【導讀】在本設計解決方案中，我們回顧了在工廠環境中運行的執行器中使用的高邊開關電路的一些具有挑戰性的工作條件和常見故障機制。我們提出了一種控制器IC，該IC集成了各種安全功能，以監控電路運行，并在發生這些情況時采取適當措施防止損壞。
IGBT和MOSFET有一定的短路承受能力，也就是說，在一定的短路耐受時間（short circuit withstand time SCWT），只要器件短路時間不超過這個SCWT，器件基本上是安全的（超大電流導致的寄生晶閘管開通latch up除外，本篇不討論）。
比如英飛凌這個820A的模塊，在5-6倍短路電流常溫條件下，即使期間短路，只要在6us內關斷，芯片就不會損壞。那么對于驅動來說，越早啟動檢測，越早把器件關掉，就越安全。
那么，驅動是怎么知道器件短路了呢？有很多方法，比如檢測漏級電流，檢查壓降等等，一般來說，用得比較普遍的是退飽和電壓檢測，短路狀態是非正常的工作狀態，器件此時已經退出了飽和區，這時器件的漏源兩端的壓降會異常的高（母線電壓數百伏的話器件兩端的壓降通常都到了幾十伏以上），直接檢測電壓就好了。
如上圖，如果器件正常導通，那么Vds通常只有0-5V（以比亞迪SiC模塊的情況舉例840A電流最高溫度下導通阻抗4.7mΩ，壓降3.948V），如果Vds超過這個值很多，無疑說明器件沒有工作在正常工作區，很有可能電流已經超出額定電流。
那么驅動是如何檢測Vds的呢？
這張圖展示了desat保護電路的原理，當MOSFET1（M1）正常工作時，其漏源兩端電壓Vds很低，對于二極管Ddesat而言，左邊低右邊高（右邊有個電流源），于是Ddesat導通，因此采樣電容Cbl（也叫消影電容）上端電位約等于M1漏級電位，Cbl兩端約等于功率器件漏源極兩端電壓，如果過流或者短路發生，器件M1漏源極電壓Vds也相應抬升，二極管Ddesat左邊電位升高，于是Ddesat被阻斷，此時電流流入Cbl，也就是開始給采樣電容Cbl充電，Cbl兩端電壓開始線性上升，我們看到Cbl同時也接到了一個比較器，比較器設置了一個參考電壓Vdesat-th（也叫desat閾值電壓，一般可設為7V左右），如果Cbl兩端電壓超過這個參考電壓，比較器翻轉，輸出故障信號，觸發驅動器關閉輸出，即把柵極Vgs降下來，器件開始關斷。這個過程就是短路保護的原理。
從這個過程可以看出，這個觸發短路保護的關鍵因素就是Cbl的充電，那么這段時間可以計算出來（高中物理知識）
V=1/C*Q=1/C*I*t
即Vdesat-th=1/Cbl*Ich*t，即參考電壓=1/采樣電容值×電流源電流×充電時間（也叫消影時間），那么得出消影時間Tblk（Blanking Time），如下圖：
其實在電容充電之前，還有一段時間，也就是器件開通了但是DESAT腳電壓沒有變化的那一段，這段很奇怪，明明器件已經開通一段時間了，照理說Vds也應該抬升了，DESAT腳電壓應該開始上升才對，其實這段時間我們管它叫前沿消影時間Leading Edge Blanking time（是指目標采樣信號剛開始可能會有一個尖峰，而我們并不希望采集它，于是可以設置一個前沿消隱時間把它忽略掉）如下圖：
（來源：技術田地）
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