测量细节和设置 - 门极驱动器为SiC-MOSFET模块提供全面保护

　　3.3. 软关断（SSD）

　　激活SSD功能有可能减小FMF800DX-24A可开关的最大电流。在图6中，给出了VDC = 800V且RS =33Ω时的关断和开通行为。为了检查分流电阻RS的每个值对应的限流值，逐步增大负载电流。在图6（a）中，以PWM输入信号作为触发源（t = 0 µs），并保持不变以便更好地比较。蓝色线表示不带SSD时的正常开关行为。如果电流稍微增大，驱动器便开始检测到约为1400A的过流设定值，并启动SSD。因此，绿色线相对于最初的蓝色线会转移到左侧。

　　【图5：不带SSD功能时开关瞬态的波形】

　　此时，门极电压vGS开始表现出软关断行为，这在+15V电平和米勒平台之间的斜率减小中表现的非常明显。检测电路检测到的更大的电流可导致如红色线所示的行为。此时，驱动器会在原始关断信号（t = 0 µs）之前1.5 µs自行关断。同时，SSD-MOSFET以非常慢的速度对门极放电。需要使用有源钳位功能来使过压保持在期望的1000V限值范围之内。然而，如果减慢SSD

　　MOSFET的行为，可以省去有源钳位功能。

　　在图6（b）中，驱动器正常导通，但接近于设定的限值。蓝色线显示的是不带SSD功能的正常行为，而绿色线显示的行为是，由于在约2.5 µs时已达到过流限值，驱动器自行中断导通指令。这表明，SSD功能独立于驱动器逻辑状态进行工作，始终会在过载情况下对SiC

　　MOSFET提供保护。

　　过流检测可通过选择分流电阻RS进行设定。图7（a）的波形显示了最终的最大电流与RS成函数关系。在波形中，t = 0 µs时的点依然是PWM输入信号的触发点。对漏极电流波形最大值iS的评估生成了25°C下的IS，max

　　= f （RS）图。与文献［4］相比，在这里SSD电路的响应时间已包含在内。对于大于56Ω的电阻值，检测电路的信噪比会变得非常小。因此，SiC-模块可能无法再开关，因为每个噪声都会被检测为过流。

　　【图6：带SSD时的开关瞬态波形，VDC= 800V且RS = 33Ω】

　　【图7：SSD的行为】

　　通过短金属连接实现的硬短路（类型I）开关可形成如图7（b）所示的波形。此时的分压电阻值为33Ω。在被过流检测电路成功关断之前，电流会增大至约6 kA的最大值。总短路时间［1］为1.2

　　µs，因此小于2 µs限值。在源极电流处于负斜率期间，有源钳位电路通过使SiC-MOSFET的门极处于有源区，为其提供额外的过压保护。经过t = 2µs后，吸收电容会产生轻微的振荡，此时会与直流母线主电容交换能量。输入PWM信号VPWM显示驱动器会忽略上级控制的5us开关指令，以便保护SiC-MOSFET。

　　4、结论

　　本文所述的门极驱动器设计可通过过流/短路检测以及带有源钳位的关断和过压保护等功能，对SiC-MOSFET模块FMF800DX-24A提供全面的控制。因此，FMF800DX-24A可在几乎任何电气条件下进行安全操作。本文还提供了室温下双脉冲测试的测量结果。推荐的门极驱动器将会用于Power Integrations即将推出的参考设计RDHP-1417。