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#征文# SiC器件短路保护监测电路分析

感谢各位朋友的认可和电源网平台的支持。在这里,我学的到了很多知识,结识了许多技术大神,在您们的支持和帮助下我逐渐成长。由于水平有限,如有错误还请多多包涵。


宽禁带器件技术日益成熟,以SiC为代表的的器件,已在高压平台广泛应用。目前许多厂商也开发出了密勒钳位驱动器,以抑制半桥电路工作过程中的桥臂串扰,提高器件高频工作的可靠性。同时,也有许多学者在研究宽禁带器件的高频驱动电路。

近期在设计半桥驱动电路时,对国产器件厂商也有了更多的了解,在查阅TI Demo时,发现所用的隔离型驱动器是新开发出的产品,驱动器没有处于缺货状态,这里就不得不开启国产器件代替之路。经过查阅找到了一款国产的隔离型驱动器,从datasheet来看可以代替参考设计中的型号。在偶然间,找到了这家器件的代理,于是就试着申请了几颗样片来使用。

之前在设计功率器件驱动电路时,只管如何来驱动,在保护方面考虑的很少。在参考设计中看到在SiC器件的设计中考虑到了短路保护,这样可以保证系统安全性。监测电路如图1所示。

图1  SiC器件短路检测电路

图1中短路监测电路属于常用类型。

图中1中D11是雪崩二极管,阴极接在SiC器件漏极。(1)R44、U13、R48和R50构成参考点位产生电路,为比较器U12提供一个参考电压,该参考电压分别接到比较器的反向输入端(参考电压的值通过R48和R50来调节,详细资料可以参考TL431 datasheet),根据图中参数计算U12A反向输入端电压约为3V。(2)D14为5.1V稳压管,作用是起保护作用,在特殊情况下避免U12A的3脚电压超过5V,损坏器件。(3)U12A、D12、R41和R45构成滞回比较器。(4)C41、R36和Q7组成RC吸收电路。

SiC器件正常工作时,U12A的3脚电位低于2脚电位,比较器输出低电平,二极管D12截止。U12A的3脚电位高于2脚电位,比较器输出高电平,二极管D12导通(滞回比较器)。

当U12A同相输入端电压大于反相输入端参考电压,输出U12A输出为高电平(接近5V),三极管Q9导通,Q7门极电压为5V,Q7开通。R46和C46构成低通滤波器,U12B同相输入端电压为高电平,大于反相端输入电压,U12B输出端输出高电平,由数字隔离器将产生的故障信号送入控制器。

RST为复位信号,OUTB输出高电平时,Q10导通,U12A同相端被拉低,输出低电平,Q7和Q9关断,故障复位。

这里特别感谢创作者“Westbrook”(张工),在和张工的讨论过程中学习到了很多。


作者介绍

硕士在读(电力电子与电力传动),主要从事高频DC-DC变换器设计与开发(LLC谐振变换器、DAB变换器),熟悉PSIM、Maple、MathCAD。

由于本人水平有限,如有错误还请读者朋友谅解。本文稿属于个人学习总结归纳,无任何商业目的。如有侵权问题,请及时告知,小编会及时删除。如需要转载可与小编联系。

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  • Westbrook 2022-03-09 07:32
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