過(guò)流 (OC) 保護(hù)（UCC21732-Q1 和 UCC21710-Q1）和去飽和 (DESAT) 保護(hù) (UCC21750-Q1) 用于防止短路事件損壞功率器件。UCC217xx 型號(hào)同時(shí)提供 OC 和 DESAT 保護(hù)，并且內(nèi)部集成了一些基于應(yīng)用的外部元件。OC 和 DESAT 保護(hù) ST（自檢）電路可在外部實(shí)現(xiàn)，如下所示。

集成 OC 保護(hù)如圖 3-4 所示。在本例中，IGBT 的電流通過(guò)集成電流鏡進(jìn)行降壓，并在分流發(fā)射極處輸出。然后，通過(guò)分流電阻器 R_Shunt 測(cè)量電流。OC 引腳通過(guò) R_Shunt 兩端的電壓監(jiān)測(cè)電流，并在電壓超過(guò) 0.7V 的內(nèi)部閾值時(shí)觸發(fā) OC 故障。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)器將啟動(dòng)軟關(guān)斷和/或 2 級(jí)關(guān)斷以安全關(guān)斷功率器件。

圖 3-4 過(guò)流和短路保護(hù)（UCC21732-Q1 和 UCC21710-Q1）

去飽和檢測(cè)或 DESAT 是 IGBT 常用的一種方法，因?yàn)樗鼈冊(cè)?I-V 曲線中有定義明確的拐點(diǎn)，在該拐點(diǎn)處，器件在發(fā)生短路時(shí)從線性區(qū)域移至有源區(qū)域。DESAT 引腳在導(dǎo)通時(shí)通過(guò)監(jiān)測(cè) IGBT 上的電壓來(lái)利用此信息。DESAT 引腳通過(guò)串聯(lián)電阻器和 HV 二極管 D_HV 連接到 IGBT 的集電極。當(dāng) IGBT 上的電壓上升到超過(guò) DESAT 閾值電壓 9V 時(shí)，D_HV 變?yōu)檎蚱?。R_DESAT 會(huì)限制流向 DESAT 引腳的電流。時(shí)序由 C_BLK 控制，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器打開(kāi)時(shí)，它將充電至閾值電壓?？梢酝ㄟ^(guò)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(lái)手動(dòng)調(diào)節(jié) DESAT 閾值電壓。

圖 3-5 DESAT 保護(hù) (UCC21750)

用于 OC 或 DESAT 檢測(cè)的自檢電路通過(guò)外部電路驅(qū)動(dòng)，該外部電路由 MCU 通過(guò)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(dòng) NMOS FET 的柵極，以在 DESAT /OC 引腳上啟用故障。NMOS FET 導(dǎo)通并導(dǎo)致上部 PMOS FET 導(dǎo)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(shí)，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(cè)可正常進(jìn)行。更多有關(guān)此電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的信息，請(qǐng)閱讀具有熱敏二極管和檢測(cè) FET 的 SiC/IGBT 隔離式柵極驅(qū)動(dòng)器參考設(shè)計(jì)。

圖 3-6 DESAT/OC 檢測(cè)自檢電路