碳化硅（SiC）MOSFET 作为功率器件通常工作在大电流工况下，以 ROHM SCT2080KE 为例，根据其数据手册参数，室温下额定连续漏极电流可达 40A。一旦发生短路故障，其漏极电流会在极短时间内升至数百安培，若不能快速关断器件，将导致功率管及周边电路烧毁。
与传统硅基功率 MOSFET、IGBT 相比，SiC MOSFET 的短路耐受时间更短，传统硅基器件的短路保护方案已无法满足其保护需求，因此针对 SiC MOSFET 设计专用的短路保护电路至关重要。
本文同样以 SCT2080KE 为保护对象，设计的短路保护电路包含两大核心模块：去饱和检测电路与两级关断控制电路。
4.1 去饱和检测电路
如上图是去饱和检测电路的示意图。
该电路由电阻R1、R2，二极管D1、稳压二极管D2，电容C1及高速比较器组成。其中：Vdr为 SCT2080KE 的栅极开启驱动电压；稳压二极管D2用于钳位Vdr的浪涌电压，避免高压尖峰损坏比较器；比较器选用高速型器件，采用±5V双电源供电，正电源由系统 5V 电源轨提供，负电源由隔离供电模块生成；比较器的基准电压设置为 2.5V，由外部高精度直流稳压源提供。
去饱和检测电路的工作原理为：当 SCT2080KE 发生短路故障时，漏极电流急剧上升，漏源电压VDS快速抬升至母线电压，此时栅极开启电压Vdr经电阻R1、R2向电容C1充电；当C1两端电压上升至比较器 2.5V 基准阈值时，比较器输出+5V高电平信号，触发后续两级关断控制电路动作。
若器件正常工作无短路故障，SCT2080KE导通后漏源压降接近 0V，电容C1被旁路无法充电，比较器保持-5V低电平输出。
SiC MOSFET 在开启瞬态过程中，漏源电压会产生振荡，无法立即降至稳态导通压降。为避免该电压振荡误触发短路保护，需在器件开启后设置一段延迟时间再进行短路判定，该延迟时间称为前沿消隐时间。
合理设置前沿消隐时间可显著提升电路抗干扰能力与可靠性，其时长可通过调整电阻R1、R2与电容C1的参数进行配置：
- 增大消隐时间可提升抗干扰能力，但会延长短路故障下器件的承受时间，增加能量损耗；
- 需特别注意：前沿消隐时间必须小于功率管的短路耐受时间，否则保护电路尚未触发，功率管已发生不可逆损坏。
4.2 两级关断控制电路
两级关断控制电路如上图所示，锁存器置位端（S端）连接去饱和检测电路的比较器输出端，Vdr为栅极开启驱动电压，电路工作原理如下：
第一级软关断:当去饱和检测电路识别到短路故障、比较器输出高电平时，锁存器将该高电平信号锁存（避免循环检测导致的保护逻辑混乱）；锁存器输出的高电平驱动M1管导通，将 SCT2080KE 的栅极电压钳位至齐纳管D1的稳压值；随着栅极驱动电压降低，SCT2080KE 的漏极电流快速下降，完成第一级软关断。
第二级硬关断：同时，锁存器输出的高电平经电阻R3向电容C2充电，为M2管栅极提供驱动；当M2管栅源电压充电至其阈值电压时，M2管导通，将 SCT2080KE 的栅极电压钳位至接近-5V，器件完全关断，完成第二级硬关断。
此外，锁存器输出的高电平同步发送至驱动电路控制端Vcontr，强制驱动电路输出-5V关断电压，确保器件可靠关断。其中，第一级关断的钳位电压由齐纳管D1的稳压值决定，两级关断的间隔时间由电阻R3与电容C2的时间常数控制。与传统单级软关断方案相比，该两级关断电路具备更强的抗干扰能力与更高的工作可靠性。