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相較于機電斷路器 (ECB) ， 固態斷路器 (SSCB) 采用半導體技術， 電路中斷速度提升了三個數量級。 碳化硅 (SiC) SSCB 具有寬帶隙 (WBG) ， 能夠在更高的電壓下以更高的開關頻率工作，為現代電路保護設計帶來了更大的靈活性。安森美（onsemi）結合海量工程落地經驗編制《固態斷路器圖解手冊》，完整覆蓋以下內容：
介紹適用于低壓至中壓直流系統的固態斷路器 (SSCB) 方案，重點介紹快速電子式關斷、安全斷開以及雙向或單向阻斷。
描述了固態開關級，包括 Combo SiC JFET、帶低壓 Si MOSFET 共源共柵的獨立 SiC JFET 以及 SiC 或 Si MOSFET 實現方式。
涵蓋柵極驅動架構（隔離式和非隔離式）、柵極偏置生成、負關斷偏置概念以及高 dv/dt 抗擾度要求。
包括用于控制電子器件和柵極驅動器的輔助電源和偏置電源，例如初級側穩壓反激式、光耦合器反饋反激式、基于反激式的柵極驅動 IPS 和推挽偏置電源。
描述了感測和保護模塊，包括電流檢測、電壓檢測、比較器、ADC、SOA 驅動的故障定時和失效安全保護行為。
涉及系統支持功能，包括電源管理（降壓、LDO、eFuse、負載開關）、MCU 外設、通信接口（CAN、以太網、藍牙）以及 EMC / ESD 保護。
包括可選的安全和接口子系統，例如接地故障檢測 (GFCI/RCD)、人機界面（顯示器和鍵盤）以及跳閘/執行器驅動。
每個功能模塊均采用一致的結構介紹，提供方案優勢、亮點和實用設計指南，以支持 SSCB 子系統設計。
方案優勢
SiC JFET RDS(on) 能夠在高電流下實現低導通損耗
通過 JFET 柵極控制 dv/dt
采用兼容硅基器件的控制方案，實現常關型操作
易于并聯擴展
在 SSCB 中，Combo JFET 是主要的雙向或單向固態開關，替代了機械觸點，并在過電流或短路事件期間斷開線路。這種器件結合常開型 SiC JFET 與低壓 Si MOSFET，可構建常關型功率開關，同時保留了 JFET 的低導通電阻和高溫性能。MOSFET 和 JFET 柵極的雙重訪問可實現速度控制，從而在中斷故障過程中有效控制 dv/dt、過沖和 EMI。典型的 SSCB 應用范圍從低壓直流到約 750–1200V 等級，通過并聯器件實現高電流，從而提高可擴展性。
亮點
與分立式 JFET + Si MOSFET 相比，集成式共源共柵器件可減小占位尺寸并降低柵極驅動的復雜性，同時保持常關狀態
獨立柵極訪問能夠實現可控的開關速度，并支持保護開關中的并聯操作
JFET 柵極-源極電壓可用作校準的、器件特定的結溫指示器，用于自監測
可良好適配 SSCB 架構，配備柵極驅動器 + 感測模塊（電流/溫度），實現智能保護
實用設計指南
功率開關（電壓等級）：對于約 400V 的輸出，建議選擇 650V/750V；對于約 800–1000V 的輸出，建議選擇 1200V；對于最高 1500V 的直流輸出，建議選擇 1700V
功率開關模塊：利用 JFET 柵極電阻路徑來調節關斷 dv/dt/di/dt，并降低故障中斷期間的電壓過沖
故障時序：驗證端到端中斷時序，以便在短路 SOA 超限之前完成關斷
失效安全保護行為：確保在控制電源、柵極電源或隔離失效時（包括欠壓和 EMI 情況）進行默認關閉操作
dv/dt 抗擾：利用開爾文源和本地柵極-源極箝位技術，設計具有高 dv/dt 抗擾度的感測、控制和柵極電路
柵極驅動模塊：確保具有明確的關斷偏置和穩健的柵極回路（低電感），以避免在高 dv/dt 下出現誤導通；必要時考慮使用隔離式驅動器
能量吸收模塊：開關關斷速度需與箝位電壓 (MOV/TVS/RCD) 配合，使箝位電壓和器件應力保持在限制范圍內
并聯安森美寬禁帶開關時，應匹配柵極網絡并減少源極雜散電感，以改善動態均流性能
選擇封裝和互連（低電感、熱效率高），以在高電流和高溫下保持低 RDS(on) 的優勢
方案優勢
常閉型共源共柵；MOSFET 負責控制，SiC JFET 負責阻斷
降低開關損耗，減少誤導通
堅固耐用，快速防護，耐高溫性能
通過低壓 MOSFET 控制實現成本可擴展性。
在 SSCB 中，采用 JFET+MOSFET 共源共柵電路作為快速固態斷路器：常開型 SiC JFET 提供高壓阻斷能力和極低的導通電阻，而串聯的低壓 Si MOSFET 則負責確保常關特性，并提供熟悉的柵極驅動接口。發生故障時，控制電路迅速關閉 MOSFET，在 JFET 上施加負 VGS（通過共源共柵作用），從而使電流換向到箝位網絡。這種方法適用于低壓直流到中壓堆疊電路（超級共源共柵），這些場景中客戶需要微秒級斷路且無電弧，并通過受控開關實現可管理的 EMI。
亮點
共源共柵結構是使用常開型 SiC JFET 器件的實用方法，可用于需要默認關斷行為的保護開關
串聯（超級共源共柵）JFET 堆疊提高了耐壓能力，但需要靜態/動態電壓平衡網絡
必須分析開關瞬態和電壓分配；無源 RC 平衡和柵極電阻是常用的工具
最適合優先考慮極低的導通損耗和高電流且開關頻率較低的應用
實用設計指南
功率開關（電壓等級）：對于約 400V 的輸出，建議選擇 650V/750V；對于約 800–1000V 的輸出，建議選擇 1200V；對于最高 1500V 的直流輸出，建議選擇 1700V
驗證所選的低壓 MOSFET 是否適合作為共源共柵電路控制器件（RDS(on)、雪崩電流和熱裕量），因為這會影響效率和可靠性
器件匹配：選擇低壓 MOSFET 以確保在所有條件（故障、dv/dt、溫度、容差）下完全箝位 JFET VGS，包括負瞬態
電壓分配：確保在關斷期間能夠在 JFET 和 MOSFET 之間實現可控的動態電壓分配；盡量減少寄生電感和時序偏差引起的不平衡
SOA 驗證：使用實際柵極時序、布局寄生參數、箝位和溫度來驗證組合 JFET-MOSFET 堆疊的短路和故障 SOA
故障防護操作：設計柵極驅動電路，當控制或電源丟失時強制關斷 MOSFET（或箝位 JFET VGS），從而實現開關的安全關斷狀態
熱協調：考慮 JFET 和 MOSFET 在故障事件和重復操作期間不同的熱極限和瞬態發熱
手冊內含超詳細的框圖、固態開關、輔助電源、柵極驅動器等。
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