（文/程文智）近年来，储能市场和新能源市场蓬勃发展，IGBT的用量也得到快速提升。不久前，Power Integrations（简称PI）推出了SCALE-iFlex XLT系列双通道即插即用型门极驱动器，适配单个LV100（三菱）、XHPTM 2（英飞凌）、HPnC（富士电机），以及耐压高达2300V的同等半导体功率模块，该模块适用于储能系统以及风电和光伏可再生能源应用。该款超紧凑单板驱动器可对逆变器模块进行主动温升管理，从而提高系统利用率，并简化物料清单(BOM)以提高逆变器系统的可靠性。

据PI门极驱动器部门系统工程师经理王皓介绍，新推出的SCALE-iFlex XLT系列驱动器有两大特点，一是结构紧凑；二是集成了温升检测。

SCALE-iFlex XLT的特性

SCALE-iFlex XLT主要是针对新能源和储能系统（ESS）应用场景。目前，国内的储能应用中，不论是单机容量为100kW~300kW的工商业储能，还是单机容量为1.5MW~1.75MW的集中式储能，其最大母线电压一般都是1500V。该驱动器产品就是为这类应用而准备的。它主要有以下几个特性：

一是结构紧凑，可使用单个PCBA。使用的元件数量更少，可靠性更高。

二是支持两电平和三电平ANPC（有源中性点钳位）拓扑架构。据王皓介绍，SCALE-iFlex XLT支持1200V、1700V和2300V耐压的IGBT模块，而且不论是两电平和三电平ANPC拓扑架构，还是1200V、1700V，还是2300V耐压系统，该驱动器都可以通过NTC检测读取隔离温度。

三是支持LV100、XHP 2、HPnC或同等功率模块。SCALE-iFlex XLT可适配这些IGBT模块应用，简化机械设计。

四是提供退饱和检测以进行短路保护。其实在门极驱动器中，最关键，最有效保护IGBT功率模块的特性就是短路保护，PI在紧凑的设计上，仍然实现了退饱和检测以进行短路保护。

五是提供三防漆选项，保护驱动器在更恶劣环境下可靠工作。

接下来重点介绍一下该芯片的两大特性，即结构紧凑与隔离温度读取功能将会带来哪些好处。

结构紧凑，简化机械设计

传统的门极驱动器一般都是采用堆叠板设计，往往会超出功率模块的外形尺寸，高度会超过50mm，元器件的数量也将会超过250。“PI的新款SCALE-iFlex XLT门极驱动器采用单个PCBA结构，结构更加紧凑，与模块尺寸契合，可轻松放入功率模块内完成安装，从而为逆变器系统设计人员提供了极高的机械设计自由度。”王皓在线上发布会上表示。

他进一步指出，由于SCALE-iFlex XLT结构紧凑，采用该驱动器设计的解决方案在高度方面更有优势，仅为31.3mm，而且使用的元器件数量也更少，不超过160个。

隔离温度读取可简化设计，提高系统输出功率

SCALE-iFlex XLT另一个重要的特性就是隔离温度读取功能。由于NTC与IGBT是一个整体，如果门极驱动器不带NTC功能，那用户就需要通过一根电缆连接NTC电阻，然后还需要额外构建一个隔离温度采样电路来进行隔离，最后将采用的温度信号传送至控制端。

而SCALE-iFlex XLT驱动器集成了隔离温度读取功能，可直接将驱动器与IGBT的NTC引脚相连，就可以直接通过驱动器隔离为驱动器原边提供NTC温度信息。“这样就可以减少电缆的使用，降低电弧风险。”王皓指出。

监测IGBT的温度能带来什么好处呢？王皓解释说，主要有三大好处，首先是可以利用监测到的实际温度数据改进温度模型；其次是设计优化可提高温度模块利用率；还有就是可以让功率半导体在更接近结温的温度下工作。

而使用相同的硬件基础，如果温度控制，或者监测精度比较高，温度的控制模型更优，就可以让IGBT工作在更高的结温下。王皓举例表示，对一个变换器来说，IGBT的工作温度提高30℃，其输出功率就可以增加25~30%，这对优化IGBT模块的利用率是非常有利的。

拓展至2300V，支持多种拓扑结构

此外，王皓还特意强调，SCALE-iFlex XLT可以支持1200V、1700V，及2300V耐压的IGBT模块，以及两电平拓扑结构和三电平拓扑结构。其中对于1200V和1700V的两电平拓扑结构，可以提供加强绝缘，这样客户整机应用的绝缘设计难度就会更小，仅需要做一层简单的基本绝缘即可。

不过，他也提到了一个现象，那就是现在有越来越多的应用会将拓扑结构延伸到三电平拓扑结构。使用同样的IGBT模块，如果采用三电平拓扑结构，其母线电压将会比两电平拓扑结构翻倍。王皓举例说，同样是1200V耐压的IGBT模块，如果是两电平拓扑，其母线电压可能是800V，如果是三电平拓扑，那么其系统母线电压就会变成1600V。随着母线电压的升高，整个系统的绝缘要求也会发生变化。“基于目前紧凑的设计，SCALE-iFlex XLT在1200V三电平拓扑结构和2300V两电平拓扑结构时，可以提供基本绝缘需求。”他强调。

王皓也特别指出，在具体绝缘指标方面，PI会在后续的规格书内有详细的参数，例如原副边的安规距离。他强调说，PI所有的产品在出厂测试阶段，都会测试HiPoT(高压绝缘)和PD局部放电消失电压这两个指标，保证每一个样品都满足严格的绝缘和安规要求。

另外，在如此紧凑的结构内，SCALE-iFlex XLT仍然可以提供每通道1W门极驱动功率，每通道15A/-8A门极驱动电流，同时还提供退饱和检测的短路保护。

结语

一直以来，PI都比较擅长帮助客户降低系统成本，减少外围元器件的使用数量，这次也不例外，SCALE-iFlex XLT采用PI的SCALE-2芯片组，可最大限度地减少元件数量，简化结构设计，提高可靠性，并很好地与IGBT的尺寸相匹配，再加上它具有非常好的绝缘性能，可以支持高达2300V耐压，有足够的功率来驱动门极器件。

最后，在产品进度方面，SCALE-iFlex XLT计划在2024年第四季度量产。