一种先进的利用电流检测端子实现的全SiC模块过流和短路保护方法.doc
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1、一种先进的利用电流检测端子实现的全SiC模块过流和短路保护方法本文介绍了一种先进的利用电流检测端子实现的全SiC模块过流和短路保护方法。同时给出了采用新开发的驱动器进行测试的结果。新开发的驱动器集成了过流保护、软关断和有源箝位等功能。1. 引 言全SiC模块FMF800DX-24A (1200V/800A)主要应用于高频(开关频率30kHz100kHz)、高效率或者高功率密度的场合。相对于硅器件,全SiC模块可以大幅减小开关损耗。另一方面,通态损耗在保证短路能力的情况下做到最优化。SiC MOSFET芯片的导通电阻与其短路耐量成反比例。图1为SiC MOSFET芯片的导通电阻(RDS(on))
2、与其短路耐量(ESC)的折衷曲线。图1 SiC MOSFET芯片的导通电阻与其短路耐量的折衷曲线因为SiC MOSFET芯片的可承受短路耐量有限(数us),为了减少短路发生时的响应时间和降低短路能量,采用独立的电流检测端子是个很好的选择。这样,SiC MOSFET芯片的导通电阻可以设计得比较小。同时,过流保护阈值可以任意调整,并能够很容易被检测到,且在驱动电路中可采用合适的措施用于短路关断。从而,短路电流值和短路能量都可以得到显著降低。2. 全SiC MOSFET 短路耐量FMF800DX-24A内部采用8片100A SiC MOSFET芯片并联,其栅极阈值电压VGS(th)的典型值为1V。对
3、其短路耐量来说,必须考虑VGS(th)的分布。图2给出了FMF800DX-24A的短路阻值与VGS(th)的关系曲线。实际测量的最大可承受短路时间(图2实线)为34us,最大短路能量是18.4J。而FMF800DX-24A规格书定义的最大可承受短路时间为tsc(max)=2us,在使用时不能超过此值。当短路发生时,如果采用传统的退饱和电压检测的方法,很难保证在如此短的时间内关断FMF800DX-24A。因此,推荐使用模块的电流检测端子来设计更为先进的短路保护措施。图2 FMF800DX-24A的短路耐量与VGS(th)的关系曲线(VDD=850V,Tj=150,VGS=+15V)3. 先进的过
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