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SiC MOSFET的短路耐受时间分析及其基于di/dt-PMOS的短路保护
Short-Circuit Withstand Time Analysis of SiC MOSFET and Its Short-Circuit Protection Based on di/dt-PMOS
谢佳明 · 魏金萧 · 吴彬兵 · 丰昊 等5人 · 电工技术学报 · 2025年8月 · Vol.40
为提升SiC MOSFET的短路可靠性，本文测量了不同母线电压、驱动电压、驱动电阻、主回路寄生电感及栅极阈值电压下的短路电流特性，定量分析各参数对短路电流的影响，进而提出延长短路耐受时间的优化思路。这些参数直接影响短路保护电路的设计裕度。传统方法利用开尔文源极与功率源极间寄生电感的感应电压结合RC滤波实现保护，但在硬开关与负载短路工况下存在保护阈值不一致问题，易导致保护失效。为此，本文提出基于di/dt-PMOS的短路保护策略，确保了触发阈值的一致性，并通过理论推导与实验验证了该方法的有效性。
解读: 该研究对阳光电源的SiC器件应用具有重要指导意义。通过优化短路保护策略，可显著提升ST系列储能变流器、SG系列光伏逆变器及充电桩产品的可靠性。研究发现的参数影响规律有助于指导功率模块设计，特别是在大功率密度场景下的器件选型与驱动电路优化。基于di/dt-PMOS的保护方案可为阳光电源三电平拓扑中的S...
碳化硅MOSFET的短路保护：挑战、方法与展望
Short Circuit Protection of Silicon Carbide MOSFETs: Challenges, Methods, and Prospects
作者未知 · IEEE Transactions on Power Electronics · 日期未知
随着可再生能源行业的快速增长，碳化硅（SiC）MOSFET在各类电力电子场景中应用日益广泛。为确保其安全运行，开发快速可靠的短路保护技术至关重要。本文详细综述了现有的短路保护方法，分析了其技术挑战，并展望了未来的发展方向。
解读: SiC器件是阳光电源提升光伏逆变器和储能系统功率密度与转换效率的核心。随着PowerTitan等储能系统及组串式逆变器向更高电压等级和更高开关频率演进，SiC MOSFET的短路耐受能力成为系统可靠性的关键瓶颈。本文提出的短路保护策略对阳光电源优化驱动电路设计、提升功率模块在极端工况下的生存能力具有...
IGBT智能栅极驱动与保护策略综述
Review of IGBT Intelligent Gate Drive and Protection Strategies
Ruyingjing Zhang · Xinmei Li · Jiafeng Ding · Shijie Chen 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年6月
本文综述了绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的栅极驱动与短路保护策略，重点阐述了具备智能化特征的最新技术进展。文章探讨了如何通过先进的驱动与保护方案，提升电力电子系统的可靠性、效率及安全性。
解读: IGBT作为阳光电源光伏逆变器（如组串式、集中式）及储能系统（如PowerTitan、PowerStack）的核心功率器件，其驱动与保护策略直接决定了系统的可靠性与功率密度。随着阳光电源产品向更高功率等级和更严苛环境应用发展，引入智能栅极驱动技术（如实时结温监测、主动短路保护）能有效提升IGBT模块...
用于SiC MOSFET快速短路保护的自适应电流阈值
Adaptive Current Threshold for Rapid Short-Circuit Protection of SiC MOSFETs
Jiahong Liu · Xing Wei · Bo Yao · Huai Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年4月
由于碳化硅（SiC）MOSFET的短路耐受时间较短，实现可靠运行需要极快的短路保护。本文提出了一种针对SiC MOSFET的超快短路保护方法。该方法利用转换器运行过程中负载电流连续的特性，实现了自适应电流阈值，从而能够快速识别并响应短路故障，提升功率器件的运行可靠性。
解读: 随着阳光电源在组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器中大规模应用SiC MOSFET以提升功率密度和效率，器件的短路保护成为提升系统可靠性的核心挑战。该研究提出的自适应短路保护方法，能够有效解决SiC器件耐受时间短的痛点，避免误触发，同时确保在故障发生时实现毫秒级快速关断。建议研发团...
基于PCB线圈电流传感器的分立式SiC MOSFET超快速保护
Ultrafast Protection of Discrete SiC MOSFETs With PCB Coil-Based Current Sensors
Aamir Rafiq · Sumit Pramanick · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年2月
碳化硅（SiC）MOSFET显著提升了电力电子变换器的效率与功率密度，但其短路耐受时间较短。本文提出了一种针对TO-247封装SiC MOSFET的超快速短路保护方案，利用PCB线圈作为电流传感器，实现了对器件故障的快速检测与保护。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高价值。随着组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统向高功率密度、高开关频率演进，SiC器件的应用日益广泛。然而，SiC器件脆弱的短路耐受能力是制约系统可靠性的瓶颈。该方案通过PCB集成电流检测实现超快速保护，无需昂贵的专用驱动芯片，能有效提...
一种降低自热效应的高压饱和区SiC MOSFET增强表征方法
An Enhanced Characterization Method of SiC MOSFETs in the High-Voltage Saturation Region With Reduced Self-Heating
Enyao Xiang · Chengmin Li · Dongsheng Yang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2026年2月
SiC MOSFET的精确建模、短路预测及保护依赖于高漏源电压下饱和特性的准确测量。传统曲线追踪仪受功率限制、寄生参数及器件导通时间影响，难以实现高di/dt测量。本文提出一种增强型表征方法，有效降低了器件自热效应，提升了高压饱和区特性的测量精度。
解读: 该研究直接服务于阳光电源核心功率器件的应用开发。随着公司组串式逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统向更高功率密度和更高电压等级演进，SiC MOSFET已成为关键功率开关器件。该表征方法能显著提升器件在短路工况下的建模精度，有助于优化阳光电源逆变器及PCS产品的短路保护策略，提...
一种基于去饱和检测的GaN HEMT超快响应保护电路
A Simple Desaturation-Based Protection Circuit for GaN HEMT With Ultrafast Response
Ruoyu Hou · Juncheng Lu · Zhongyi Quan · Yun Wei Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年6月
针对GaN增强型高电子迁移率晶体管（GaN E-HEMT）在实际应用中面临的短路保护（SCP）挑战，本文提出了一种基于去饱和检测的超快响应保护电路。由于GaN器件开关速度极快，传统保护方法响应滞后，该研究通过优化检测机制，有效解决了GaN器件在高频应用中的短路保护难题，提升了系统可靠性。
解读: 随着阳光电源在户用光伏逆变器及小型化充电桩产品中对高功率密度要求的提升，GaN器件的应用前景广阔。该文提出的超快响应保护电路能有效解决GaN器件在极端工况下的可靠性瓶颈，对提升阳光电源下一代高频化、小型化逆变器及充电桩产品的安全性具有重要参考价值。建议研发团队关注该去饱和检测技术在驱动电路集成化设计...
用于逆变器短路故障容错的可重构开口绕组电机驱动拓扑
Reconfigurable Open-End Winding Motor Drive Topology for Inverter Short-Circuit Fault Tolerance
Bowen Zhang · Zhiping Dong · Rundong Huang · Chunhua Liu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月
现有的开口绕组驱动器（OWD）在处理逆变器短路故障时，依赖复杂的诊断算法且难以维持功率输出。本文提出了一种具备保护电路的可重构OWD拓扑（TR-OWD），能够快速隔离短路故障并重构电路，从而实现故障后的持续运行。
解读: 该技术主要针对电机驱动领域，与阳光电源核心的光伏逆变器和储能PCS业务存在差异。然而，其提出的“故障快速隔离与拓扑重构”设计理念对提升阳光电源大功率组串式逆变器及PowerTitan储能系统的可靠性具有参考价值。特别是在高可靠性要求场景下，通过硬件冗余与拓扑重构实现故障后的降额运行，可提升系统可用性...
一种具有强抗噪能力的GaN HEMT短路保护电路
A Short-Circuit Protection Circuit With Strong Noise Immunity for GaN HEMTs
Jianping Wu · Wuji Meng · Fanghua Zhang · Guangdong Dong 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年2月
氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN HEMTs）因其高频和高速开关特性备受关注。然而，其短路耐受能力较弱，因此快速短路保护至关重要。此外，GaN HEMT的高开关速度会给保护电路带来严重干扰。本文提出了一种具有强抗噪能力的短路保护电路，以解决上述挑战。
解读: 随着阳光电源在组串式光伏逆变器和户用储能产品中对功率密度要求的不断提升，GaN器件的应用潜力巨大。GaN的高开关速度虽能减小磁性元件体积，但其脆弱的短路耐受能力和高频下的EMI干扰是工程化应用的痛点。该研究提出的强抗噪短路保护方案，对于提升阳光电源下一代高频化逆变器及微型逆变器的可靠性具有重要参考价...
面向未来电力变换器的智能门极驱动器
Intelligent Gate Drivers for Future Power Converters
Jochen Henn · Christoph Lüdecke · Michael Laumen · Steffen Beushausen 等8人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年3月
本文探讨了具有智能特性的功率半导体门极驱动器的最新进展。这些特性包括主动开关瞬态控制、过冲优化、电磁干扰抑制及开关损耗降低。此外，这些技术在快速开关、极端工况及短路事件中提供了更可靠的安全保障。
解读: 智能门极驱动技术对阳光电源的核心产品线至关重要。在组串式及集中式光伏逆变器中，应用该技术可显著提升SiC/IGBT功率模块的开关效率，降低电磁干扰，从而缩小散热器体积并提升功率密度。对于PowerTitan等储能系统，智能驱动器在短路保护和极端工况下的鲁棒性，能有效提升PCS的可靠性与寿命。建议研发...
一种用于升压型开关DC/DC变换器的瞬时触发短路保护架构
An Instantaneously Triggered Short-Circuit Protection Architecture for Boost Switching DC/DC Converters
Zhiming Xiao · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年7月
本文提出了一种保护电路架构，旨在降低升压型开关变换器在输出对地短路或功率开关短路故障下的损坏风险。上述故障会导致电感电流失控，该保护电路能在微秒级时间内检测并响应故障，有效防止硬件损坏。
解读: 该技术对阳光电源的组串式光伏逆变器及储能变流器（PCS）产品线具有重要参考价值。在光伏升压电路（Boost）中，电感电流失控是导致功率器件失效的主要原因之一。通过引入这种微秒级的瞬时触发保护架构，可以显著提升逆变器在极端工况下的鲁棒性，降低售后故障率。建议研发团队评估该架构在PowerTitan等储...
面向SiC MOSFET模块的高可扩展性增强型栅极驱动器，具备超过100 V/ns的瞬态抗扰度
High-Scalability Enhanced Gate Drivers for SiC MOSFET Modules With Transient Immunity Beyond 100 V/ns
Jun Wang · Slavko Mocevic · Rolando Burgos · Dushan Boroyevich · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年10月
随着碳化硅（SiC）晶体管在功率转换市场的普及，对高性能栅极驱动器（GD）的需求日益增长。针对SiC器件在中压水平下极快的换流速度，该研究提出了一种具备高瞬态抗扰度（>100 V/ns）和高效短路保护能力的栅极驱动方案，旨在充分发挥SiC器件的高频、高效性能。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的战略价值。随着公司组串式逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统向更高功率密度和更高效率演进，SiC器件的应用已成为提升产品竞争力的关键。该研究提出的高瞬态抗扰度驱动技术，能有效解决SiC在高频开关过程中产生的EMI干扰及误导通问题，提升系统可...
一种结合Vgs和Vds检测的SiC MOSFET短路保护方法
A Short-Circuit Protection Method for SiC MOSFET Using Combined Vgs and Vds Detection
Jiaming Xie · Jinxiao Wei · Hao Feng · Binbing Wu 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
本文提出了一种简单可靠的SiC MOSFET短路保护（SCP）方法，通过同时监测栅源电压（Vgs）和漏源电压（Vds）实现。当Vgs和Vds同时超过预设阈值时触发保护，能有效应对硬开关故障等短路工况。
解读: 随着阳光电源在光伏逆变器和储能系统（如PowerTitan、PowerStack）中大规模应用SiC功率器件以提升功率密度和效率，SiC的短路耐受能力成为系统可靠性的关键瓶颈。该方法通过双参数监测，能更精准地识别短路故障，避免误触发，对于提升组串式逆变器及PCS模块在极端工况下的鲁棒性具有重要参考价...
SiC MOSFET导通电压测量电路中的集成短路保护方法
Integrated Short-Circuit Protection Method in On-State Voltage Measurement Circuit for SiC MOSFETs
Jiahong Liu · Xing Wei · Bo Yao · Yichi Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年5月
本文提出了一种SiC MOSFET状态监测与短路保护的集成方案。通过改进导通电压测量电路，将状态监测与短路保护功能整合在单一电路中，有效提升了系统的紧凑性，并实现了对SiC器件的高效保护与健康管理。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线至关重要。随着公司组串式逆变器及PowerTitan储能系统向高功率密度、高效率方向演进，SiC MOSFET的应用日益广泛。该集成保护方案能显著提升功率模块的可靠性，缩短短路故障响应时间，降低驱动电路复杂度。建议在下一代高压储能PCS及组串式逆变器研发中引入该集成监测技...
电流源变换器综述：现状与未来趋势
An Overview of Current Source Converters: State-of-the-Art and Future Trends
Yiyina Teng · Yupeng Wei · Yuzhuo Li · Xiaoqiang Guo 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 预计 2026年6月
电流源变换器（CSC）因其电流直接控制、固有的短路保护能力、高可靠性以及升降压特性，在过去十年中备受关注。本文探讨了CSC作为电压源变换器（VSC）的有效补充，分析了其商业化进程中的关键技术挑战与未来发展趋势。
解读: 目前阳光电源的主流产品（如组串式逆变器、PowerTitan储能系统）主要基于电压源变换器（VSC）架构。CSC技术虽然在短路保护和升压能力上具有独特优势，但其通常需要大电感，导致功率密度和体积难以与现有VSC产品竞争。建议研发团队持续跟踪CSC在特定高压、高可靠性工业场景的应用潜力，评估其在未来特...
一种基于间接功耗水平的SiC MOSFET快速短路保护方法
A Fast Short-Circuit Protection Method for SiC MOSFET Based on Indirect Power Dissipation Level
Wenyuan Ouyang · Pengju Sun · Minghang Xie · Quanming Luo 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年8月
本文提出了一种针对碳化硅（SiC）MOSFET的间接功耗水平短路保护（IPDL-SCP）方法。该方法利用正常导通与短路状态下源极寄生电感（Lss）两端电压振荡（vss）的差异，结合对漏源电压（vds）的直接监测，实现了对SiC器件的快速短路保护，有效提升了功率器件在极端工况下的可靠性。
解读: 随着阳光电源在组串式光伏逆变器及PowerTitan/PowerStack储能系统中大规模应用SiC MOSFET以提升功率密度和效率，器件的短路耐受能力成为可靠性设计的核心挑战。该IPDL-SCP方法无需复杂的电流传感器，通过监测寄生电感电压即可实现快速保护，具有低成本、高响应速度的优势。建议研发...
一种具有自然短路耐受特性的CLLC变换器软启动方法
A Soft Startup Method With Natural Short-Circuit Tolerance Features for CLLC Converters
Huan Chen · Kai Zhang · Leheng Wang · Kai Sun 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月
CLLC变换器作为一种高频高效的双向DC-DC变换器，在电动汽车快充等户外场景中面临严峻的短路故障挑战，尤其是在启动阶段。本文提出了一种具备自然短路耐受能力的软启动方法，旨在提升变换器在恶劣环境下的运行可靠性与安全性。
解读: 该技术对阳光电源的电动汽车充电桩及储能系统（如PowerTitan、PowerStack系列）具有重要应用价值。CLLC拓扑是实现高效双向能量转换的核心，而启动阶段的短路保护一直是行业痛点。该软启动方法能显著提升产品在户外复杂环境下的鲁棒性，降低故障率，减少售后运维成本。建议研发团队评估该控制策略在...
一种考虑工作温度的碳化硅(SiC) MOSFET模块短路保护新方案
A Novel Short-Circuit Protection Scheme for Silicon Carbide (SiC) MOSFET Module Considering Operation Temperature
Yang Wen · Yuan Yang · Yan Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年8月
碳化硅(SiC) MOSFET凭借高开关速度和低损耗优势，在电力电子领域应用广泛。然而，其有限且随温度变化的短路耐受能力是制约其大规模应用的关键瓶颈。本文提出了一种基于功率评估的短路保护(SCP)新方案，旨在有效提升SiC器件在不同温度下的运行可靠性。
解读: 该研究直接针对SiC MOSFET的短路保护瓶颈，对阳光电源的组串式逆变器、PowerTitan/PowerStack储能变流器及风电变流器等核心产品具有极高的应用价值。随着公司产品向更高功率密度和更高效率迭代，SiC器件的应用比例持续提升，但其短路耐受时间短、对温度敏感等特性对驱动电路设计提出了严...
用于串联中压SiC MOSFET的带短路保护的高级双通道栅极驱动器
Advanced Dual-Channel Gate Driver With Short-Circuit Protection for Series-Connected Medium-Voltage SiC MOSFETs
Rui Wang · Drazen Dujic · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年10月
本文针对中压应用场景，提出了一种专为串联SiC MOSFET设计的双通道栅极驱动器（D-GD）。该驱动器具备高效的短路保护功能，旨在解决SiC器件在高压环境下开关性能与可靠性的平衡问题，提升功率模块的整体运行稳定性。
解读: 该技术对阳光电源的核心业务具有极高价值。随着光伏逆变器和储能系统（如PowerTitan系列）向更高电压等级（1500V及以上）演进，SiC器件的串联应用成为提升功率密度和效率的关键。该驱动器设计的短路保护机制能显著增强大功率模块的可靠性，降低故障率。建议研发团队关注该驱动方案在组串式逆变器及大功率...
基于dv/dt检测的中压SiC MOSFET短路保护
Dv/dt Sensing-Based Short-Circuit Protection for Medium-Voltage SiC mosfets
Zhehui Guo · Hui Li · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年9月
本文提出了一种针对中压SiC MOSFET的新型短路保护（SCP）方法。该方法利用SiC MOSFET在预定时间间隔内的开通dv/dt来监测短路故障。与传统的检测电流/电压幅值的方法不同，所提出的dv/dt检测和保护时序能够实现极快的故障响应速度，并增强了系统的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有重要价值。随着公司在光伏逆变器和储能系统（如PowerTitan、ST系列PCS）中加速引入SiC功率器件以提升功率密度和效率，短路保护的响应速度直接决定了系统的可靠性。传统的去饱和检测在SiC高频应用中存在响应滞后问题，而基于dv/dt的检测方案能显著缩短故障切除时...
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