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隨著全球能源需求的增長和環(huán)保意識的提高，可再生能源，尤其是光儲系統(tǒng)得到了日益廣泛的應用。光儲系統(tǒng)，又稱太陽能光伏儲能發(fā)電系統(tǒng)，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(tǒng)中，模擬芯片的應用和解決方案對于提升系統(tǒng)效率、降低成本以及增強可靠性至關重要。本文將簡要介紹光儲系統(tǒng)的基本運作原理，以及光儲系統(tǒng)在高壓化發(fā)展趨勢下，模擬芯片的機會及納芯微解決方案。
一、光儲系統(tǒng)概述
上圖是一個典型的光儲系統(tǒng)框圖。系統(tǒng)功能的實現從左到右分別是：光伏電池板的直流輸出，經過AFCI電弧故障保護后，進入到MPPT(最大功率點追蹤)DC-DC電路實現前級電壓抬升;經過逆變電路轉化為交流電，以單相或者三相電輸出并網。最上方電路為電池儲能系統(tǒng)，通過一個雙向DC-DC模塊，完成電池的儲電和放電。下方為MCU 和基于ARM的控制電路，在低壓側實現系統(tǒng)通信與控制。
為保障系統(tǒng)安全可靠運行，系統(tǒng)中需要很多隔離器件，如數字隔離器，隔離驅動，隔離采樣與隔離接口等，來實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的豐富隔離產品組合，以及SiC二極管和SiC MOSFET、傳感器、非隔離驅動、接口、通用電源、通用運放等諸多產品，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等多個領域，為光儲應用提供高可靠性的系統(tǒng)級解決方案。
二、光儲系統(tǒng)的發(fā)展趨勢及模擬芯片機會
1. 高能效和高功率密度
隨著光儲系統(tǒng)功率密度和能源轉換效率的不斷提升，電源系統(tǒng)開關頻率、開關損耗和散熱性能都需要滿足更高的指標要求。納芯微可以提供支持1200V電壓的SiC二極管、SiC MOSFET產品;以及帶米勒鉗位功能的隔離驅動芯片NSI6801M(避免功率器件誤導通)和帶DESAT保護功能(過流時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關頻率系統(tǒng)，為大功率光伏逆變器產品的安全穩(wěn)定運行保駕護航。
2. 高壓化
系統(tǒng)功率密度的提升帶來的母線電壓高壓化趨勢，使系統(tǒng)內關鍵部件面臨更為嚴苛的性能挑戰(zhàn)，尤其是實現強弱電隔離的隔離芯片。傳統(tǒng)隔離方案通常采用光耦隔離技術，雖然其市場成熟度高，但存在抗共模干擾能力差、傳輸速度慢、光衰等問題，越來越無法滿足光儲系統(tǒng)的要求。相對于傳統(tǒng)光耦隔離方案，納芯微的產品采用雙邊增強隔離電容技術，并采用自有專利Adaptive OOK?信號編碼技術，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，可滿足光儲高壓系統(tǒng)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，單顆芯片提供15mm爬電距離，完全符合客戶1500V高壓母線需求。納芯微隔離產品已在行業(yè)頭部客戶的光儲系統(tǒng)中廣泛、穩(wěn)定應用，累計發(fā)貨量過億顆，得到了市場的充分驗證及客戶認可。
3. 降本
為更好支持光儲系統(tǒng)持續(xù)降本的要求，納芯微在提升產品集成度和性價比上也在持續(xù)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，基于霍爾效應產生霍爾電壓進行輸入和輸出側的電流檢測。在系統(tǒng)的PV 側、 MPPT 側和 AC 側的多個電流采樣點，傳統(tǒng)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(tǒng)各個位置的電流檢測需求。
降本還意味著芯片需要有更多的功能組合，納芯微隔離產品系列基于領先的電容隔離技術，可進一步集成驅動、采樣、接口、電源等多種組合，且通過設計迭代不斷提高產品競爭力，為客戶持續(xù)提供高競爭力的整體芯片解決方案。
三、總結
面對光儲系統(tǒng)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商而言，核心任務是適配應用的需求，提供功率密度更高、抗干擾能力更強，且能兼顧降本的產品方案。納芯微致力于提供完善的產品組合，滿足客戶多樣化的需求，助力客戶提升系統(tǒng)競爭力。
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