SCALE-iFlex家族添新丁 PI扩大风电和轨道交通领域优势

作为功率变换领域的全球领军者，Power Integrations拥有四个突出的标签：高效节能先锋、出色的质量和大批量交付能力、提供全方位的设计支持工具和一家财务状况良好的上市公司。

2021年9月9日，Power Integrations正式发布适用于在轨道交通和风电领域中的SCALE-iFlex™ 家族新产品——SCALE-iFlex™ LT和SCALE-iFlex™ Single，以支持要求更为严苛的环境。

早在2019年Power Integrations就发布了配备主控制器的门级驱动产品SCALE-iFlex系列，以解决模块化功率变换的挑战。SCALE-iFlex系列产品功能全面，支持IGBT和碳化硅，有直流母线监测和温度监测功能，最大耐压可达到3300V等的高性能特点，适用于要求非常严格的风电、太阳能、牵引、工业控制等领域，很受对质量或功能性要求很高的客户的欢迎。由于部分客户有成本的压力，有并联的需求，又不需要有太多其他的功能，基于这个市场动向，2021年，性价比更高、支持多并联的SCALE-iFlex LT和SCALE-iFlex Single系列产品应运而生。

在风电应用中具有高度的灵活性的SCALE-iFlex LT

目前，风能的装机量在全球领域逐年增长。从2050年开始，市场预测在离岸建设风场会有很大的需求。建设在离岸不远的海上的风机，质量要求比在陆地上的风机的质量更高，也就是对可靠性的要求会更高，Power Integrations SCALE-iFlex LT系列产品的目标市场就是风能，特别适用于3-5MW的海上风力涡轮机。

SCALE-iFlex LT系列产品中的LT，是Lite的缩写，意思是轻量型，可以理解成SCALE-iFlex系列产品的简化版本，特别适合控制成本的风电领域，此外它还能应用在光伏、工业控制领域。它的最大耐压是1700V，支持17mm IGBT模块轻松并联，最多可支持六个通道的并联，这也是在风能的应用中很普遍的并联数目。

除了节省驱动器和模块的成本外，SCALE-iFlex LT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。即插即用型SCALE-iFlex LT双通道门极驱动器灵活并联可实现高系统电流，使开关性能保持一致；拥有高度耐用和抗噪(消除发射极串扰电流)性；其退饱和检测利于提供精确的短路保护（每个模块都有自己单独的短路保护功能，这个特性Power Integrations是区别于目前其他厂商的特点）。此外，它使用并联MAG实现一致的传输延迟，MAG之间的指令信号传输延迟差异<20ns，可确保出色的动态均流控制；拥有高级有源钳位(AAC)功能，在母排电感设计时，无论它产生的母排杂散电感是高还是低，都能完美控制住电压尖峰，以保证产品不被损坏。

为轨道交通定制的SCALE-iFlex Single

尽管新冠疫情导致经济放缓，但全球电气化铁路运输市场仍将稳步增长，双层动力机车和单层动力机车都将有比较大的增量。基于这个市场的变化和客户不需要在机车上应用并联方案的实际需求，Power Integrations定制发布了一款名为SCALE-iFlex Single的产品。Single从字面上的理解，主要的方向不是并联应用，是单模块应用。它也集合了SCALE-iFlex家族的特点。

适用于流行的“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3300V以内的模块，可满足轨道交通应用中的常见要求，非常适合铁路、轻轨、有轨电车、地铁、可再生能源发电以及其他需要外形紧凑、坚固耐用的驱动器解决方案的高可靠性应用。采用Power Integrations的SCALE-2™ ASIC技术，使元件数量大幅减少。ASIC还可在正常操作期间提供高级有源钳位(AAC)过电压保护，这比简单的软关断有很大的改进，可在开通期间出现短路时增加额外的保护。并且它还经过三防漆处理，可提供加强绝缘。当模块并排安装时，隔离型外壳可确保模块之间的绝缘安全。这些器件已经通过轨道标准IEC 61373 - Class 1B（冲击和振动）、IEC 61000-4-x（EMC测试）和IEC 60068-2-x（一系列环境测试）的预认证。此外，它还可提供老化测试选项。同时SCALE-iFlex Single门极驱动器在85°C环境温度且无风冷时的额定峰值输出电流为每通道20A，额定功率为每通道1.5W MAG（模块适配门极驱动器）。在提供风冷或在较低的环境温度下，可实现更高的功率水平。同时满足工业的标准，提供光纤和电气两种接口方案供选择。

在讨论为什么Power Integrations的方案会有比其他的方案更好的地方时，Power Integrations应用工程师经理王皓指出，我们每个MAC上面都会有一个独立的驱动电路，这个独立的驱动电路的优势得益于PI使用自己的芯片。与之对应，其他竞争对手使用的是单推动级直接驱动并联多个IGBT模块的方案。他们的机械结构形式与我们非常相似，也是六个通道的并联，并联时每个并联的模块上会有一个适配板。不同的是其每个适配板上的门极回路不是独立的，而是跟它的外围主板形成了一个大的换流回路，也就是说所有的门极回路都是耦合在一起的，这时会产生发射极循环电流，导致效率较低，而且驱动不匹配也可导致无法实现精确均流。

不断扩展的Power Integrations SCALE-iFlex系列家族产品正以其更高均流性、更多功率、更高效率、更低系统成本等明显优势得到越来越多客户的青睐。SCALE-iFlex LT和SCALE-iFlex Single系列新产品现可供货，并将在2021年第四季度全面投产。