collector 電圧。 400V

Tj

: IPM 温度 125°C

2

3

4

5
6
7

8
9

10
11

VIN

12

Vcc

13

14

15
16
17

P

VBU

VBV

VBW

U
High Side
Gate Driver(HVIC)

V

24

23

22

HINU
HINV
HINW

W

HVCC

21

ISC

GND

LINU
Vbus

LINV
LINW

NU

LVCC

FO

Low Side
Gate Driver(LVIC)

NV

20

19

CIN
GND
VOT

NW

18

Figure 3.8.1 短絡耐量テスト回路© 2020 ROHM Co., Ltd.

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120
110

100
90

VCC=16.5V

Ic[Apeak]8070↑
飽和電流max値≈73A@VCC=16.5V

60
50
40

IGBT短絡動作範囲

30

20
10
0
0

1
2
3
4
Short Circuit Withstand Capability:tw[us]5Figure 3.8.2 BM63*73S (10A 品)の短絡耐量カーブ(代表例)

180
160

140
VCC=16.5V

Ic[Apeak]120↑
飽和電流max値≈112A@VCC=16.5V

100
80
60

IGBT短絡動作範囲

40

20
0
0

1
2
3
4
Short Circuit Withstand Capability:tw[us]5Figure 3.8.3 BM63*74S (15A 品)の短絡耐量カーブ(代表例)© 2020 ROHM Co., Ltd.

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240

220
200
VCC=16.5V

180

Ic[Apeak]160↑
飽和電流max値≈157A@VCC=16.5V

140

120
100
80

IGBT短絡動作範囲

60
40
20
0
0

1
2
3
4
Short Circuit Withstand Capability:tw[us]5Figure 3.8.4 BM63*75S (20A 品)の短絡耐量カーブ(代表例)

400

350
300

VCC=16.5V

Ic[Apeak]250↑
飽和電流max値≈250A@VCC=16.5V

200
150

IGBT短絡動作範囲

100

50
0
0

1
2
3
4
Short Circuit Withstand Capability:tw[us]5Figure 3.8.5 BM63*77S (30A 品)の短絡耐量カーブ(代表例)© 2020 ROHM Co., Ltd.

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4. ブートストラップ回路
4.1. ブートストラップ回路動作

ブートストラップ回路を用いてフローティング電源を生成することにより、通常のインバータ駆動に必要な 4 つの独立電源(上側 IGBT 駆動
用 3 相分+下側 IGBT 駆動用)を 15V 制御電源 1 つで実現することができます。
IPM 内部にブートストラップダイオード(以下 BSD)、電流制限回路を搭載しており、ブートストラップコンデンサ(以下 BSC)を外付けすることでブートストラップ回路を構成できます(Figure 4.1.1)。
BSC は電源として機能し、上側 IGBT 駆動電流、HVIC 回路電流を供給します。回路駆動により消費された電荷は、インバータ動作中に各相の出力端子の電位が GND レベル付近まで下がることで、15V 制御電源から電流制限回路、BSD を通して BSC へ充電されます。
駆動方式、BSC の容量値などによっては、必要な電荷が十分充電できず、BSC 電位が低下し IGBT 損失悪化や発熱、UVLO の動作を招く恐れがありますので、BSC の容量値などの回路定数は実機での詳細評価の上、決定してください。

VB
初期充電経路

P
+

BSD
HVCC

BSC

VB
電流制限
HVIC

U,V,W
VS

LVCC

LVIC
GND

N

Figure 4.1.1 ブートストラップ回路© 2020 ROHM Co., Ltd.

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4.2. 初期充電

ブートストラップ回路を用いる場合、始動前に BSC をあらかじめ充電する必要があります。BSC の充電は通常下側 IGBT 全相をオンさせて行います。モータ負荷がつながっている場合は、1 相をオンさせるだけでモータ巻線を通して充電することができる場合もありますが、モータ巻線抵抗や配線抵抗により充電効率が低下するので注意してください。
初期充電には、1 パルスで行う方法(Figure 4.2.1)と 15V 制御電源の供給能力などに制限がある場合に複数回のオンパルスにて行う方法(Figure 4.2.2)があります。初期充電に必要な時間は、BSC 容量、電流制限回路に依存しますので、実機での詳細評価の上、BSC の容量値に応じた十分な充電時間を確保してください。

VCC

VCC

LIN

LIN
PWM スタート

HIN

HIN

充電電流

充電電流

VBS

VBS
初期充電

初期充電

Figure 4.2.1 1 パルスでの初期充電シーケンス

Figure 4.2.2 複数パルスでの初期充電シーケンス© 2020 ROHM Co., Ltd.

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4.3. ブートストラップダイオード、電流制限回路の特性

IPM に内蔵しているブートストラップダイオード、電流制限回路の VF-IF 特性(電流制限回路による電圧降下含む)を Table 4.3.1、
Figure 4.3.1 に示します。
電流制限回路は、PWM 時は低抵抗動作で充電効率を高め、初期充電時は高抵抗で BSC への突入電流を低減し、15V 制御電源への負荷を軽減します。

項 目

規 格 値

記号

最小

標準

最大

単位

条 件
IFB=1mA

VFB1

0.3

0.6

0.9

V

HVCC-VBX 端子間電圧降下(X=U,V,W)

順電圧

IFB=100mA
VFB2

1.1

2.0

2.9

V

HVCC-VBX 端子間電圧降下(X=U,V,W)

Table 4.3.1 ブートストラップダイオード部の規格値

200

500
Tj=25℃
VCC=15V

400

Tj=25℃

175

VCC=15V

150
125

IF[mA]

IF[mA]

300

100

200

75
50

100
25
0

0
0

3

6

9

12

15

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

VF[V]

VF[V]
Figure 4.3.1 ブートストラップダイオード VF-IF 特性(右図は拡大図)(HVCC-VBX 端子間特性、X=U,V,W)© 2020 ROHM Co., Ltd.

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4.4. ブートストラップ電源回路電流

定常状態でのブートストラップ電源電流(以下 IBS)の規格値(Tj=25°C、VCC=VBS=15V)は Table4.4.1 のとおり最大 0.15mA とな
りますが、PWM 駆動時などのスイッチング動作時には上側 IGBT を駆動するゲート電流を供給するため、IBS はキャリア周波数に比例して増加します。Figure 4.4.1～Figure 4.4.4 に IBS が増加する高温時の IBS-キャリア周波数特性(代表例)を示します。
BSC の容量値の決定には、スイッチング時の IBS も考慮の上、決定してください。電流定格が大きいほど IBS も増加するため、同一基板でのシリーズ品の開発時には注意してください。

項 目

記号

規 格 値
最小

標準

最大

単位

条 件

VBS 回路電流 1

IBS1

-

0.06

0.15

mA

VIN=0VVBS 回路電流 2

IBS2

-

0.06

0.15

mA

VIN=5V

Table

4.4.1 ブートストラップ電源回路電流の規格値

条件：Tj=125°C、VCC=VBS=15V、IGBT ON duty=10、30、50、70、90%

Figure 4.4.1 BM63373S/BM63573S(600V/10A) IBS-キャリア周波数特性

Figure 4.4.2 BM63374S/BM63574S(600V/15A) IBS-キャリア周波数特性© 2020 ROHM Co., Ltd.

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Figure 4.4.3 BM63375S/BM63575S(600V/20A) IBS-キャリア周波数特性

Figure 4.4.4 BM63377S/BM63577S(600V/30A) IBS-キャリア周波数特性© 2020 ROHM Co., Ltd.

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5. 改訂履歴
日付

Revision2020.09.18

001© 2020 ROHM Co., Ltd.

改定内容
新規作成

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