ZHCABU4B June 2020 – October 2022 UCC21710-Q1 , UCC21732-Q1 , UCC5870-Q1
- 使用隔離式 IGBT 和 SiC 柵極驅動器的 HEV/EV 牽引逆變器設計指南
- 1引言
- 2HEV/EV 概要
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3HEV/EV 牽引逆變器驅動級的設計
- 3.1 UCC217xx-Q1 簡介
- 3.2 使用 UCC217xx-Q1 設計牽引逆變器驅動系統
- 3.3 保護特性的說明
- 3.4 UCC217xx-Q1 的保護特性
- 3.5 UCC217xx-Q1 保護和監控特性描述
- 3.6 UCC5870-Q1 簡介
- 3.7 使用 UCC5870-Q1 設計牽引逆變器驅動系統
- 3.8 保護特性的說明
- 3.9 UCC5870-Q1 的保護特性
- 3.10 UCC5870-Q1 保護和監控特性描述
- 4隔離式偏置電源架構
- 5總結
- 6參考文獻
- 7修訂歷史記錄
3.5.2 過流 (OC) 和去飽和 (DESAT) 檢測
過流 (OC) 保護（UCC21732-Q1 和 UCC21710-Q1）和去飽和 (DESAT) 保護 (UCC21750-Q1) 用于防止短路事件損壞功率器件。UCC217xx 型號同時提供 OC 和 DESAT 保護，并且內部集成了一些基于應用的外部元件。OC 和 DESAT 保護 ST（自檢）電路可在外部實現，如下所示。
集成 OC 保護如圖 3-4 所示。在本例中，IGBT 的電流通過集成電流鏡進行降壓，并在分流發射極處輸出。然后，通過分流電阻器 RShunt 測量電流。OC 引腳通過 RShunt 兩端的電壓監測電流，并在電壓超過 0.7V 的內部閾值時觸發 OC 故障。此時，驅動器將啟動軟關斷和/或 2 級關斷以安全關斷功率器件。
圖 3-4 過流和短路保護（UCC21732-Q1 和 UCC21710-Q1）去飽和檢測或 DESAT 是 IGBT 常用的一種方法，因為它們在 I-V 曲線中有定義明確的拐點，在該拐點處，器件在發生短路時從線性區域移至有源區域。DESAT 引腳在導通時通過監測 IGBT 上的電壓來利用此信息。DESAT 引腳通過串聯電阻器和 HV 二極管 DHV 連接到 IGBT 的集電極。當 IGBT 上的電壓上升到超過 DESAT 閾值電壓 9V 時，DHV 變為正向偏置。RDESAT 會限制流向 DESAT 引腳的電流。時序由 CBLK 控制，當驅動器打開時，它將充電至閾值電壓。可以通過添加更多串聯的 DHV 二極管或添加串聯的齊納二極管來手動調節 DESAT 閾值電壓。
圖 3-5 DESAT 保護 (UCC21750)用于 OC 或 DESAT 檢測的自檢電路通過外部電路驅動，該外部電路由 MCU 通過數字隔離器控制，如圖 3-6 所示。數字隔離器用于驅動 NMOS FET 的柵極，以在 DESAT /OC 引腳上啟用故障。NMOS FET 導通并導致上部 PMOS FET 導通，從而允許 VDD 提供的電流將引腳上的電壓增加到閾值電壓以上。此時，nFLT 將觸發。在自檢期間，輸入 IN+ 必須為高電平才能觸發 nFLT。如果觸發了 nFLT，那么短路檢測可正常進行。更多有關此電路設計和實現的信息，請閱讀具有熱敏二極管和檢測 FET 的 SiC/IGBT 隔離式柵極驅動器參考設計。
圖 3-6 DESAT/OC 檢測自檢電路