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PI 推出SCALE-iFlex LT和SCALE-iFlex Single即插即用型门级驱动器,扩展SCALE-iFlex家族产品

关键词:  PI 

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宣布推出两款门级驱动器,进而扩展了SCALE-iFlex家庭产品系列。新的SCALE-iFlex™ LT和SCALE-iFlex Single目标市场分别对准风电领域和轨道交通应用。

回到2019年,SCALE-iFlex的发布解决了模块化功率变换的挑战,产品由绝缘主控单元(IMC)和有源模块适配型门极驱动器(MAG)两部分组成,MAG可最多实现4个并联,支持IGBT、混合型和碳化硅(SiC) MOSFET功率模块,发布以来深受广大客户的好评。但随时市场的变化,PI也发现有些领域受限于成本的压力,但同时又有并联的需求,为此SCALE-iFlex的简化版SCALE-iFlex™ LT诞生。而另外一款SCALE-iFlex Single从字面上不难理解,它最大的特点便是可以独立使用。

上图三款SCALE-iFlex家族产品对比,我们可以看到新的SCALE-iFlex™ LT可支持最多6个±20A 双通道MAG并联,支持IGBT模块,最大耐压1700V。而SCALE-iFlex Single则支持1个±20A双通道MAG,最大耐压3300V。同时这两款新的产品相比上一代SCALE-iFlex在某些功能上也做了消减,由此既满足了应用需求又降低了成本。

SCALE-iFlex™ LT

上图显示,风能的装机量在全球范围内迅猛增长,尤其是2005后,在政策和技术的支持下离岸风厂建设强劲扩大,风机建在离岸边不远的海内,受恶劣环境的影响,要求发电机的可靠性更高。Power Integrations 看到了市场上的需求,基于SCALE-iFlex开发出新一代的即插即用型SCALE-iFlex™ LT双通道门极驱动器。可支持最多6个EconoDUAL 3或同等的功率模块从同一个绝缘主控制(IMC)单元进行并联,每个EconoDUAL模块具有两个SCALE-2 ASIC(每个通道一个),以优化并联对称性、提高效率并增强保护,

性能提高20%。除了节省驱动器和模块的成本外,还降低了控制复杂性以及与模块、接线、硬件和散热有关的成本。尤其适用于3至5MW范围的海上风力涡轮机。

SCALE-iFlex™ LT驱动方案优势

与竞品方案不同的是,PI在每个MAG并联模块上分别设有独立的门级回路,可实现精确均流效果,并具备短路监测和有源钳位功能,另外拥有高度耐用和抗噪效果。而传统的并联方案,控制板直接驱动并联的多个IGBT,门级回路和外围的主板形成大环路进而产生共模电流,所有的回路耦合在一起,导致无法实现精确均流效果。而对于相同的功率输出,使用SCALE-iFlex LT的系统只需要五个并联模块,而其他厂商的方案则需要六个。

开关均流性效果更佳

17mm IGBT模块在风能中广泛应用,采用SCALE-iFlex™ LT驱动方案后,能保证每个并联模块的开关性能一致,开关的均流性效果更佳。模块之间的开通和关断指令的延迟差异小于20ns,开关损耗降低3%至5%。SCALE-iFlex™ LT完美实现成本和设计复杂性的显著降低。

下图可见,采用英飞凌1700V 600A模块,SCALE-iFlex™ LT门级信号在IGBT动态过程中高度重叠,配合整机结构设计最终达到了出色的静态均流 ,需要强调的是动态和静态均流性对并联模块的稳定工作至关重要。

高度耐用和抗噪性,具备有源钳位功能

除此之外,它还具备高度耐用和抗噪性,并且继承了SCALE-iFlex的高级有源钳位功能,提供过电压控制,无论是低母排寄生电感还是高母排寄生电感,都可完美控制电压尖峰,以保证IGBT不被损坏。如图

目前SCALE-iFlex™ LT支持英飞凌EconoDUAL系列1200V、1700V 模块,可实现EconoDUAL IGBT模块的性能提高20%。未来将会支持Mitsubishi、ABB、Fuji等其他MAG模块。

SCALE-iFlex Single

全球电气化铁路运输市场在稳步增长。在门级驱动需求上,与前面应用不同的是,这些市场并不需要用到并联设计,而 SCALE-iFlex Single即保留了SCALE-iFlex 的某些特性,又可以独立使用,非常适用于轨道交通。新型双通道”100mm x 140mm IGBT模块的SCALE-iFlex™ Single门极驱动器支持耐压在3.3kV以内的模块。

SCALE-iFlex Single方案,是将IMC和MAG直接安装在IGBT模块上,其主要特点之一是单模块方案,其二是符合EN 50124-1(轨道)和IEC 61800-5-1(驱动)标准,并且提供电气或光纤接口支持高达3300V加强绝缘。目前支持Infineon, Mitsubishi两种模块。

SCALE-iFlex Single – 特性与优势

SCALE-iFlex Single采用PI的SCALE-2™ ASIC技术,拥有完善的保护特性,可提供退饱和检测的短路保护、高级有源钳位(AAC)提供过压保护;具备出色的功率输出能力,每通道20A峰值输出电流,每通道高达5W DC-DC功率,MAG每通道提供1.5W功率@85°C TAMB。该产品的薄平体现在,其仅有44mm高,同时符合轨道应用规定的绝缘标准。

符合轨道应用的规定标准,如抗冲击和抗振性能标准:IEC 61373 – Class 1B、电磁兼容性(EMC):IEC 61000-4-x、环保标准:IEC 60068-2-x。目前支持英飞凌、三菱模块。

两款产品预计在2021年第四季度全面投产;可提供FF600R17ME4的测试报告;在环保方面器件涂覆双面三防漆,客户也可选用24小时老化工艺,大大延长了使用寿命。

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