NE时代

800V AI电源带动了直流架构的发展，也给固态断路器应用打开了新的领域。

固态断路器（英文SSCBSolid-State Circuit Breaker）以半控型（如 SCR）或全控型（如 IGBT、MOSFET、IGCT）电力电子器件作为主控开关，配合控制电路和缓冲吸能电路完成电流快速开断功能的保护装置。相比传统机械断路器靠物理分离金属触点并熄灭电弧来切断电路，固态断路器只需让半导体器件从导通态转为截止态，整个过程没有任何机械运动部件。开断过程无电弧产生、动作速度快、电寿命长。

英飞凌的图

一个典型的 SSCB 保护周期包含四个阶段：传感（电流传感器持续测量负载电流及其变化率 di/dt）→ 检测（故障检测电路将信号与跳闸阈值比较，可在 1 微秒内完成）→ 分断（栅极驱动器命令半导体开关关断，无电弧地切断电流）→ 能量吸收与复位（缓冲电路和压敏电阻耗散系统电感中储存的能量，随后可远程或自动复位）。整个流程通常在 1 至数十微秒内完成。

安森美的图

和传统机械式相比，固态断路器有六个方面的优势。

一是速度。微秒级分断，可在故障电流达峰前实现限流开断，把短路能量"冻结"在极低水平。

二是无电弧。电弧闪光风险近乎为零，保障人身与设备安全。

三是长寿命。无机械磨损，电气寿命可达传统断路器的 100 倍。

四是智能化。原生集成电流、电压、温度传感和通信接口，可远程复位、软件定义保护曲线。

五是结构紧凑，可扩展。固态电路可以并联或堆叠，以扩展电流和电压额定值，适用于模块化电源架构。

六是双向保护。许多固态断路器拓扑结构支持双向电流中断，这适用于功率流方向可能反转的电池系统和直流微电网。

以上这些优势正好契合800V直流AI电源的需求。在800V架构下，短路电流上升快、无过零点，微秒级分断的固态断路器成为关键保护节点的主流选择。

当然固态断路器也有缺点。

最大的代价是导通损耗高，而机械式接通之后理论上没有损耗的。损耗高一方面影响效率，更重要的是发热。查了一下资料，以100A回路为例，若导通压降 1.5V，仅导通发热就达 150W。发热大要么会限制功率，要么就需要增加散热单元，增加系统的复杂性。

此外，固态断路器还有个问题是成本高。这个主要是半导体的成本高，尤其是选择碳化硅材料的话。所以这就造成固态断路器看起来应用领域很多，包括电动汽车（BDU里边）、储能、电动航空/船舶、直流微电网等，但真能付得起钱的领域可能只局限在了800V架构的AI电源上。

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