解析DESAT保护外围器件的设计
本应用笔记主要阐述了DESAT保护电路工作原理以及在设计DESAT外围电路时需要考虑的一些因素。
DESAT保护的工作原理
IGBT、SiC等功率器件被广泛应用于工业、汽车和能源行业,如变频器、光伏逆变器、车载充电器、牵引逆变器等。为了让系统更加可靠,功率器件需要有快速可靠的短路保护机制,而DESAT退饱和保护是一种常用的短路保护措施。
图 1.功率器件正常工作时DESAT电流的流向
图 1 . 在功率器正常开通工作的时候,驱动芯片内部的电流源ICHG从DESAT脚流出,流过RDST, DDST和功率管。此时由于外部功率管CE两端的电压(VCE)比较低,所以DESAT管脚的电压(VDESAT)会被VCE电压钳位住,不会被充到DESAT阈值电压(VDSTH)。
当功率管如IGBT发生短路的时候,由于IGBT退出饱和区,VCE电压会迅速的抬升,反向二极管DDST被阻断,ICHG给电容CBLANK充电。当CBLANK两端的电压VDESAT超过VDSTH的时候,驱动芯片就检测到有短路发生而将驱动输出拉低从而关断外部的功率器件。图 2 显示了在短路发生时,DESAT电流的流向。
图 2.功率器件短路时DESAT电流的流向
DESAT保护外围器件的设计
要用好DESAT保护功能,外围器件的设计非常重要,主要涉及到消隐时间和DESAT电压阈值。本文以SiLM5992SH为例来说明具体的设计考量和计算。
图 3.SiLM5992SH的DESAT保护时序图
01、消隐时间(Blank Time)
根据图2中的电路所示,消隐时间tBLANK可以由以下公式(1)得到:
其中tBLANK: 消隐时间;CBLANK: 接在DESAT和地之间的电容;VDSTH: DESAT阈值电压;ICHG: DESAT 充电电流
表1给出了以SiLM5992SH为例,在图1中不同CBLANK下的消隐时间,其中VDSTH=9V, ICHG=480μA。
表1. 图1在不同CBLANK下的消隐时间
图 4. CBLANK=270pF时DESAT脚上的波形,tBLANK=5.7µs
图 4是在CBLANK=270pF时,实测的DESAT脚上的波形,消隐时间tBLANK=5.7µs,与计算值基本一致(考虑到寄生电容以及误差)。
不同功率管的短路耐受时间不同。一般IGBT的短路耐受时间在10µs以内,而SiC的短路耐受时间要控制在3µs以内。
从表1可以看到,如果消隐时间要短,所用的CBLANK的电容就要小。如果CBLANK太小,DESAT脚就容易受噪声的影响而导致误触发。
为了得到短的消隐时间,同时又能用比较大的CBLANK电容提高抗噪能力,可以采用图5这样的应用电路。通过在DESAT脚上拉一个电阻RCHG到电源VCC来增大对CBLANK的充电电流,从而在CBLANK电容比较大的情况下得到较小的消隐时间。具体的消隐时间tBLANK均可以由下面的公式(2)得到。
图 5. 用辅助电阻RCHG的DESAT保护电路
表2. 图5在VCC=15V和RCHG=9.1kΩ时
不同CBLANK下的消隐时间
图 6是VCC=15V, RCHG=9.1kΩ, CBLANK=270pF时DESAT脚上的波形,实测消隐时间tBLANK=1.68µs,跟计算值基本一致(考虑到寄生电容以及误差)。
图 6. VCC=15V, RCHG=9.1kΩ, CBLANK=270pF时DESAT脚上的波形,tBLANK=1.68µs
实际的DESAT短路响应时间还要考虑驱动芯片本身内部在DESAT脚上做的抗噪消隐时间tDESAT(LEB)和tDESAT(GF)。功率器件短路保护总的响应时间为:tDESAT_TOT=tBLANK+tDESAT(LEB)+tDESAT(GF)
tDESAT(LEB):VOUT的上升沿到DESAT开始充电的时间
tDESAT(GF):DESAT阈值的防抖时间
在SiLM5992SH中,tDESAT(LEB)=250ns,tDESAT(GF) =150ns。
在上面的例子中, 实际的短路保护时间tDESAT_TOT=1.68µs+250ns+150ns=2.08µs
02、DESAT电压阈值
退饱和电压阈值要根据所选的功率管来选定,功率管选定后再来选择相应驱动器的退饱和阈值电压。比如在SiLM5992SH中的退饱和阈值是9V。当然也可用通过外围的器件来调整实际工作的退饱和电压阈值。
实际在功率管CE两端的退饱和电压VCE_DESAT= VDSTH-ICHG x RDST-VF_DST公式(3)
其中,VF_DST是二极管DDST的前向电压。可以通过串接多个二极管的方式来调整VCE_DESAT的值。如图7中就是串联两个二极管来改变退饱和的阈值。需要注意的是,这里的反向二极管DDST是需要快恢复的高压二极管,其耐压至少要比在功率管CE间的电压大。
图 7. 串接二极管来改变退饱和电压阈值
从公式(3)中可以看出,ICHG流过RDST的电压也会影响实际的退饱和阈值电压,所以在选择RDST的时候也要考虑它对退饱和电压阈值的影响。
串联RDST的一个主要目的是用RDST来限制流经DESAT的电流,防止在CE间有大的震荡,特别是有负压出现时对DESAT脚损坏。RDST的值一般在100Ω到1kΩ。
03、其他考虑
在发生短路时,功率管两端的电压可能会发生振幅较大的震荡,此时DESAT管脚处的电压容易被干扰,导致DESAT管脚电压出现比较低的负电压或正电压超过VCC电压。在这种情况下,可以在DESAT管脚处对GND和VCC分别加肖特基二极管来做钳位以保护DESAT管脚,如图8。
图 8. DESAT脚用二极管做钳位保护
总 结
驱动芯片的退饱和保护功能提供了一种功率器件短路保护的方法。为了能够有效的保护功率器件,需要对DESAT的外围电路进行有效的设计,满足不同功率器件的短路耐受时间和退饱和阈值电压。同时为了预防在短路情况下的恶劣工况,必要时需要对DESAT脚做好钳位保护。
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型号- R1280NC25M,MCD 26-16IO1B,N2055HE420,IXTT 30N50L2,R1280NC25K,R1280NC25L,MCD 56-18IO8B,IXBOD 2-52R,R1280NC25J,IXTQ 52N30P,MCK 200-18IO1,IXYR 100N120C3,LSIC2SD120C05,MDC600-22IO1W,IXYH 16N250CV1HV,LSIC2SD120C08,M0863LC360,IXTP 100N15X4,VBO 125-08NO7,DPG 15I200PA,F1600NC080,IXTH 1N450HV,T0600TB45A,LSIC2SD065E40CCA,DSEP 2X91-03A,IXBOD 2-51R,IXTX 4N300P3HV,IXTA 36N30P,VBO 72-18NO7,M4305TJ240,IXFR 64N60P,N6405EA240,IXYR 50N120C3D1,MCD580-28IO7,VUO 25-14NO8,0440 007.WRA,IXFY 36N20X3,VBO 25-12NO2,IXTT 120N15P,M1010NC400,IXBH 6N170,MCC 56-14IO1,VBE 26-06NO7,MCD160-30IO3,SXB4869G,IXTJ 3N150,DHG 10I1200PM,IXTH 120P065T,VTO 39-08HO7,IXFN 32N80P,IXTL 2N450,DMA 30P1600HR,IXBOD 2-54R,MDK950-18N1W,CS 20-25MOT1,IXBOD 2-55R,IXTK 140N20P,IXTR 48P20P,DH 20-18A,W2115MC560,IXTP 05N100P,IXFT 18N90P,QJ8030LH4TP,N4340TJ180,DMA 30P1600HB,W3841VC340,MKH 17RP650DCGLB 11,,SXB4649HEXT,IXBOD 2-17RD,DSEP 40-03AS,IXFH 42N50P2,Q8025K6TP,IXFH 22N50P,DPG 30C200HB,DSI 30-12AS,MCMA 240UI1600ED,IXBOD 2-53R,M0367WC220,VUM 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30P300PJ,LSIC1MO120E0040,S0700KC14Y,IXFK 220N15P,MCC 26-16IO1B,IXGK 55N120A3H1,DSA 1
类比半导体荣获盖世汽车金辑奖,推出DR7808Q驱动芯片,在技术层面实现重大突破
类比半导体凭借卓越的产品与创新的技术,荣获盖世汽车2024第六届金辑奖·中国汽车新供应链百强评选“最佳技术实践应用奖”。类比推出DR7808Q驱动芯片,技术层面实现重大突破,更在实际应用中展现出卓越性能和可靠性。
原厂动态 发布时间 : 2024-10-31
唯创知音(waytronic)语音IC/模块选型指南
目录- 关于唯创知音 芯片选型表 新产品介绍 播放类 播放类(工业级语音芯片) 大功率语音芯片 语音及固件下载更新标准方案 扩展语音芯片 多媒体芯片(工业级) 多路混音芯片 录音芯片 蓝牙芯片 语音识别芯片 存储器 功放芯片 传感器 驱动芯片 开发流程 MCU+标准功能(代码) 语音及固件更新下载标准方案 配套工具
型号- WTV380QFN32,WT2801,WT588,WT588SXX-16S,WT588F02B-16S,WTK6900H-CQFN,WT8509,WT1312,WT2800,WT5880D系列,WT588FXXB-8S系列,WT0034A,WTR,WT2000T-QFN32N,WTV-VSB,WTV,WT8871,WT588FXXA-8S,WTU,WT2000T系列,WT25Q128X-8S,WT2605X,WTN6040F-8S,WT2605系列,WT2003HXX-16S,WT2003HXX-32NQFN,WT系列,WTR096,WT2605X B02,WT2605X B03,WTK6900H-C系列,WT2003HXX-32N,WT2605X B04,WT588F02KD-24SS,WT2605X B05,WT2000T-52N,WTR096A-16S,WT-FLASH系列,WT2003,WT2605C,TV600,WT8623,WT2003系列,WT2605-24SS,WT2003H系列,WT2000T-QFN52,WTK6900H-M01,WT-FLASH,WTK6900F-C,WTVXXX-SOP8,WT2801系列,WT588FXXA-8S系列,WT2800系列,WT200,WT2003HX-32N,WT588E系列,WT2003HXX-24SS,WTK6900系列,WT2605X-24SS,WTK6900F-C-24SS,WT2605C-32N,WTR系列,WTK6900G系列,WTV系列,WT25QXX系列,WT2003HX-16S,WTR096系列,WT25QXX,WT588F02BP-14S,WT588F,WT2003HM16,WTVXXXB-QFN32,WT588E,WT25Q16X-8S,WTK6900G-M,WTK6900H-B系列,WT2605C-24SS,WTN6,WT2605X-32NQFN,WTVXXX-P,WTU201F2,WT588S,WTK6900F,WT588FXX-8S,WTK6900G,WTK6900H,WT8002,WT2801A-32N,WT2003HM05,WTVXXX,WT25Q,WT2003H,WTK6900H-24SS,WT2605C-QFN32,WT588FXXX-8S,WT2605,WT588F系列,WT2605C-32NQFN,WT2003HM01,WTVXXXB-SOP8,WT2000T-32NQFN,WT2003HM02,WT2003HX-24SS,WT2003HM03,WTV380,WT0031,WTK6900G-24SS,WT2000T-QFN52N,WTN6XX-8S,WTU系列,WT0035,WT2003H4,WT5880D,WT0033,WT2605C系列,WT0032,WT8673,WT588F02A-16S,WT2605D-24SS,WT2605B05,WT 系列,WT2605B04,WT2000T-52NQFN,WT2605B03,WT2605B02,WT2003HP8-QFN32,WTXXX,WTV890,WT2000T-32N,WTVXXX-8S,WT2003HX,WTR096A-24SS,WT0024,WT8302,WT0023,WT0022,WTVXXX8系列,WT0021,WTU609F4,WTK6900H-A,WT588FXXB-8S,WT588E02B-8S,WTVXXXM06,WTVXXX-VSB,WTK6900H-B,WTN6040FP-14S,WTK6900H-C,WTR096A-28SS,WTV600,WT588F02B-8S,WTN6系列,WT588FXXX-16S,WTU506F8,WT2605X-32N,WT588F02KD,WT2003H-16S,WTVXXX系列,WT25Q64X-8S,WTK6900H-C-24SS,WTVXXX8,WT2801A-24SS,WTVXXX-PQFN,WT25Q系列,WT4890,WT588S系列,WT25Q32X-8S,WT588系列,WTK6900,WT480,WT9110B,WTN6040F,WTV390,WT25Q128×-8S,WT2003HB01,WT2003HB02,WT2003HB03,WTN6XXX-8S,WT2000T,WT2605-16S,WT2003H-25SS,WT2000T-QFN32,WT2605D-32N
研讨会2024功率器件新技术研讨会
描述- 11月21日在线直播,带来低导通电阻的功率MOS、集成驱动的GaN IC、IGBT新技术、用于电机驱动/BMS/移动储能的SGT MOS、高压车规SiC功率MOS、国产车规IGBT模块等功率器件新产品新技术,点击了解报名
议题- 降低20%导通电阻的功率MOS | 集成驱动的GaN IC | 沟槽栅场截止型IGBT新技术 | 适用于电机驱动/BMS/移动储能等应用SGT MOSFET | 1700V SiC功率MOS | 国产50A IPM模块 | 高可靠国产车规IGBT模块 | ROHM——专注功率,电源和模拟技术的全球知名半导体厂商 | EPC——基于氮化镓(GaN)功率管理器件的领先供应商 | 致力于功率器件和智能传感器技术的专业半导体厂商——瑶芯微(ALKAIDSEMI) | 中国半导体功率器件十强企业:扬杰科技(YANGJIE) | 致力于成为双碳时代功率半导体中国领跑者——阿基米德半导体(Archimedes) | 中国领先的碳化硅(SiC)半导体和芯片解决方案提供商——瞻芯电子(InventChip) | 专业从事电源管理、电机驱动、微控制器、传感器的集成电路和系统方案的设计与开发——华润微电子(CRM ICBG ) | Kyocera(京瓷)——全球领先的材料与电子元件制造商 | Shindengen(新电元)——“桥王”,整流桥全球份额占比约40% | 中国半导体功率器件十强的主板上市企业——新洁能(NCEPOWER) | 国内首家抗负压能力可达-40V/600ns的电机驱动(HVIC)制造商——数明半导体 | 国内领先的半导体分立器件整合制造商 (IDM) —— 捷捷微电(JieJie Microelectronics) | 国产一站式电路保护解决方案专家——硕凯(SOCAY) |
活动 发布时间 : 2024-10-12
瞻芯电子(InventChip)碳化硅(SiC)功率器件/驱动与控制芯片选型指南
描述- 上海瞻芯电子科技股份有限公司(简称“瞻芯电子”)是一家聚焦于碳化硅 (SiC) 半导体领域的高科技芯片公司,2017 年成立于上海临港,致力于开发碳化硅 (SiC) 功率器件和模块、驱动和控制芯片产品,围绕 SiC 应用,为客户提供一站式芯片解决方案。
型号- IV2Q12040BD,IV1B12009HA2L,IV1D12030BD,IV2Q07014T4Z,IV1Q12050D7Z,IVST12017MA1L,IV2Q12100BD,IV1Q12017T4ZG,IV1Q12160T4Z,IVST12080DA1L,IVCR2405DR,IV2Q12040T4Z,IV1D06020BD,IVCR1412SR,IV2Q12013T6Z,IV2Q06060BD,IV1Q12080T3Z,IV2Q171R0BD,IVCO1A01DQR,IV1Q12750T3,IV2Q12030D7Z,IV1D12015BD,IV2Q07014BA,IV2Q07014BD,IV2Q12160T4Z,IV1D06006F5,IVCO1A01DR,IV1B12013HA1L,IVSM12040HA2Z,IVSM07060HA2Z,IV2Q12200T4Z,IV2Q06060L1,IV1D06010O2,IVCO1A02DWR,IV1Q12030BDG,IV1Q12080T4Z,IV1Q12750BD,IV2Q171R0T3,IVCC1102DR,IV1Q06060BDG,IV2Q12040K1Z,IV1D06020T2,IV3D12060U3,IV1Q12050T3,IV1D12020T2,IV1Q12080BD,IV1Q12050T4,IVST12050SA1L,IVCR2504DR,IV1Q12017BDG,IV1D06006BD,IV1D06004O2,IV1D12020T3,IV1Q06060D7G,IV2Q12160BD,IVCR2402DR,IV2Q12160D7Z,IV2Q06040BD,IV2Q12017BD,IV1D12040U3Z,IVCR1801ASR,IVCO1A02DWQR,IV2B12003HA2L,IV1D06020U3Z,IV1Q06040T4Z,IV2Q12017BA,IV3D12030U3,IV1Q06060T4ZG,IV2Q12013BD,IV2Q12013BA,IV1D12010O2,IVCC1102F4AR,IVCO1412DDWQR,IVST12040DA1L,IV1D06010T2,IVCR1401DR,IV1Q12080T3,IV1D12020BD,IV1D12040U3,IV1D06004P3,IV1Q12080T4,IV3D12015T2,IV2Q12080D7Z,IVCR2404MPQR,IV2Q06025BD,IVTM12080TA1Z,IV2Q06040L1,IV2Q17020T4Z,IV2Q20045BD,IV3B20023BA2,IV3D12030T2,IV2D12002BD,IVCO1A02DQR,IV1D12005BD,IVCC1104F4AR,IV2Q06025T4Z,IV2Q06040T4Z,IV2Q06060O3Z,IV1Q06060T4G,IV1D12040T2,IV2Q12100D7Z,IV2Q171R0D7Z,IV2Q06025L1,IVST12050MA1L,IVST12160DA1L,IVCR2403DR,IV1Q06040BD,IV1Q12160T3,IV1Q12160T4,IV1B12025HC1L,IV1Q12017BAG,IV2Q12200D7Z,IV2Q20045T4,IV2D12020T2,IV2Q12200BD,IV2Q06060T4Z,IV2Q12030T4Z,IV2Q12040D7Z,IV2D12020BD,IV1D12040BD,IV6212004HA2,IV1Q06060T3G,IVCR1407ASR,IV1Q12050BD,IV1Q12017T4G,IV1D12010T2,VSM12080HA2Z,IVCR1402DPQR,IV1D06004F5,IV2B12006HA1L,IVCO1411DDWQR,IV1Q06040T4,IV1Q06040T3,IV1D06010BD,IV1Q12160BD,IV1Q12750O3,IV1Q06040L1,IV1Q12160D7Z,IVCC1104DR,IV2Q12080BD,IV2Q175S0BD,IV2Q06025D7Z,IV6212004HB2,IVSM06025HA2Z,IVST12017SA1L,IV1D12030U3,IV1D20020T2,IV1D06004BD,IV1D06006O2,IV2D12020D2Z,IV2Q06040D7Z,IV2Q12017T4Z,IVCR2404DR,IV2Q06060D7Z,IVCO1A01DWR,IV1Q12030T4G,IV2Q17020BD,IV3D12020T2,IV1D12010BD,IV2D12002P2,IV2Q12030BD,IVST12120DA1L,IV2Q12080T4Z,IV1D06020U3,IVCO1A01DWQR,IV1D12030T2,IVHD122M1TA2Z,IVCO1A02DR,IV1D06006P3,IV1Q12050T4Z,IVCR2404MPR,IV1D12010P2Z,IV2Q12100T4Z,IVCR1401DPR,IV1Q06060L1G,IV2Q12080K1Z,IV1Q12080D7Z,IV2Q171S0BD,IV1D20020BD,IV1D12015T2,IV2D12002O2,IVSM12160HA2Z,IV1D12005O2,IV2Q171S0S1
【IC】智芯半导体新品H-桥智能栅极驱动芯片Z20A8200/1,可满足汽车大部分直流有刷电机应用需求
ZHIXIN汽车电机驱动产品线推出了第二个车规级电机控制芯片系列——Z20A820x,包括硬件I/O接口的Z20A8200以及SPI接口的Z20A8201,可满足汽车大部分直流有刷电机的应用需求。
新产品 发布时间 : 2023-07-04
瞻芯电子荣获“东方芯港·明日之星”奖,致力于打造碳化硅(SiC)功率器件芯片和驱动芯片的产业化
2017年,瞻芯电子在东方“芯”港这片沃土创立,前瞻性地致力于打造碳化硅(SiC)功率器件芯片和驱动芯片的产业化,现已成长为我国少有的碳化硅(SiC)芯片的垂直整合制造(IDM)企业,累计交付核心产品:碳化硅(SiC)MOSFET约900万颗,驱动芯片约4800万颗,广泛应用于新能源汽车、光伏与储能、充电桩、工业和通信电源等领域。
原厂动态 发布时间 : 2024-08-24
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