【導讀】在(zai)本(ben)設(she)計(ji)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)中(zhong)，我(wo)們(men)回(hui)顧(gu)了(le)在(zai)工(gong)廠(chang)環(huan)境(jing)中(zhong)運(yun)行(xing)的(de)執(zhi)行(xing)器(qi)中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)高(gao)邊(bian)開(kai)關(guan)電(dian)路(lu)的(de)一(yi)些(xie)具(ju)有(you)挑(tiao)戰(zhan)性(xing)的(de)工(gong)作(zuo)條(tiao)件(jian)和(he)常(chang)見(jian)故(gu)障(zhang)機(ji)製(zhi)。我(wo)們(men)提(ti)出(chu)了(le)一(yi)種(zhong)控(kong)製(zhi)器(qi)IC，該IC集成了各種安全功能
，以監控電路運行
，並在發生這些情況時采取適當措施防止損壞。

IGBT和MOSFET有一定的短路承受能力，也就是說，在一定的短路耐受時間（short circuit withstand time SCWT），隻要器件短路時間不超過這個SCWT
，器件基本上是安全的（超大電流導致的寄生晶閘管開通latch up除外
，本篇不討論）。

比如英飛淩這個820A的模塊，在5-6倍短路電流常溫條件下，即使期間短路，隻要在6us內關斷，芯片就不會損壞。那麼對於驅動來說，越早啟動檢測，越早把器件關掉，就越安全。

那na麼me，驅qu動dong是shi怎zen麼me知zhi道dao器qi件jian短duan路lu了le呢ne
？有you很hen多duo方fang法fa，比bi如ru檢jian測ce漏lou級ji電dian流liu，檢jian查zha壓ya降jiang等deng等deng，一yi般ban來lai說shuo，用yong得de比bi較jiao普pu遍bian的de是shi退tui飽bao和he電dian壓ya檢jian測ce，短duan路lu狀zhuang態tai是shi非fei正zheng常chang的de工gong作zuo狀zhuang態tai，器qi件jian此ci時shi已yi經jing退tui出chu了le飽bao和he區qu，這zhe時shi器qi件jian的de漏lou源yuan兩liang端duan的de壓ya降jiang會hui異yi常chang的de高gao（母線電壓數百伏的話器件兩端的壓降通常都到了幾十伏以上）
，直接檢測電壓就好了。

如上圖，如果器件正常導通，那麼Vds通常隻有0-5V（以比亞迪SiC模塊的情況舉例840A電流最高溫度下導通阻抗4.7mΩ
，壓降3.948V），如果Vds超過這個值很多，無疑說明器件沒有工作在正常工作區，很有可能電流已經超出額定電流。

那麼驅動是如何檢測Vds的呢？

這張圖展示了desat保護電路的原理，當MOSFET1（M1）正常工作時，其漏源兩端電壓Vds很低，對於二極管Ddesat而言，左邊低右邊高（右邊有個電流源）
，於是Ddesat導通
，因此采樣電容Cbl（也叫消影電容）上端電位約等於M1漏級電位，Cbl兩端約等於功率器件漏源極兩端電壓，如果過流或者短路發生
，器件M1漏源極電壓Vds也相應抬升，二極管Ddesat左邊電位升高，於是Ddesat被阻斷，此時電流流入Cbl，也就是開始給采樣電容Cbl充電，Cbl兩端電壓開始線性上升
，我們看到Cbl同時也接到了一個比較器
，比較器設置了一個參考電壓Vdesat-th（也叫desat閾值電壓
，一般可設為7V左右），如果Cbl兩端電壓超過這個參考電壓，比較器翻轉，輸出故障信號，觸發驅動器關閉輸出
，即把柵極Vgs降下來，器件開始關斷。這個過程就是短路保護的原理。

從這個過程可以看出，這個觸發短路保護的關鍵因素就是Cbl的充電

，那麼這段時間可以計算出來（高中物理知識）

V=1/C*Q=1/C*I*t

即Vdesat-th=1/Cbl*Ich*t，即參考電壓=1/采樣電容值×電流源電流×充電時間（也叫消影時間）
，那麼得出消影時間Tblk（Blanking Time），如下圖：

其實在電容充電之前
，還有一段時間，也就是器件開通了但是DESAT腳電壓沒有變化的那一段，這段很奇怪，明明器件已經開通一段時間了，照理說Vds也應該抬升了，DESAT腳電壓應該開始上升才對，其實這段時間我們管它叫前沿消影時間Leading Edge Blanking time（是指目標采樣信號剛開始可能會有一個尖峰，而我們並不希望采集它
，於是可以設置一個前沿消隱時間把它忽略掉）如下圖：

（來源：技術田地）

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