一、引言

辅助变流器是列车辅助供电系统的核心设备，负责为空调、风机、照明、空气压缩机、蓄电池充电机及车辆控制系统等负载提供稳定电源，其可靠性直接关系到列车的安全运行。

以一种典型地铁辅助变流器为例，整个辅助变流器包括辅助逆变器和充电机，输入电压依次经过输入滤波、降压斩波、LLC 高频隔离、两电平逆变，得到 AC 380 V 交流电源。充电机采用半桥 DC/DC 拓扑结构，将斩波输出变换成蓄电池组所需的 DC 24 V 直流电源。

随着轨道交通向高效率、高功率密度、轻量化方向持续发展，传统硅基IGBT方案在进一步提升效率和降低系统体积方面逐渐接近技术瓶颈。作为第三代宽禁带半导体代表，SiC MOSFET凭借低损耗、高频运行、高温能力等优势，正在成为新一代轨道交通辅助变流器功率器件的重要发展方向。

二、Why SiC？

相比传统IGBT，SiC MOSFET主要带来三方面提升：

对轨交长期运行设备而言，效率提升1%~2%即可带来显著节能收益。

三、Why 62mm？

SiC器件虽然性能优异，但高速开关也对模块封装提出了更高要求。

目前，62mm标准封装经过多年工程验证，已广泛应用于轨道交通、新能源和工业驱动等领域。

对比其他模块封装，主要原因包括：

 ① 低寄生参数

优化的内部换流回路能够有效降低寄生电感，减小电压过冲、振铃以及EMI，更好发挥SiC高速开关优势。

② 高可靠性

62mm封装采用螺栓式主端子，机械强度高，功率循环能力成熟，可满足轨交长期振动、冷热循环等严苛工况要求。

对于寿命要求达到20年以上的轨交设备而言，成熟可靠的封装比单纯追求更小尺寸更加重要。

四、why Firstack？

SiC器件带来高效率、高功率密度，也对驱动提出了更高要求。

针对SiC应用特点，飞仕得（Firstack）推出适用于2300V及以下62mm SiC模块的双通道驱动器 2FHD0220C，从关键问题出发，给出解决方案：

2FHD0220C基于Firstack自研ASIC平台开发，在上述解决方案基础上，还标配原边&副边欠压保护和智能故障管理两项功能，可进一步提升驱动及系统保护的可靠性。

除了上述功能特点，在方案设计上，2FHD0220C还具有以下特点：

（1）支持2300V及以下SiC MOSFET模块应用

方式1：1200V及以下高压接线	方式2：1700V~2300V高压接线
磷青铜片接入模块D级	驱动尾端焊盘通过绝缘线束，连接至模块D级

针对不同耐压等级，通过不同连接方式增加副边爬电距离，满足高压应用的安全隔离要求。

（2）  驱动电压可配置

2FHD0220C配备特定电源方案，可根据不同SiC模块需求对驱动输出电压进行配置，以适应不同模块的栅极电压需求，增强对多场景的适配能力。

（3）  自研平面变压器

 2FHD0220C采用飞仕得自研平面变压器，相较于传统绕线变压器，采用标准PCB工艺实现，具备低漏感、高一致性和绝缘可靠等特点，有助于提升高速驱动信号传输品质，并满足轨交应用对长期稳定性和批量一致性的要求。

（4）故障锁存

故障发生后锁存故障状态并保持指示，直至重新上电清除，便于故障识别与维护。

五、总结

SiC MOSFET正推动轨道交通辅助变流器向高频化、轻量化、高效率持续演进。而要充分发挥SiC器件的性能优势，仅依靠功率器件本身远远不够，封装设计、驱动技术以及系统布局同样至关重要，Firstack将持续围绕SiC功率器件应用，提供高性能、高可靠性的驱动解决方案，助力轨道交通绿色化升级。