如何计算驱动芯片的desat保护时间

SiC MOSFET短路时间相比IGBT短很多，英飞凌CoolSiC™ MOSFET单管保证3us的短路时间，Easy模块保证2us的短路时间，因此要求驱动电路和的短路响应迅速而精确。今天，我们来具体看一下这个短而精的程度。

图1是传统典型的驱动芯片退饱和检测原理，芯片内置一个恒流源。功率开关器件在门极电压一定时，发生短路后，电流不断增加，导致器件VCE电压迅速提升至母线电压，高压二极管被阻断，恒流源电流向电容CDESAT充电，当上电容CDESAT的电压被恒流源充至大于比较器参考电压后，触发驱动器关闭输出。这样在每一次IGBT开通的初始瞬间，即使VCE还没有来得及下降进入饱和状态，电容CDESAT上的电压也不会突变。恒流源将电容CDESAT充电至比较器参考电压需要一段时间，这段时间我们叫它消隐时间，它直接影响了短路保护的时间。消隐时间可由下式进行计算：

UC_DESAT的大小是驱动芯片设计的参考电压决定的，把它当常数对待。从以上公式可以看出，恒流源的电流I越大，充电时间越短，对短路的响应越快。虽然理论上减小电容也是可以实现减少充电时间的，但是由于集成在驱动芯片内的恒流源电流本身就很小，也就几百个μA，而短路的保护通常只有几个μs，所以这个电容也就只能几百个pF。事实上电路板布线的寄生电容可能也有几十pF，而且减小电容易受干扰导致短路误报。下面我们来具体计算一下。

图1

之前已经给出了短路时间的理论公式，但在实际应用时，无论是恒流源电流值、电容值还是参考电压值都会有波动，比如温度变化就能引起数值偏差。表1是英飞凌产品1ED020I12-F2的偏差值，把所有的这些偏差叠加一起得到如下Δt的短路时间偏差值：

表1

加上芯片里有些系统滤波时间和响应时间，如短路时序图2中TDESATleb和TDESATOUT。具体数值可以在驱动芯片的规格书里找到，我们就得到了相对考虑全面的短路保护时间TSCOUT。以1ED020I12-F2为例，TDESATleb和TDESATOUT分别是400ns和350ns。

图2

因为要适配碳化硅器件的额短路保护，追求快的短路保护时间，所以选用56pF作为CDESAT电容，且假设容值的偏差是10%，即+/-5.6pF。

那么TSC=9/500μ*56p=1.008μs,