在电力电子领域，高效、紧凑且安全的门极驱动器产品设计一直是研发的焦点。随着储能系统和新能源市场的飞速发展，门极驱动器在产品容量和母线电压等关键性能上的应用需求日益明显。为了更好地满足当前储能系统和新能源市场的需求，深耕于中高压逆变器应用门极驱动器技术领域的知名公司Power Integrations在SCALE-iFlex产品系列的基础上新推出SCALE-iFlex™ XLT门极驱动器产品，进一步扩宽其应用范围。
图1 SCALE-iFlex™ XLT应用场景
据PI系统工程师经理王皓介绍，在实际应用中，无论是储能系统还是光伏发电，只要母线电压在1,500V左右内，SCALE-iFlex™ XLT驱动器都能发挥出色的作用。这使得产品能够满足不同用户的需求，为用户提供更加灵活的选择。
结构设计紧凑和集成式温升检测是SCALE-iFlex™ XLT驱动器产品的两大显著特点。
从外部尺寸来看，SCALE-iFlex™ XLT的宽度为90.98mm，高度为31mm，长度为65.665mm。这一紧凑的尺寸使得门极驱动器能够轻松适应各种应用场景，尤其是在对空间要求苛刻的系统中。
这种紧凑的结构不仅体现在外观上，更在于其内部设计和功能布局。与传统的堆叠板设计方案相比，采用单个PCBA的设计，使得显著降低了门极驱动器高度的同时，还减少了所需的器件数量，从而降低了整体成本。从可靠性上来看，由于物理元件数量的减少，产品的故障率也相应降低。
此外，SCALE-iFlex™ XLT驱动器还能够与IGBT的尺寸相匹配，进一步提高了系统的集成度。SCALE-iFlex™ XLT支持最高2300V的模块耐压等级，但同样适用于低于此标准的模块，如1200V和1700V的IGBT模块。这是因为该产品基于最高应用级别而进行设计的，具有向下兼容的特性。因此，无论使用的是两电平还是三电平，无论是1700V、1200V还是2300V的模块，SCALE-iFlex™ XLT都能提供稳定的支持。
另一个值得注意的是SCALE-iFlex™ XLT驱动器的NTC读取功能。在传统数字隔离方案中，客户通常需要为NTC检测创建一个额外的隔离系统，这增加了开发的复杂性和成本。而SCALE-iFlex™ XLT驱动器则集成了这一功能，无需客户自行开发隔离系统，大大简化了开发流程，提高了驱动器产品的易用性。
虽然目前市场上的主流趋势是硅基IGBT，但NTC驱动器在技术上同样适用于其他类型的半导体模块，如碳化硅(SiC)等。然而，是否采用NTC驱动器还取决于应用端的具体需求。
图2 SCALE-iFlex™ XLT产品
SCALE-iFlex™ XLT驱动器除了拥有紧凑的结构设计外，还具备直接提供集成式的温度检测读取的功能。这一功能通过内置的NTC温度电阻实现，当驱动器与IGBT的NTC引脚相连后，可以直接通过门极驱动器的隔离层提供NTC信息至门极驱动器的原边。这在显著减少了线缆使用的同时，还降低了电弧风险，并提高了系统的整体可靠性。
相比传统的解决方案，SCALE-iFlex™ XLT驱动器将NTC隔离与驱动信号隔离集成在一起，形成了一个集成的隔离方案。客户无需再通过额外的电缆或接线将NTC信号引出，而是可以直接从驱动板的原边获取隔离后的温度信号。这不仅简化了系统结构，而且提高了温度信号的传输效率和精度。
在配合适当的系统温度监控条件下，SCALE-iFlex™ XLT驱动器能够显著提高变换器的功率输出。据测试，在某些应用场景下，变换器的功率最多可提高30%左右。
在绝缘设计方面，SCALE-iFlex™ XLT驱动器同样展现了出色的性能。它支持从1200V到2300V的绝缘耐压等级的模块，为不同应用场景提供了灵活的选择。特别是在加强绝缘设计方面，SCALE-iFlex™ XLT驱动器为使用1700V模块的客户提供了加强绝缘的等级，大大降低了客户在整机应用中的绝缘设计难度。
此外，随着拓扑结构从两电平向三电平的发展，系统对绝缘性能的要求也在不断提高。SCALE-iFlex™ XLT驱动器针对三电平系统进行了专门的绝缘设计优化，确保在系统电压翻倍的情况下，仍能满足基本的绝缘需求。这一设计不仅提高了系统的安全性，也为客户在拓扑结构选择上提供了更大的灵活性。
图3 三电平ANPC设计范例
在有限的区域内，该门极驱动器产品提供了每通道1W的驱动功率，最大驱动电流可达到15A。同时，门极驱动器产品还配备了短路保护功能，确保在短路条件下仍能对IGBT进行有效保护。在1700V或1200V的系统中，尤其是在需要紧凑整机设计的情况下，SCALE-iFlex™ XLT驱动器的紧凑型方案能够充分发挥其优势。
当面临空间限制，但系统需求升级到更高的电压和功率等级时，王皓表示：“我们并不是简单地排斥在中高压系统中使用SCALE-iFlex™ XLT等紧凑型门极驱动器。相反，我们根据客户的具体需求和系统要求来推荐最适合的解决方案。在某些情况下，如果客户对空间和功率密度有极高要求，同时系统的并联需求相对较低，那么SCALE-iFlex™ XLT驱动器产品仍然是一个很好的选择。但是，在大多数情况下，当系统电压和功率等级上升到一定水平时，我们更推荐客户选择能够支持并联的门极驱动器产品，以确保系统的稳定性和可靠性。”
这款即插即用型门极驱动器可提供三防漆选项，保修期为5年，同时还可根据要求进行老化测试，保护驱动器在更恶劣环境下可靠工作。
在产品出厂测试阶段，Power Integrations对每一个样品都会进行100%的高压绝缘测试和局部放电测试，确保每一个样品都严格符合绝缘要求。目前，SCALE-iFlex™ XLT驱动器正在进行产品级别的可靠性测试，并计划在2024年四季度进行量产。现阶段，Power Integrations已经开始提供样品供客户测试和评估。
我们相信，这款门极驱动器产品将为用户带来更加稳定、可靠和高效的使用体验。 |
