モーター ドライブ用の 3 相インバータでは、異常な動作条件に起因する損傷からシステムを保護するために、OCP と SCP が重要です。シャント ベースのシステム レベル OCP または SCP は、多くの場合、負の DC バスまたは 3 つのローサイド スイッチを流れる電流をセンシングすることで実装されます。特に、フォーム ファクタとシステム コストが重視される低消費電力で小型のモデルの多くで顕著です。このような保護は、アーム シュートスルーや位相間の短絡といった一般的に見られるフォルト パターンに対して効果的です。ただし、図 1-1 に示すように、フォルト電流がハイサイド スイッチを流れるときは、どちらもグランドの短絡を検出できません。ゲート ドライバの DESAT 機能は、このような故障からパワー スイッチを保護するために有用です。実際に、デバイス レベル DESAT 保護は、3 相インバータのこれらすべてのフォルト モードに効果的であるため、多くの高電力、高性能モデルで広く使用されています。

図 1-1 3 相インバータにおける地絡による短絡

多くの産業用モーター ドライブには回生ブレーキ スイッチもあり、回生ブレーキ動作中に電圧が高くなりすぎた場合に負の VDC バスへの電流をシャントしてバルク コンデンサを放電します。通常、このブレーキ抵抗は外付けで、ドライブの特定の端子でシステムに接続する必要があります。この抵抗の接続を誤ったり、抵抗値が非常に小さいものを誤って使用した場合、図 1-2 に示すように、システム コントローラによってブレーキ動作が開始されると過電流フォルトが発生する可能性があります。この場合、ゲート ドライバの DESAT 機能を使用して問題を検出し、パワー スイッチを適時に保護することができます。

図 1-2 外付けブレーキ抵抗端子の配線ミスによる短絡

これらの故障からシステムを保護するための一般的なアプローチでは、CMOS 入力を備えた UCC21750 強化絶縁型ゲート ドライバなど、DESAT 機能を備えた絶縁型スマート ゲート ドライバを使用します。図 1-3 に示すように、DESAT ピンは、IGBT がオンしたときの V_CE の電圧降下を監視します。この電圧降下が上昇し、設定されたスレッショルドに達したら、過電流または短絡が発生していることを意味し、ゲート ドライバの出力は一度に Low にプルされ、フォルト出力が作動して、システム コントローラにフォルトを通知します。

図 1-3 DESAT 保護機能内蔵 UCC21750