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(nèi)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(xiàn)，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(fā)射極處輸出。然后，通過分流電阻器 R_Shunt 測量電流。OC 引腳通過 R_Shunt 兩端的電壓監(jiān)測電流，并在電壓超過 0.7V 的內(nèi)部閾值時觸發(fā) OC 故障。此時，驅(qū)動器將啟動軟關(guān)斷和/或 2 級關(guān)斷以安全關(guān)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(fā)生短路時從線性區(qū)域移至有源區(qū)域。DESAT 引腳在導通時通過監(jiān)測 IGBT 上的電壓來利用此信息。DESAT 引腳通過串聯(lián)電阻器和 HV 二極管 D_HV 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，D_HV 變?yōu)檎蚱?。R_DESAT 會限制流向 DESAT 引腳的電流。時序由 C_BLK 控制，當驅(qū)動器打開時，它將充電至閾值電壓?？梢酝ㄟ^添加更多串聯(lián)的 D_HV 二極管或添加串聯(lián)的齊納二極管來手動調(diào)節(jié) 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(qū)動，該外部電路由 MCU 通過數(shù)字隔離器控制，如圖 3-6 所示。數(shù)字隔離器用于驅(qū)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(fā)。在自檢期間，輸入 IN+ 必須為高電平才能觸發(fā) nFLT。如果觸發(fā)了 nFLT，那么短路檢測可正常進行。更多有關(guān)此電路設計和實現(xiàn)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(qū)動器參考設計。

圖 3-6 DESAT/OC 檢測自檢電路