侵权投诉
订阅
纠错
加入自媒体

SIC MOSFET驱动电路设计-短路保护

上期回顾:SIC MOSFET驱动电路设计概述。

为确保碳化硅(SiC)功率器件在过载、短路等工况下能安全可靠地工作,必须充分认识SiC 器件的短路机理。由于SIC MOSFET晶圆面积小,电流密度大且短路能力较弱,因此对电路保护要求更高。

SIC MOSFET驱动电路与现有的SI功率器件驱动电路相兼容,但其驱动电路中的短路保护部分比较难搞。

一方面,在SI IGBT的数据手册中,短路电流及其与栅射级电压的关系曲线、短路承受时间是被列出来的,但主流SIC MOSFET的厂商在Datasheet中并没有提供关于短路承受时间与短路电流的数据。

以ST的650V/110A的SIC MOSFET,型号为:SCTW90N65G2V,和650V/120A的IGBT,型号为:STGYA120M65DF2,为例,参考其Datasheet进行对比。在特性中:IGBT的Datesheet明确标注短路承受时间6us,如图1所示,SIC MOSFET的Datesheet没有标注短路承受时间,如图2,IGBT的Datesheet中有IGBT短路电流时间与短路电流和VGE关系,如图3,而SIC MOSFET的Datesheet没有。

图1 IGBT特性

图2 SIC MOSFET特性

图3 IGBT短路电流时间与短路电流和VGE关系

另一方面,一些研究人员已发表的关于SIC MOSFET的短路承受时间的数据都比较小。SIC MOSFET的单次短路承受时间很短,并且在进行重复性短路测试以后,SIC MOSFET会出现老化现象,例如CREE的第一代TO247封装的SIC MOSFET(CPMF-1200-S160B),在Vds=400V,Vgs=18V,Tcase=115℃,Ton=14us的条件下测试,1000次短路脉冲后,阈值电压和栅极漏电流出现明显变化,栅极漏电流增加了大约8个数量级,阈值电压增加了约0.9V,短路电流也出现明显下降。

短路故障的种类

在实际电路中,可能会出现两种短路故障。

一种是,在正常工作时,负载突然短路,器件从正常工作状态迅速转换成高压大电流状态;另一种是在工作前,负载已经处于短路状态,这时时从零电流状态迅速调至器件承受大电流状态。

短路保护

在高压大功率应用中,SIC MOSFET会遇到短路或者过流的情形,驱动保护电路需要快速检测到错误状态,然后再器件和电路损坏之前安全关闭SIC MOSFET。再IGBT的短路保护电路中,常用的是去饱和检测Vce,去饱和电路也可以用在SIC MOSFET驱动电路的保护电路中,相对于IGBT来说,SI MOSFET的脉冲电流和短路承受时间更小,需要降低消隐时间和参考电压的阈值。如图4,IGBT的去饱和电路,C13_UB为消隐电容。

4 IGBT的去饱和电路

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号