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

失效模式

对于 IGBT 和 SiC 电源模块,常见的故障原因包括:

  • 电介质击穿故障
    • IGBT 和 SiC 都在栅极引脚和漏极/集电极引脚上分别具有相对于源极/发射极的电压限制。如果施加到电源模块的电压超过支持的最大电压,则会导致电源模块发生故障。因此,必须控制施加的电压和系统噪声,以确保电压不超过电源模块支持的最大栅极和漏极/集电极电压。
  • 热失控故障
    • 电源模块的另一个常见故障原因是热失控。在高电流运行期间,由于电源模块的内部电阻,电源模块温度会升高。如果电源模块处于极端温度环境中或持续超过其最大电流限值,则可能会发生热失控故障。因此,需要通过有效的冷却机制来控制电源模块温度,并且需要控制工作电流,以确保其不超过额定工作电流。
  • 过流/短路故障 (SC)
    • 过流和短路故障都是电源模块故障的常见原因。在多相系统中,可能存在不同类型的短路故障,并且可能由于表 3-1中提供的原因而发生短路故障。
表 3-1 OC/SC 故障情况和故障原因
故障情况 故障原因
相位击穿问题 控制器故障/噪声干扰
相间短路 相间绝缘击穿
相对地短路 相位与外壳之间的绝缘击穿

在栅极驱动器保护方法的范围内,主要关注以下电源模块故障可能出现的故障以及栅极驱动器如何有效地保护电源模块。

  • 短路/过流故障:由于噪声/控制器故障
  • 电介质过压故障:在高 di/dt 条件下开关期间(主要是在 SC 事件后)