SCALE-iFlex家族再添一員，PI全新門極驅(qū)動器可使變換器功率提高30%

近年來，隨著全球儲能市場的不斷擴大和競爭加劇，越來越多的國家與企業(yè)開始將目光瞄向了150GW的儲能項目，如風電、光伏等。雖然這種高壓系統(tǒng)可以帶來更低的電流和更少的損耗，但卻也對半導體元器件的可靠性和穩(wěn)定性提出了更高要求。

為了適應(yīng)儲能市場大功率、高電壓、低成本的發(fā)展趨勢，功率變換IC領(lǐng)域的全球領(lǐng)導者Power Integrations（以下簡稱“PI”）近日推出了一款適用于1200V至2300V“新型雙通道”IGBT模塊的單板即插即用型門極驅(qū)動器——SCALE-iFlex? XLT，旨在以技術(shù)創(chuàng)新為突破口，提高逆變器系統(tǒng)的可靠性和利用率。

據(jù)了解，此次發(fā)布的SCALE-iFlex XLT即插即用型門極驅(qū)動器是SCALE-iFlex系列中最先進的一款產(chǎn)品，它不僅具有更高的功率密度，其應(yīng)用范圍也更加廣泛。

據(jù)PI門級驅(qū)動器部門系統(tǒng)工程師經(jīng)理王皓介紹，SCALE-iFlex XLT是一款集成式溫升檢測產(chǎn)品，可對逆變器模塊進行主動溫升管理，從而提高系統(tǒng)利用率，并簡化物料清單（BOM），以提高逆變器系統(tǒng)的可靠性。該產(chǎn)品專門面向儲能系統(tǒng)以及風電和光伏可再生能源應(yīng)用而設(shè)計，同時也適用于軌道交通應(yīng)用場景。

與SCALE-iFlex家族的其他幾款產(chǎn)品相比，SCALE-iFlex XLT主要具有以下幾個特點：

一是，高度集成，結(jié)構(gòu)極為緊湊。SCALE-iFlex XLT采用了PI的SCALE-2芯片組，這種設(shè)計能使其內(nèi)部集成的元件數(shù)量相對更少，僅使用單個PCBA（印刷電路板組裝）即可完成產(chǎn)品開發(fā)，并且每通道在最高環(huán)境溫度下的輸出功率為1W。這與傳統(tǒng)的門極驅(qū)動器相比，其可靠性、功率密度和機械設(shè)計自由度都更勝一籌。

二是，采用兩電平和三電平ANPC拓撲結(jié)構(gòu)。這是一種高效、可靠的電力電子拓撲結(jié)構(gòu)，它可以將直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓，并且能夠控制輸出電壓的大小和頻率?；谶@種多級拓撲，SCALE-iFlex XLT非常適用于1700V功率模塊的兩電平應(yīng)用，以及1200V功率模塊的基本隔離的三電平應(yīng)用；同時，通過NTC檢測讀取隔離溫度，還可將檢測擴展到2300V系統(tǒng)。

三是，支持LV100、XHP 2、HPnC或同等功率模塊。SCALE-iFlex XLT系列雙通道即插即用型門極驅(qū)動器適用的模塊結(jié)構(gòu)尺寸涵蓋了目前市面上通用的IGBT模塊形狀，可適配1200V至2300V的單個LV100（三菱）、XHPTM 2（英飛凌）、HPnC（富士），以及耐壓高達2300V的同等半導體功率模塊。

四是，功能特性符合應(yīng)用要求。在功率半導體驅(qū)動電路中，退飽和短路保護是一種非常重要的安全功能。所謂退飽和短路保護，指的是當功率器件在電流增大時或者遇到短路的工況，功率元件的工作區(qū)會從飽和區(qū)退出到線性區(qū)，此時IGBT模塊兩端的電流不變，但器件兩端的壓降會急劇升高，導致元件的功耗升高，而溫升也會升高。為了防止這種工況下IGBT模塊長時間工作導致?lián)p壞，PI在SCALE-iFlex XLT中增加了退飽和檢測功能，以進行短路保護。

除此之外，SCALE-iFlex XLT還可提供三防漆選項，保護驅(qū)動器在更惡劣環(huán)境下可靠工作。

除了上述提到的結(jié)構(gòu)設(shè)計檢測，SCALE-iFlex XLT的另外一個特征就是具有隔離溫度檢測讀取功能（NTC）。

據(jù)王皓介紹，傳統(tǒng)解決方案因為NTC和IGBT是一個整體，做NTC檢測就需要隔離。如果驅(qū)動器不帶NTC功能，客戶系統(tǒng)又需要監(jiān)測NTC信息，就需要額外通過一根電纜連到另一個電路。而這個電路需要有專門的NTC隔離，才能把溫度信號提供給控制端進行NTC溫度采樣?，F(xiàn)在SCALE-iFlex XLT直接將NTC的隔離和驅(qū)動板本身的驅(qū)動信號隔離集成在一起，形成一個集成的隔離方案，將隔離的溫度信號傳給控制端，即可實現(xiàn)變換器系統(tǒng)控制端的監(jiān)測和精確溫升管理。

據(jù)了解，這一功能可使系統(tǒng)設(shè)計人員能夠優(yōu)化熱設(shè)計，并在相同硬件的基礎(chǔ)上將變換器的功率提高25%至30%。此外，隔離的NTC讀取功能還能降低逆變器系統(tǒng)硬件設(shè)計的復雜性，省去多個電纜、連接器和額外的安全隔離電路。

另外值得一提的是，SCALE-iFlex XLT不僅支持多種拓撲結(jié)構(gòu)，還能提供2300V的絕緣強度，這一設(shè)計在業(yè)界堪稱首創(chuàng)。

要知道，門極驅(qū)動器的保護功能，對于確保功率模塊安全運行至關(guān)重要。而在綜合安全保證方面，SCALE-iFlex XLT不僅經(jīng)過了100%生產(chǎn)測試（包括局部放電測試和變壓器HIPOT測試），而且還符合RoHS標準；同時，該產(chǎn)品的PCB和變壓器材料上的爬電距離，與初級和次級側(cè)之間的間隙距離，也符合IEC 61800-5-1加強要求。

總之，此次PI推出的SCALE-iFlex XLT即插即用型門極驅(qū)動器是一款性能穩(wěn)定、安全可靠、應(yīng)用廣泛，且易于集成和配置的溫升檢測產(chǎn)品。它不僅能夠最大限度地減少元件數(shù)量，簡化結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高可靠性，而且還可以很好地與IGBT的尺寸相匹配。

據(jù)悉，該產(chǎn)品目前正在進行認證測試，計劃將于2024年第四季度實現(xiàn)量產(chǎn)。屆時，這款全新門極驅(qū)動器憑借上述優(yōu)勢，一定能為儲能市場帶來革命性改變。