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. 引言
  5. SiC 和 IGBT 特性
  6. 失效模式
  7. 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. 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. 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. 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. 设计 SC 保护电路的关键注意事项
  12. 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。