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

DESAT 电路元件选型

为了实现正确的短路和过流检测,为 DESAT 电路选择合适的元件至关重要。DESAT 电路通常包括一个消隐电容器 (CBLK)、一个限流电阻器 (RLIM) 和一个高压二极管 (DHV(1,2..))。根据系统条件,通常还会使用保护二极管(DD1、DD2)和 DESAT 路径中的齐纳二极管 (DZ)。

在电源开关正常运行期间,VDS 或 VCE 低于所需的 VDS/VCE 阈值。在这种情况下,高压二极管正向偏置,DESAT 引脚内部充电电流 (ICHG) 通过高压二极管流入电源开关的集电极或漏极。因此,DESAT 引脚上的电压低于 DESAT 检测阈值,并且 DESAT 不会触发。

UCC21750Q1 DESAT 正常工作图 5-1 DESAT 正常工作

在短路或过流事件期间,VDS 或 VCE 高于所需的 VDS/VCE 阈值。在这种情况下,高压二极管会反向偏置,DESAT 引脚内部充电电流无法流过二极管。因此,ICHG 开始为消隐电容器充电,导致 DESAT 引脚上的电压快速上升至 DESAT 检测阈值以上。在抗尖峰脉冲周期之后,这种情况下会触发 DESAT。

UCC21750Q1 DESAT 短路运行图 5-2 DESAT 短路运行

要正确选择外部电路值,首先需要确定系统判定为短路或过流的 VDS/VCE 阈值。然后,根据方程式 1 计外部电路值:

正常运行期间:

方程式 1. VCBLK=(VRLIM+VZ+VHV 1,2,...n+VCE or VDS)<VDESAT

在短路或过流运行期间:

方程式 2. VCE or VDS>VDESAT-(VRLIM+VZ+VHV 1,2,...n)

除了电压检测阈值外,还需要注意消隐电容充电时间 tBLK),因为它会影响 DESAT 检测和关断的总时间。tBLK 可以使用方程式 3 来估算:

方程式 3. tBLK=CBLK×VDESATICHG

其中,Cblk 是消隐电容的容值,Vdesat 是 DESAT 检测阈值,而 CHG 是 DESAT 充电电流。

将所有元素考虑在内后,可以使用方程式 4 来计算 DESAT 检测总时间:

方程式 4. ttotal_detection=tDESATLEB+tBLK+tDESATFIL

其中,tDESATLEB 是前沿消隐时间,tBLK 是消隐电容充电时间,而 tDESATFIL 是 DESAT 滤波时间。