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  • SiC MOSFET輸出短路保護電路設計介紹
    • 發布時間:2023-06-25 21:15:00
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    SiC MOSFET輸出短路保護電路設計介紹
    SiC MOSFET具有輸入阻抗高、高頻性能好、單個驅動功率小和無需并聯均流控制等顯著優勢。隨著 SiC MOSFET 的發展和成熟,變流產品向著高頻、高功率密度、高可靠性的方向快速發展。
    輸出短路保護設計
    SiC MOSFET 的晶圓面積小于 IGBT 的晶圓面積,其散熱能力比 IGBT 差,一般 SiC MOSFET 發生短路故障后要求 2 μs 內關斷脈沖信號。
    ACPL-355JC通過檢測 SiC MOSFET 的導通壓降( VDS) 是否超過內部設置的比較器閾值電壓進行短路保護,其工作原理如圖 3 所示。
    SiC MOSFET 短路 保護
    ACPL-355JC 內部設置的比較器閾值電壓為9 V。當 SiC MOSFET 發生短路故障時,VDS大于9 V時,消隱電容充電電流 ( ICHG) 給消隱電容( CBLANK) 充電,當 ACPL - 355JC OC 引腳的電壓( VOC) 大于 9 V 時,觸發 ACPL-355JC 的保護動作。通 過 設 置 CBLANK的值來設定消隱時間( tBLANK) ,即
    SiC MOSFET 短路 保護
    式中: tOC,BLANKING為內部消隱時間; VOC,INITIAL為 SiC MOSFET 正常導通時 ACPL-355JC 驅動模塊 OC 引腳的電壓值; ICHG= 1 mA。
    當 SiC MOSFET 正常導通時,恒流源 ICHG通過電阻 ( RBLOCK) 、二極管 ( DBLOCK) 和 SiC MOSFET進行釋放。其 中,DBLOCK選擇高壓快恢復二極管( US1M) ,其反向耐壓為 1 000 V,導通壓降 ( VF )為 1. 7 V。
    根據 SiC MOSFET ( C3M0075120J) 的手冊,正常工作時 SiC MOSFET 的導通壓降為 1 V。在保證 SiC MOSFET 正常導通時 VOC遠低于比較器閾值電壓 9 V 的前提下, RBLOCK選擇為 1 kΩ,則正常導通時VOC,INITIAL為
    SiC MOSFET 短路 保護
    由式 ( 6) 可以求得 VOC,INITIAL= 3. 7 V。當圖 1 中升壓電感發生退飽和等故障導致電感值突減時,SiC MOSFET 會發生短路故障,導致流過SiC MOSFET 的電流迅速增加,此時應該保證 2 μs內觸發 ACPL-355JC 的保護功能以關斷脈沖信號。
    CBLANK用于設置 tBLANK,tOC,BLANKING= 0. 4 μs。根據式( 5) 計 算 出 CBLANK< 302 pF。實 際 選 擇 CBLANK=220 pF,發生短路故障時理論保護時間為 1. 566 μs。
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