聚焦模擬和數(shù)?;旌?/p>
在全球“雙碳”戰(zhàn)略驅(qū)動下,光伏等可再生能源正加速替代傳統(tǒng)能源。根據(jù)BloombergNEF、IEA等權(quán)威機構(gòu)的綜合數(shù)據(jù),2023-2025年全球光儲新增裝機容量的年復合增長率(CAGR)在 25%左右,預計2025-2030年期間,全球年復合增長率(CAGR)還將維持在 20%-35% 的區(qū)間。
思瑞浦憑借在高性能模擬芯片領(lǐng)域的全面布局,為光伏儲能系統(tǒng)提供從信號感知、處理、傳輸?shù)焦β首儞Q的一站式解決方案,服務超500家行業(yè)客戶,2025年上半年思瑞浦光伏儲能行業(yè)營收同比增長98%。
系統(tǒng)核心模塊功能簡析光伏發(fā)電系統(tǒng)
MPPT(最大功率點跟蹤):實時追蹤光伏陣列最大功率點,提升發(fā)電效率。
逆變器:將直流電轉(zhuǎn)換為并網(wǎng)交流電,具備孤島檢測、諧波抑制等功能,是系統(tǒng)的“心臟”。
儲能系統(tǒng)
BMS(電池管理系統(tǒng)):實時監(jiān)控電芯電壓、電流、溫度,估算SOC/SOH,執(zhí)行均衡與保護策略,是電池的“安全衛(wèi)士”。
PCS(儲能變流器):實現(xiàn)電能雙向流動,按BMS指令完成充放電控制,是儲能系統(tǒng)的“功率調(diào)度中樞”。
模擬芯片解決方案全景圖
儲能系統(tǒng)
思瑞浦圍繞四大關(guān)鍵功能類別,提供高性能模擬芯片支撐。
思瑞浦適配光儲產(chǎn)品的框圖
光伏儲能系統(tǒng)思瑞浦產(chǎn)品匯總表
功能類別 | 應用模塊 | 思瑞浦代表產(chǎn)品 |
電壓/電流檢測 | MPPT、逆變、BMS、PCS | 運放:TPA267x,TPA658x 隔離運放:TPA8001,TPA8003 |
基準電壓源 | 全鏈路ADC參考 | 串聯(lián)型:TPR33,TPR35,TPR50 并聯(lián)型:TPR6040,TPR433 |
輔助供電、隔離電源 | DCDC:TPP36208 變壓器驅(qū)動器:TPM6501 LDO:TPL8031,TPL7x0 | |
接口與隔離 | 通信、隔離傳輸 | 隔離CAN:TPT71050 隔離485:TPT7487 數(shù)字隔離器:TPT77xx |
信號調(diào)理 | 多路信號切換 | 模擬開關(guān):TPM405x |
MPPT、逆變、PCS | 非隔離驅(qū)動:TPM27517,TPM27524 隔離驅(qū)動:TPM23513,TPM23514M | |
電弧檢測 | 拉弧保護、采樣 | TPC5161 |
高精度電壓與電流檢測
這是系統(tǒng)控制與保護的基礎(chǔ)。所有策略的制定都源于對系統(tǒng)狀態(tài)的精確感知測量。對應模塊:MPPT、逆變、BMS、PCS。
思瑞浦方案:
運算放大器:用于調(diào)理來自采樣電阻、分壓電路或霍爾傳感器的微弱電壓/電流信號。
高壓運放TPA267x:36V共模范圍,0.5μV/°C溫漂使-40~85°C輸出偏移<70μV,無需溫度校準。90dBPSRR@100kHz抑制IGBT開關(guān)噪聲,15V/μs壓擺與10MHz帶寬讓短路保護比較器500ns內(nèi)關(guān)斷,SiC短路損耗降低約35%。
低壓運放TPA658x:0.1μV/°C溫漂使-40~85°C輸出偏移<13μV,無需溫度校準;200ns 0.1%建立時間,支持高頻峰值電流檢測;輸入端無對VCC ESD二極管,可承受-0.3~+6V共模瞬變;上電毛刺<1mV,避免誤保護。
基準電壓源
光伏儲能鏈路中,ADC、MPPT、BMS、PCS 的關(guān)鍵參數(shù)均依賴基準電壓源這一 “絕對參照系”。它決定系統(tǒng)誤差精度,受溫度、時間或噪聲影響的微小變化,會放大為SOC偏差、過壓甚至火災風險。10-25年系統(tǒng)壽命中,其性能是決定長期可靠性的關(guān)鍵 “慢變量”,以下為思瑞浦基準的 Roadmap。
其中思瑞浦TPR33、TPR35系列正是為滿足此類嚴苛應用而設(shè)計的拳頭產(chǎn)品。
a. 溫度系數(shù)(Temperature Coefficient)——對抗環(huán)境變化的核心能力
光伏儲能設(shè)備通常安裝于戶外或半戶外環(huán)境,面臨巨大的日夜溫差和季節(jié)溫差。溫度系數(shù)(Temperature Coefficient),單位為ppm/°C,是衡量基準電壓在溫度變化時穩(wěn)定性的首要指標。
TPR33/35系列采用先進的能帶隙基準電路設(shè)計和特殊的芯片應力補償技術(shù),可實現(xiàn)低至30ppm/°C以下的超低溫漂。
量化對比:假設(shè)一個工作溫區(qū)為100°(-20°Cto80°C)的系統(tǒng),采用一個100ppm/°C的普通基準,其輸出電壓漂移量可達 V_REF*50ppm/°C*100°C = 5000*V_REF*10^-6。對于一個2.5V的基準,漂移量高達25mV。而采用一個最大值30ppm/°C的TPR33/35基準,同樣條件下的漂移僅為7mV。這一個數(shù)量級的差距,在高精度應用中是天壤之別,直接決定了BMS保護閾值的有效性和PCS控制的精確性。
b.初始精度(Initial Accuracy)——減少研發(fā)校準開發(fā)環(huán)節(jié),降低生產(chǎn)制造校準成本
初始精度指產(chǎn)品在出廠時(25°C下)輸出電壓與標稱值的偏差。
TPR33/35系列通過精密的后期修調(diào)工藝,提供了極高的初始精度(如±0.15%級別)。
價值體現(xiàn):高初始精度意味著無需在生產(chǎn)線上對每一塊單板進行耗時且昂貴的校準,大幅簡化了生產(chǎn)流程,降低了制造成本。同時,它保證了大規(guī)模量產(chǎn)產(chǎn)品之間的高度一致性。
c. 長期穩(wěn)定性(Long-Term Stability)——全生命周期內(nèi)參數(shù)漂移受控,為系統(tǒng)提供可持續(xù)的精度依據(jù)
器件在長時間工作后,由于內(nèi)部應力釋放和老化效應,參數(shù)會發(fā)生緩慢漂移。
TPR33/35系列在設(shè)計和封裝上充分考慮了長期可靠性,其長期漂移率較低,滿足客戶長期使用精度要求。
對系統(tǒng)的意義:在儲能電站長達十數(shù)年的運營期內(nèi),基準的長期穩(wěn)定性保證了系統(tǒng)的測量精度不會隨時間推移而劣化,避免了因精度下降導致的后期維護校準成本,保障了全生命周期的投資回報。
d. 低噪聲(Low Noise)——高分辨率測量的保障
隨著控制精度的提升,系統(tǒng)普遍采用16位甚至更高位數(shù)的ADC。此時,基準源自身的噪聲成為限制系統(tǒng)有效分辨率(ENOB)的關(guān)鍵因素。
TPR33/35系列在 0.1–10 Hz 噪聲低至 20μVpp/V,可分辨 μA 級漏電流,提高 ADC 有效位與 SOC 精度。
當整個系統(tǒng)需要將溫漂控制在 10ppm、初始精度控制在 0.05% 這些更高精度指標時,思瑞浦可提供TPR50:
-40~125°C全溫區(qū)2.5ppm(max6ppm),0.05%初始誤差,3μVpp/V噪聲,30ppm千小時漂移。
3~15V單電源供電,1.25V/2.048V/2.5V/3V/3.3V/4.096V/4.5V/5V全檔位輸出,直接供16bitADC與DSP,省掉出廠校準。
綜上所述,思瑞浦系列高精度基準電壓源并非系統(tǒng)中一個孤立的元器件,而是通過其極致穩(wěn)定的性能,為整個光伏儲能系統(tǒng)的測量體系提供了絕對的參照系,是確保系統(tǒng)高效、安全、可靠運行的“定海神針”。
隔離和隔離驅(qū)動
柵極驅(qū)動位于功率鏈路末端,其延遲、驅(qū)動能力與抗擾度直接影響MPPT、逆變、PCS的效率與安全。對應模塊:升壓、逆變、雙向DC-DC。
思瑞浦方案:
隔離型TPM23513:單通道,5A/40V,150kV/μsCMTI,WSOP-6寬體可pin-pin替換光耦,50年隔離壽命。
隔離型TPM23514M:在23513基礎(chǔ)上內(nèi)置米勒鉗位,可支持800V母線電壓、減少半橋共通風險,適用于高頻LLC。
非隔離型TPM27211/282:120V自舉、4A峰值電流、20ns傳輸延時,集成自舉二極管,SOP-8/ESOP-8/DFN4X4-8/DFN4X4-10封裝,支持1MHz半橋,減少外圍器件并降低EMI。
非隔離型TPM27282:與27211同電氣參數(shù),SOP-8/DFN-10封裝,內(nèi)置輸入硬件互鎖,強制插入60ns死區(qū),防止上下管直通,兼容同步Buck、LLC及圖騰柱PFC。
光伏儲能系統(tǒng)是一個復雜的軟硬件結(jié)合體,其性能上限和運行下限,很大程度上由其模擬信號鏈的品質(zhì)所決定。思瑞浦通過其在運算放大器、基準電壓源、隔離器、接口芯片和電源管理等領(lǐng)域的全面布局,為客戶提供了從信號感知、處理、傳輸?shù)津?qū)動的“一站式”高性能模擬解決方案。尤其是以TPR33/35系列為代表的高精度基準產(chǎn)品,從最源頭處為系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性和可靠性奠定了堅實的基礎(chǔ),充分體現(xiàn)了思瑞浦以技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動能源革命,致力于成為綠色能源產(chǎn)業(yè)核心模擬芯片供應商的堅定決心。
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