ZHCAEV0 December 2024 ISO5451 , ISO5451-Q1 , ISO5452 , ISO5452-Q1 , ISO5851 , ISO5851-Q1 , ISO5852S , ISO5852S-EP , ISO5852S-Q1 , UCC21710 , UCC21710-Q1 , UCC21717-Q1 , UCC21732 , UCC21732-Q1 , UCC21736-Q1 , UCC21737-Q1 , UCC21738-Q1 , UCC21739-Q1 , UCC21750 , UCC21750-Q1 , UCC21755-Q1 , UCC21756-Q1 , UCC21759-Q1
基于短路电压的保护方案通常使用栅极驱动器中的 DESAT 功能来实现。OC 检测方法有时也用于基于电压的保护方案。因此,有以下两种选择:
选项 1:使用 DESAT 引脚检测 FET 上的 VSC 电压:
图 4-4 用于 VSC 电压检测的 DESAT 电路实现电源模块中的典型电压检测方法是使用 DESAT 节点,如图 4-4 所示。高压漏极节点通过 1 个或 2 个高压二极管和一个限流电阻器 (RLIM) 连接到 DESAT 引脚。DESAT 引脚上还连接了一个消隐电容器 (CBLK)。DESAT 节点具有一个内部电流源,该电流源在内部连接到 VDD BIAS(次级隔离式偏置)。当 INP 为高电平时,内部电流源将通过 DESAT 引脚提供 (ICHG) 电流。当 INP 为低电平时,电流源路径处于不活动状态。
在正常运行期间,电源模块上的电压较低,因此高压二极管 (DHV 1, 2) 正向偏置,电流流过二极管和电源模块。但是,在短路事件期间,电源模块上的电压较高,这会导致 DHV1, 2 反向偏置;因此,DESAT 电流路径断开。因此,ICHG 为 CBLK 电容器充电。当 DESAT 引脚上的电压超过检测阈值时,会触发 DESAT 故障并关闭栅极驱动器输出,以保护系统。关闭操作将在单独一节中讨论,因为 SC/OC 事件期间涉及高 di/dt,因此关闭操作需要特别考虑。
栅极驱动器的内部电流源通常约为 500μA 至 2mA。为了实现更快的保护,可通过使用一个电阻器将 DESAT 节点连接到 VDD/OUTH 来规划外部电流源路径。这一概念也可用于 OC 引脚。
选项 2:使用 OC 引脚检测 FET 上的 VSC 电压
图 4-5 用于 VSC 电压检测的 OC 引脚电路实现OC 引脚通常用于检测电流,如“基于电流的保护方法”部分所述。但是,OC 引脚也可通过从 VDD/OUT 提供电流源来实现基于 VSC 的电压检测,如图 4-5 所示。与 DESAT 概念类似,在正常运行期间,VDD/OUT 充电电流路径通过电源模块,而在 OC/SC 事件期间,电流路径通过 CFLT 电容器并会触发 OC 事件。
这里使用 DESAT 或 OC 引脚说明了基于 VSC 和 ISC 的保护方法。基于 ISC 的保护方法更快,但如果使用 Rshunt,则会导致功率损耗增加,或者需要使用具有检测引脚的电源模块来实现 Rsense 方法。由于这些原因,SiC 和 IGBT 模块中都常常使用基于 DESAT 的方法。在本应用手册中,数据是基于 DESAT 和 OC 引脚的 VSC 方法收集的。