在本设计解决方案中，我们回顾了在工厂环境中运行的执行器中使用的高边开关电路的一些具有挑战性的工作条件和常见故障机制。我们提出了一种控制器IC，该IC集成了各种安全功能，以监控电路运行，并在发生这些情况时采取适当措施防止损坏。

IGBT和有一定的短路承受能力，也就是说，在一定的短路耐受时间（short circuit withstand time SCWT），只要器件短路时间不超过这个SCWT，器件基本上是安全的（超大电流导致的寄生晶闸管开通latch up除外，本篇不讨论）。

比如英飞凌这个820A的模块，在5-6倍短路电流常温条件下，即使期间短路，只要在6us内关断，芯片就不会损坏。那么对于驱动来说，越早启动检测，越早把器件关掉，就越安全。

那么，驱动是怎么知道器件短路了呢？有很多方法，比如检测漏级电流，检查压降等等，一般来说，用得比较普遍的是退饱和电压检测，短路状态是非正常的工作状态，器件此时已经退出了饱和区，这时器件的漏源两端的压降会异常的高（母线电压数百伏的话器件两端的压降通常都到了几十伏以上），直接检测电压就好了。

如上图，如果器件正常导通，那么Vds通常只有0-5V（以比亚迪SiC模块的情况举例840A电流最高温度下导通阻抗4.7mΩ，压降3.948V），如果Vds超过这个值很多，无疑说明器件没有工作在正常工作区，很有可能电流已经超出额定电流。

那么驱动是如何检测Vds的呢？

这张图展示了desat保护电路的原理，当1（M1）正常工作时，其漏源两端电压Vds很低，对于二极管Ddesat而言，左边低右边高（右边有个电流源），于是Ddesat导通，因此采样电容Cbl（也叫消影电容）上端电位约等于M1漏级电位，Cbl两端约等于功率器件漏源极两端电压，如果过流或者短路发生，器件M1漏源极电压Vds也相应抬升，二极管Ddesat左边电位升高，于是Ddesat被阻断，此时电流流入Cbl，也就是开始给采样电容Cbl充电，Cbl两端电压开始线性上升，我们看到Cbl同时也接到了一个比较器，比较器设置了一个参考电压Vdesat-th（也叫desat阈值电压，一般可设为7V左右），如果Cbl两端电压超过这个参考电压，比较器翻转，输出故障信号，触发驱动器关闭输出，即把栅极Vgs降下来，器件开始关断。这个过程就是短路保护的原理。

从这个过程可以看出，这个触发短路保护的关键因素就是Cbl的充电，那么这段时间可以计算出来（高中物理知识）

V=1/C*Q=1/C*I*t

即Vdesat-th=1/Cbl*Ich*t，即参考电压=1/采样电容值×电流源电流×充电时间（也叫消影时间），那么得出消影时间Tblk（Blanking Time），如下图：

其实在电容充电之前，还有一段时间，也就是器件开通了但是DESAT脚电压没有变化的那一段，这段很奇怪，明明器件已经开通一段时间了，照理说Vds也应该抬升了，DESAT脚电压应该开始上升才对，其实这段时间我们管它叫前沿消影时间Leading Edge Blanking time（是指目标采样信号刚开始可能会有一个尖峰，而我们并不希望采集它，于是可以设置一个前沿消隐时间把它忽略掉）如下图：

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