基于分流器的保護(hù)會(huì)觸發(fā)柵極驅(qū)動(dòng)器的使能引腳。一旦該使能引腳變?yōu)榈碗娖?，柵極驅(qū)動(dòng)器就會(huì)通過關(guān)斷電阻 R_G,OFF 關(guān)斷 SiC MOSFET。

由于關(guān)斷事件是硬關(guān)斷事件，因此高側(cè) SiC MOSFET 的漏源電壓 u_DS 在開關(guān)事件期間會(huì)發(fā)生過沖，可能損壞 SiC MOSFET。在正常工作條件下，過沖取決于雜散電感 L_σ,C、SiC MOSFET 電流斜率 di_SC/dt 和換向電容 C_C [19]。但是，由于短路情況下存在大電流，發(fā)生故障時(shí)漏源電壓的過沖還取決于雜散電感 L_σ,B，因?yàn)閾Q向電容 C_C 無法再提供足夠的能量來限制過沖。

在直流鏈路電壓 U_batt = 400V 的 SCT 1 中，不同換向電容器 C_C 的影響如圖 5-1 所示。在這些測量中，使用了關(guān)斷柵極電阻 R_G,OFF = 80Ω。雖然不同的換向電容器 C_C 對(duì)電流 i_SC 的影響很小，但該電容會(huì)對(duì)高側(cè) SiC MOSFET 的漏源電壓 u_DS 產(chǎn)生影響。使用電容 C_C = 10nF 時(shí)，u_DS 電壓達(dá)到 1230V，這會(huì)對(duì) 1200V SiC MOSFET 構(gòu)成潛在危險(xiǎn)。

將電容 C_C 增大到 20nF，電壓峰值將降至 840V。但是，將該電容進(jìn)一步增大至 C_C = 300nF 時(shí)，未觀察到電壓過沖明顯減弱。這源于以下事實(shí)：當(dāng)換向電容 C_C ≥ 200nF 時(shí)，足以提供電感 L_σ,C 在短路電流情況下存儲(chǔ)的能量。

圖 5-1 不同換向電容器 C_C 對(duì) SCT 1 期間開關(guān)瞬態(tài)的影響

選擇電容 C_C 的值時(shí)需要在成本和性能之間進(jìn)行權(quán)衡。電壓過沖不應(yīng)受到過大限制，因?yàn)?SiC MOSFET 在雪崩事件期間能夠耗散有限的能量。在討論的所有其他測量中，選擇的換向電容為 C_C = 100nF。

為了驗(yàn)證在電容 C_C = 100nF 時(shí)的安全關(guān)斷能力，需要增大關(guān)斷電阻 R_G,off 以減少電壓過沖。圖 5-2 展示了直流鏈路電壓 U_batt = 400V 時(shí)不同關(guān)斷柵極電阻 R_G,off 的測量結(jié)果。測得的短路電流顯示，短路電流 i_SC 變化微小，而漏源電壓 u_DS 則有顯著差異。

使用電阻 R_G,off = 8Ω 時(shí)，電壓峰值達(dá)到 1230V。將電阻增加到 R_G,off = 20Ω，電壓過沖降低至 1000V。當(dāng)電阻 R_G,off = 35Ω 時(shí)，漏源電壓最大僅達(dá)到 860V。

盡管較大的柵極電阻器可以減少電壓過沖，但這會(huì)增加正常運(yùn)行中的關(guān)斷損耗。因此，關(guān)斷電阻的選擇需要在損耗和過沖之間進(jìn)行權(quán)衡。

圖 5-2 不同關(guān)斷電阻器 R_G,off 對(duì) SCT 1 期間開關(guān)瞬態(tài)的影響

圖 5-3 展示了直流鏈路電壓 U_batt = 800V 且關(guān)斷柵極電阻器 R_G,off = 35Ω 時(shí) SCT 1 的波形。在 0ns 時(shí)，柵源電壓 u_GS 達(dá)到 MOSFET 的閾值電壓，并且電流 i_SC 開始上升。故障信號(hào) u_shunt 在 200ns 時(shí)開始顯著降低，指示發(fā)生了故障。柵源電壓 u_GS 在 380ns 時(shí)開始降低，開始關(guān)斷 SiC MOSFET。漏源電壓 u_DS 在 48ns 時(shí)達(dá)到其最大值 1190V。

圖 5-3 R_G,off = 35Ω 時(shí)基于分流器的方法的波形