納芯微模擬芯片創(chuàng )新助力光儲系統“三高一降”

隨著(zhù)全球能源需求的增長(cháng)和環(huán)保意識的提高，可再生能源，尤其是光儲系統得到了日益廣泛的應用。光儲系統，又稱(chēng)太陽(yáng)能光伏儲能發(fā)電系統，由光伏設備和儲能設備組成，用于發(fā)電和能量存儲。在這些系統中，模擬芯片的應用和解決方案對于提升系統效率、降低成本以及增強可靠性至關(guān)重要。本文將簡(jiǎn)要介紹光儲系統的基本運作原理，以及光儲系統在高壓化發(fā)展趨勢下，模擬芯片的機會(huì )及納芯微解決方案。

光儲系統概述

上圖是一個(gè)典型的光儲系統框圖。系統功能的實(shí)現從左到右分別是：光伏發(fā)電板的直流輸出，經(jīng)過(guò)AFCI電弧故障保護后，進(jìn)入到MPPT（最大功率點(diǎn)追蹤）DC-DC電路實(shí)現前級電壓抬升；經(jīng)過(guò)逆變電路轉化為交流電，以單相或者三相電輸出并網(wǎng)。最上方電路為電池儲能系統，通過(guò)一個(gè)雙向DC-DC模塊，完成電池的儲電和放電。下方為MCU 和基于A(yíng)RM的控制電路，在低壓側實(shí)現系統通信與控制。

為保障系統安全可靠運行，系統中需要很多隔離器件，如數字隔離器，隔離驅動(dòng)，隔離采樣與隔離接口等，來(lái)實(shí)現低壓側控制電路和高壓側電源電路之間的強弱電隔離與信號傳輸。納芯微可提供基于電容隔離技術(shù)的豐富隔離產(chǎn)品組合，以及SiC二極管和SiC MOSFET、傳感器、非隔離驅動(dòng)、接口、通用電源、通用運放等諸多產(chǎn)品，覆蓋光伏逆變器、儲能變流器、光伏陣列/優(yōu)化器和儲能電池/BMS等多個(gè)領(lǐng)域，為光儲應用提供高可靠性的系統級解決方案。

光儲系統的發(fā)展趨勢及模擬芯片機會(huì )

1）高能效和高功率密度

隨著(zhù)光儲系統功率密度和能源轉換效率的不斷提升，電源系統開(kāi)關(guān)頻率、開(kāi)關(guān)損耗和散熱性能都需要滿(mǎn)足更高的指標要求。納芯微可以提供支持1200V電壓的SiC二極管、SiC MOSFET產(chǎn)品；以及帶米勒鉗位功能的隔離柵極驅動(dòng)芯片NSI6801M（避免功率器件誤導通）和帶DESAT保護功能（過(guò)流時(shí)保護功率器件不被損壞）的NSI68515，以更好地適配第三代半導體和高開(kāi)關(guān)頻率系統，為大功率光伏逆變器產(chǎn)品的安全穩定運行保駕護航。

2）高壓化

系統功率密度的提升帶來(lái)的母線(xiàn)電壓高壓化趨勢，使系統內關(guān)鍵部件面臨更為嚴苛的性能挑戰，尤其是實(shí)現強弱電隔離的隔離芯片。傳統隔離方案通常采用光耦隔離技術(shù)，雖然其市場(chǎng)成熟度高，但存在抗共模干擾能力差、傳輸速度慢、光衰等問(wèn)題，越來(lái)越無(wú)法滿(mǎn)足光儲系統的要求。相對于傳統光耦隔離方案，納芯微的產(chǎn)品采用雙邊增強隔離電容技術(shù)，并采用自有專(zhuān)利Adaptive OOK?信號編碼技術(shù)，在隔離耐壓能力、傳輸速度、抗干擾能力、工作溫度和壽命等方面優(yōu)勢明顯，可滿(mǎn)足光儲高壓系統對芯片性能的嚴格要求。

值得一提的是，納芯微推出超寬體封裝的數字隔離器和單管隔離驅動(dòng)，單顆芯片提供15mm爬電距離，完全符合客戶(hù)1500V高壓母線(xiàn)需求。納芯微隔離產(chǎn)品已在行業(yè)頭部客戶(hù)的光儲系統中廣泛、穩定應用，累計發(fā)貨量過(guò)億顆，得到了市場(chǎng)的充分驗證及客戶(hù)認可。

3）降本

為更好支持光儲系統持續降本的要求，納芯微在提升產(chǎn)品集成度和性?xún)r(jià)比上也在持續投入。以霍爾電流傳感器為例，納芯微能夠提供芯片級的霍爾電流檢測方案，基于霍爾效應產(chǎn)生霍爾電壓進(jìn)行輸入和輸出側的電流檢測。在系統的PV 側、 MPPT 側和 AC 側的多個(gè)電流采樣點(diǎn)，傳統的霍爾電流傳感器模組方案不僅占板面積大，成本也高。納芯微推出貼片式的霍爾電流方案，單芯片集成方案實(shí)現了更優(yōu)的成本效益，且減少了約50%的占板面積，最高通流能力可達200A。該系列產(chǎn)品支持不同的封裝耐壓、通流能力和響應速度，可覆蓋光儲系統各個(gè)位置的電流檢測需求。

降本還意味著(zhù)芯片需要有更多的功能組合，納芯微隔離產(chǎn)品系列基于領(lǐng)先的電容隔離技術(shù)，可進(jìn)一步集成驅動(dòng)、采樣、接口、電源等多種組合，且通過(guò)設計迭代不斷提高產(chǎn)品競爭力，為客戶(hù)持續提供高競爭力的整體芯片解決方案。

總結

面對光儲系統高集成度、高功率密度、高可靠性和低成本的趨勢和要求，對于納芯微等芯片廠(chǎng)商而言，核心任務(wù)是適配應用的需求，提供功率密度更高、抗干擾能力更強，且能兼顧降本的產(chǎn)品方案。納芯微致力于提供完善的產(chǎn)品組合，滿(mǎn)足客戶(hù)多樣化的需求，助力客戶(hù)提升系統競爭力。