基于源极电感检测法的SiC MOSFET短路保护电路研究

李官军，卢乙，殷实，余豪杰，李先允，殷帆

（1.中国电力科学研究院有限公司，江苏南京 210003；2.南京工程学院电力工程学院，江苏南京 211167）

与传统的Si MOSFET 相比，SiC MOSFET 凭借高工作温度、高开关频率和低导通损耗等优点，被广泛应用于如电机、逆变器、发电机等高压、高温和高工作频率场合，但是，SiC MOSFET的栅极氧化物厚度较小，这降低了SiC MOSFET的可靠性，减小了其短路耐受时间，现有研究表明，SiC MOSFET 的短路耐受时间仅为2～5 μs，这对SiC MOSFET 短路保护电路的响应时间和可靠性提出了更高的要求[1-3]。文献[4]基于vds检测法设计了一款SiC MOSFET 短路保护电路，同时采用电容和电阻消除vds检测法存在的消隐时间，但是SiC MOSFET 漏源极电压vds输出曲线会随着温度的变化而变化，因此vds检测法检测精度容易受到温度的影响。文献[5]基于栅极电压检测法设计了一款SiC MOSFET 短路保护电路，该保护电路不存在消隐时间，且能在1 μs 内完成保护动作，但是电路结构复杂且算法繁琐，不适宜推广使用。文献[6]基于PCB 罗氏线圈设计了一款SiC MOSFET 短路保护电路，能够在2 μs 内完成保护动作，且不存在消隐时间，但是罗氏线圈的测量精度很容易受电磁干扰。

针对上述问题，本文首先总结分析SiC MOSFET 短路故障特性，然后结合源极电感检测法设计一款SiC MOSFET 短路保护电路并简要分析其工作原理，最后搭建实验平台进行实验验证，实验结果表明，设计的SiC MOSFET 短路保护电路，结构简单，能够在器件发生硬开关短路故障和负载短路故障的1 μs 内快速完成保护动作，确保器件的安全运行。

1 SiC MOSFET短路特性

图1 所示为SiC MOSFET 短路特性测试电路原理图。……