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

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1 引言
  5. 2 SiC 和 IGBT 特性
  6. 3 失效模式
  7. 4 短路保护方法
    1. 4.1 基于短路电流的保护实现方案
    2. 4.2 基于短路电压的保护实现方案
  8. 5 DESAT 电路设计
    1. 5.1 DESAT 电路元件选型
    2. 5.2 寄生元件的影响
    3. 5.3 Rlim 对 DESAT 噪声的影响
  9. 6 安全关断
    1. 6.1 安全关断机制
    2. 6.2 安全关断注意事项
  10. 7 短路测试设置和数据
    1. 7.1 短路工作台测量设置
    2. 7.2 用于数据收集的 SC 板设置
    3. 7.3 用于 SC 测试的不同电路配置
    4. 7.4 工作台测量结果
    5. 7.5 SiC 与 IGBT 电源模块短路观察的总体摘要
  11. 8 设计 SC 保护电路的关键注意事项
  12. 9 总结
  13. 10参考资料

2 SiC 和 IGBT 特性

尽管 IGBT 和 SiC FET 都用于高压、大功率系统，但它们在电压/电流特性本质上有所不同，从而导致它们在过压和短路保护时序以及关断能量上存在差异。

图 2-1 展示了 Si IGBT 和 SiC FET 的工作区域。对于 IGBT，在较低的集电极-发射极电压 (VCE) 下，器件处于其线性区域，集电极电流 (IC) 随着 VCE 的增加而增加。IGBT 具有饱和 VCE 电压，在超过 VCE 饱和点后，它会在活动区域中运行，这意味着随着 VCE 增加，电流保持相对平稳。该饱和 VCE 电压通常用于确定短路保护何时开始启用，而对应的 IC 为短路阈值电流(ISC)。由于 IGBT 短路期间只有 VCE 增加而 Ic 保持稳定，功率耗散增加相对缓慢，因此 IGBT 通常可以承受更长时间的短路事件（约 10μs）。

另一方面，SiC 通常在线性区域工作。当发生短路事件时，漏源电压 (VDS) 和漏极电流 (ID) 会同时增加，导致功率耗散更快地上升。由于这种工作模式，时序控制显得更加关键。SiC 通常只能承受短暂的短路事件（通常为 2μs 至 3μs），随后电源开关开始击穿。

因此，选择正确的短路保护机制以及合适的保护电压 (VCE/VDS) 和负载电流 (IC/ID) 阈值至关重要，这样才能在发生短路事件时安全高效地关断器件。

UCC21750Q1 SiC 和 IGBT 特性图 2-1 SiC 和 IGBT 特性