SiC MOSFET输出短路保护电路设计-KIA MOS管
SiC MOSFET具有输入阻抗高、高频性能好、单个驱动功率小和无需并联均流控制等显著优势。随着 SiC MOSFET 的发展和成熟，变流产品向着高频、高功率密度、高可靠性的方向快速发展。
输出短路保护设计
SiC MOSFET 的晶圆面积小于 IGBT 的晶圆面积，其散热能力比 IGBT 差，一般 SiC MOSFET 发生短路故障后要求 2 μs 内关断脉冲信号。
ACPL－355JC通过检测 SiC MOSFET 的导通压降( VDS) 是否超过内部设置的比较器阈值电压进行短路保护，其工作原理如图 3 所示。
ACPL－355JC 内部设置的比较器阈值电压为9 V。当 SiC MOSFET 发生短路故障时，VDS大于9 V时，消隐电容充电电流 ( ICHG) 给消隐电容( CBLANK) 充电，当 ACPL － 355JC OC 引脚的电压( VOC) 大于 9 V 时，触发 ACPL－355JC 的保护动作。通 过 设 置 CBLANK的值来设定消隐时间( tBLANK) ，即
式中: tOC，BLANKING为内部消隐时间; VOC，INITIAL为 SiC MOSFET 正常导通时 ACPL－355JC 驱动模块 OC 引脚的电压值; ICHG= 1 mA。
当 SiC MOSFET 正常导通时，恒流源 ICHG通过电阻 ( ＲBLOCK) 、二极管 ( DBLOCK) 和 SiC MOSFET进行释放。其 中，DBLOCK选择高压快恢复二极管( US1M) ，其反向耐压为 1 000 V，导通压降 ( VF )为 1. 7 V。
根据 SiC MOSFET ( C3M0075120J) 的手册，正常工作时 SiC MOSFET 的导通压降为 1 V。在保证 SiC MOSFET 正常导通时 VOC远低于比较器阈值电压 9 V 的前提下， ＲBLOCK选择为 1 kΩ，则正常导通时VOC，INITIAL为
由式 ( 6) 可以求得 VOC，INITIAL= 3. 7 V。当图 1 中升压电感发生退饱和等故障导致电感值突减时，SiC MOSFET 会发生短路故障，导致流过SiC MOSFET 的电流迅速增加，此时应该保证 2 μs内触发 ACPL－355JC 的保护功能以关断脉冲信号。
CBLANK用于设置 tBLANK，tOC，BLANKING= 0. 4 μs。根据式( 5) 计 算 出 CBLANK＜ 302 pF。实 际 选 择 CBLANK=220 pF，发生短路故障时理论保护时间为 1. 566 μs。
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