納芯微模擬IC在光伏系統中的一站式解決方案

近年來，可再生能源已成為全球能源革命和應對氣候變化的主導方向和一致行動，光伏作為重要的可再生能源發電技術正在快速發展，成為清潔、低碳并具有價格競爭力的能源形式。

隨著光伏電站的大規模擴建，優質電站建設土地資源出現稀缺，為不斷提高電站綜合收益，光伏電站出現與第一產業融合的趨勢，例如利用無土種植工廠、農業科技大棚、廢棄采礦區、水處理市政設施等實現綜合應用，在實現工業化和土地高效產出的同時，以有效降低碳排放。

一、光伏系統的趨勢

目前，光伏系統主要分為集中式逆變器、組串式逆變器和微型逆變器。集中式逆變器是大型、超大功率光伏逆變器，主要應用于大型工商業發電系統；組串式逆變器是家庭和商用太陽能系統最常用的類型，成本較低，設計靈活且效率高。

不過，隨著光伏技術的不斷發展，目前微型逆變器已經可以實現3000瓦甚至5000瓦功率；而且隨著IC成本的降低，微型逆變器可以替代低功率的組串式逆變器，且微型逆變器可以解決高電壓組串式逆變器存在的潛在安全隱患。

圖：光伏系統的分類

二、光伏系統中模擬芯片的應用

根據國家能源局的數據，截至2021年6月30日，中國光伏累計裝機已達267GW，10年飆漲8800%。另外，分布式太陽能出現了顯著增長，未來幾年其勢頭也將延續下去。

隨著光伏核心器件向高效率、低能耗和低成本方向發展，在光伏發電技術的優化完善和提升智能化水平方面，模擬技術及芯片發揮著越來越重要的作用。

在光伏逆變器中，功率半導體的驅動電路，母線電壓/電流/溫度檢測的采樣電路、過流保護電路、系統內外通信電路，以及電源供電和MCU電源監控電路等都將用到大量模擬芯片。

三、納芯微光伏逆變器解決方案

納芯微應用于光伏逆變器的解決方案主要包括隔離類IC和其他模擬IC。隔離類IC包括驅動、采樣、數字隔離器和隔離接口；其他模擬IC包括運放、電源（反激/DC-DC/LDO）、緩沖器等。

1. 深耕隔離芯片技術，四大特色隔離產品

一臺逆變器大概平均需要25顆隔離芯片，主要用于光伏逆變器的低壓和高壓部分，以滿足系統安全和安規要求。納芯微隔離芯片基于容隔技術路線，相比傳統光耦和磁耦，耐壓更高、傳輸速度更快、溫度范圍更寬，工作壽命更長。信號調制方式方面，納芯微采用Adaptive OOK?編碼技術，進一步提高了隔離器件抗共模噪聲的能力。

納芯微深耕隔離芯片技術，能夠提供豐富的隔離類產品，包括數字隔離器、隔離驅動、隔離采樣和隔離接口，此類產品均適用于各類逆變器，目前已進入光伏行業頭部客戶的供應鏈體系。

● 隔離驅動芯片NSi6801、NSi6601：強大的驅動能力、高共模瞬變抗擾度（CMTI）、低延時

● 隔離采樣芯片NSi1311、NSi1300和NSM2013：采樣精度高，隔離性能優異

● 數字隔離器NSi82x：性價比高，產品類型豐富

● 隔離接口NSi8308x、NSi1050：集成度高、EMC性能高

圖2：納芯微應用于光伏逆變器的解決方案

如上圖所示，框圖中包含逆變器和儲能兩個部分，逆變器主回路是太陽能板DC/DC到逆變DC/AC，最后輸出交流電到電網。圖中上方的回路是儲能部分，通過雙向DC/DC為電池充電，電池可以通過雙向DC/DC放電，然后通過逆變器回路DC/AC輸出交流電到電網。

上述系統的DC/AC或DC/DC部分，都是通過功率器件和驅動電路實現的，其中用到的功率器件，如MOSFET、碳化硅（SiC）或IGBT等，驅動電路主要方案是使用隔離驅動IC。納芯微帶米勒鉗位功能的單管隔離驅動NSi6601、電流型輸入單管驅動NSi6801和隔離半橋驅動NSi6602均在上述系統中有著廣泛的應用，并已向光伏頭部客戶量產出貨。

NSi6801是一款高可靠性E-Diode輸入單通道隔離柵極驅動器，通過VDE 增強型隔離安規認證，驅動側電源電壓最高35V，有9V/13V UVLO版本可選；5A峰值Source/Sink輸出電流，具有高CMTI（±150kV/us）特性，典型傳播延遲為75ns，35ns最大脈寬失真，工作環境溫度為-40℃-125℃。可廣泛應用于DC-AC太陽能逆變器、UPS和電池充電器以及隔離DC/DC和AC/DC電源等應用中。

2. 其他高性能產品可供選擇

隨著光儲一體機和微型逆變器的發展，系統需要的芯片的數量也越來越多。除了上述隔離類產品，納芯微還有其他品類的產品可供客戶選擇。

值得一提的典型產品包括，15mm爬電距離多通道數字隔離器NSi822x/3x/4x DSWWR；Vref輸出集成電流傳感器NSM2013；帶參考/故障輸出的集成電流傳感器NSM2015；40V/5MHz/低偏移/RRIO放大器NSOPA9051/9052/9054；以及高性能電流模式PWM控制器NSR284x。這些都是納芯微完整解決方案中頗具代表性的產品，可以為客戶的光儲系統提供完整的模擬IC解決方案。