驱动芯片退饱和保护(DESAT)

短路测试和双脉冲测试。

功率模块的短路承受能力的评估分为短路时间评估和短路能量评估两大类。短路时间由短路检测时间与短路关断时间共同构成

短路检测需要兼顾时效性与抗扰性能,要求系统能够及时响应,避免功率模块损坏。同时能够屏蔽开关过程的干扰,避免误触发。短路检测时间受短路保护阈值、前沿消隐时间、滤波时间、电容大小等多重因素影响,通常其设计需要在时效性与抗扰性上取平衡。

而短路关断时间受具体关断方式的影响。因为短路故障发生的时候电流等级是非常高的,如果突然关断输出,则 di/dt 会造成很大的电压过冲,可能导致功率级的损坏,所以建议采用具有软关断或者两级关断方式的驱动芯片,在短路时间和能量满足要求的条件下,降低电压过冲对功率模块的损伤。

事实上,短路时间并不是最合适衡量器件短路能力的指标,通常只用作参考。在短路时芯片内瞬时产生大量能量无法散出,累计的能量才是器件失效的根本原因。而评估短路能量则需要对电流和电压进行积分计算。

因而短路电流越大,短路承受的时间就越短;直流母线电压越低,短路承受的时间就越长。

驱动芯片退饱和保护(DESAT)的原理为:首先因为MOS管关断时承受很高的反压,检测不了这个,故一般加一个高压的二极管即为图中的Dhv,正常工作时,如图所画,红色线为电流的流向图,此时,Cblk的电位为流过R上的压降+Dhv的二极管压降,SIC漏源之间的一个不大的压降,当SIC MOS短路时,漏源之间的电压变大,Dhv不导通,那么VDD全部加在CBLK上,导致CBLK电压差比正常时高,将这个电压与设定好的参考电压进行比较,高于的话,就会驱动保护,关断MOS。

下面我们将对驱动芯片外围电路和内部参数两方面来介绍退饱和电路的关键组成和影响因素。

从外围电路的角度来看,
对短路检测时间影响最大的因素就是CBLK电容,给这个电容充电的时间直接决定了 DESAT 电压到达阈值的时间。

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