纳芯微:“三高一降”,光伏储能系统趋势及其模拟芯片解决方案

Release time:2024-07-18
author:AMEYA360
source:纳芯微
reading:1001

  随着全球能源需求的增长和环保意识的提高,可再生能源,尤其是光储系统得到了日益广泛的应用。光储系统,又称太阳能光伏储能发电系统,由光伏设备和储能设备组成,用于发电和能量存储。在这些系统中,模拟芯片的应用和解决方案对于提升系统效率、降低成本以及增强可靠性至关重要。本文将简要介绍光储系统的基本运作原理,以及光储系统在高压化发展趋势下,模拟芯片的机会及纳芯微解决方案。

纳芯微:“三高一降”,光伏储能系统趋势及其模拟芯片解决方案

  一、光储系统概述

  上图是一个典型的光储系统框图。系统功能的实现从左到右分别是:光伏电池板的直流输出,经过AFCI电弧故障保护后,进入到MPPT(最大功率点追踪)DC-DC电路实现前级电压抬升;经过逆变电路转化为交流电,以单相或者三相电输出并网。最上方电路为电池储能系统,通过一个双向DC-DC模块,完成电池的储电和放电。下方为MCU 和基于ARM的控制电路,在低压侧实现系统通信与控制。

  为保障系统安全可靠运行,系统中需要很多隔离器件,如数字隔离器,隔离驱动,隔离采样与隔离接口等,来实现低压侧控制电路和高压侧电源电路之间的强弱电隔离与信号传输。纳芯微可提供基于电容隔离技术的丰富隔离产品组合,以及SiC二极管和SiC MOSFET、传感器、非隔离驱动、接口、通用电源、通用运放等诸多产品,覆盖光伏逆变器、储能变流器、光伏阵列/优化器和储能电池/BMS等多个领域,为光储应用提供高可靠性的系统级解决方案。

  二、光储系统的发展趋势及模拟芯片机会

  1. 高能效和高功率密度

  随着光储系统功率密度和能源转换效率的不断提升,电源系统开关频率、开关损耗和散热性能都需要满足更高的指标要求。纳芯微可以提供支持1200V电压的SiC二极管、SiC MOSFET产品;以及带米勒钳位功能的隔离驱动芯片NSI6801M(避免功率器件误导通)和带DESAT保护功能(过流时保护功率器件不被损坏)的NSI68515,以更好地适配第三代半导体和高开关频率系统,为大功率光伏逆变器产品的安全稳定运行保驾护航。

  2. 高压化

  系统功率密度的提升带来的母线电压高压化趋势,使系统内关键部件面临更为严苛的性能挑战,尤其是实现强弱电隔离的隔离芯片。传统隔离方案通常采用光耦隔离技术,虽然其市场成熟度高,但存在抗共模干扰能力差、传输速度慢、光衰等问题,越来越无法满足光储系统的要求。相对于传统光耦隔离方案,纳芯微的产品采用双边增强隔离电容技术,并采用自有专利Adaptive OOK®信号编码技术,在隔离耐压能力、传输速度、抗干扰能力、工作温度和寿命等方面优势明显,可满足光储高压系统对芯片性能的严格要求。

  值得一提的是,纳芯微推出超宽体封装的数字隔离器和单管隔离驱动,单颗芯片提供15mm爬电距离,完全符合客户1500V高压母线需求。纳芯微隔离产品已在行业头部客户的光储系统中广泛、稳定应用,累计发货量过亿颗,得到了市场的充分验证及客户认可。

  3. 降本

  为更好支持光储系统持续降本的要求,纳芯微在提升产品集成度和性价比上也在持续投入。以霍尔电流传感器为例,纳芯微能够提供芯片级的霍尔电流检测方案,基于霍尔效应产生霍尔电压进行输入和输出侧的电流检测。在系统的PV 侧、 MPPT 侧和 AC 侧的多个电流采样点,传统的霍尔电流传感器模组方案不仅占板面积大,成本也高。纳芯微推出贴片式的霍尔电流方案,单芯片集成方案实现了更优的成本效益,且减少了约50%的占板面积,最高通流能力可达200A。该系列产品支持不同的封装耐压、通流能力和响应速度,可覆盖光储系统各个位置的电流检测需求。

  降本还意味着芯片需要有更多的功能组合,纳芯微隔离产品系列基于领先的电容隔离技术,可进一步集成驱动、采样、接口、电源等多种组合,且通过设计迭代不断提高产品竞争力,为客户持续提供高竞争力的整体芯片解决方案。

  三、总结

  面对光储系统高集成度、高功率密度、高可靠性和低成本的趋势和要求,对于纳芯微等芯片厂商而言,核心任务是适配应用的需求,提供功率密度更高、抗干扰能力更强,且能兼顾降本的产品方案。纳芯微致力于提供完善的产品组合,满足客户多样化的需求,助力客户提升系统竞争力。

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纳芯微携手联合动力打造新一代汽车电驱平台芯片方案
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2026-01-16 15:31 reading:311
纳芯微推出MT932x线性位置传感器,700μA超低功耗与5kHz高带宽
  今日,纳芯微宣布推出低压线性位置传感器MT932x系列。作为公司在线性位置传感器低压平台的重要补充,该系列在实现700μA超低功耗的同时,提供最高5kHz的采样带宽,在保持高精度位置检测的前提下,为智能交互与运动控制类设备提供兼顾能效与性能的解决方案。  低功耗与高带宽并存,提升系统能效  在正常工作状态下,MT932x系列工作电流低至700μA,显著低于行业主流方案,尤其适用于无线游戏手柄、VR 手柄等电池供电的消费类终端设备,可有效延长待机与使用时间,降低充电频次,并提升整体便携性与续航表现。在超低功耗设计的基础上,MT932x系列仍可提供5kHz采样带宽,能够对微小位移变化进行实时、连续捕捉,确保动态控制过程中的响应速度与稳定性。这一特性使其在云台控制、摇杆输入、实时运动跟踪等应用中,可实现更加自然、流畅且一致的交互体验。  高精度与一致性设计,保障长期稳定运行  MT932x系列具备±1.5% 的线性度,以及 ±20mV 的失调电压性能,有助于提升位置反馈计算精度,增强系统整体控制稳定性。同时,其良好的一致性表现可降低终端产品的校准复杂度,确保输出结果可预测、低漂移、低误差,适用于对位置精度和长期稳定性要求较高的应用场景,如 3D 打印设备、液位检测系统等。  小型封装与多灵敏度配置,增强设计灵活性  MT932x系列提供DFN1616、SOT23等小型封装选项,便于在空间受限的终端产品中实现高性能集成,符合消费电子产品小型化的发展趋势。同时,系列产品支持多种灵敏度配置,客户可根据不同机械结构、磁场间距及工作条件灵活选型,降低设计约束,加快产品开发进程。
2025-12-26 14:30 reading:402
纳芯微推出NSI1611系列隔离电压采样芯片
  纳芯微今日宣布正式推出全新一代隔离电压采样芯片NSI1611系列。作为纳芯微经典产品NSI1311系列的全面升级,NSI1611系列基于其领先的电容隔离技术,在性能与适配性上实现双重突破。  其核心创新在于支持0~4V宽压输入的同时,能够保持1Gohm的高阻输入,可显著提升电压采样的精度与抗干扰能力;同时部分料号亦兼容传统0~2V输入,为客户提供更灵活的器件选择。  NSI1611系列包含差分输出的NSI1611D和单端输出的NSI1611S。其中,差分输出均为固定增益,单端输出则提供固定增益和可调比例增益两类选项,进一步满足不同系统架构与设计需求。  在新能源汽车与工业自动化领域,对高压系统采样提出了“高精度、高灵活度”的严苛要求,隔离电压采样芯片的性能迭代与场景适配能力已成为行业竞争关键。全新NSI1611系列通过创新的宽压+高阻输入与灵活输出配置两大特点,能够同时支持新项目设计与存量平台升级,为新能源汽车主驱逆变器、车载充电机(OBC)等汽车应用,以及伺服、变频器、电机驱动等工业应用带来更优的器件选择。  创新宽压+高阻输入  精度抗扰双重提升  以新能源汽车主驱系统为例,随着其母线电压进一步提升至800V,以及SiC/GaN器件的应用,控制系统对电压采样的精度及抗干扰能力有了更高的要求。  市面上多数隔离电压采样芯片的输入范围为0~2V,而NSI1611创新性地在保持1Gohm高阻输入的同时,将其拓展至0~4V,突破前代及行业同类产品的输入范围限制,带来精度和抗干扰的双重升级,在适配更高母线电压的同时,降低了设计复杂度和开发周期。  抗干扰能力增强:NSI1611采用宽压输入时,参考地的噪声对输入信号的干扰比例直接减半。结合NSI1611内部的电路优化,其芯片EOS能力大幅提升,且EMI可通过CISPR 25 Class 5等级测试,CMTI高达150kV/μs。在新能源汽车主驱、工业变频器等高开关频率的复杂电磁环境中,宽压输入能够保证采样信号更纯净,大大提升了系统运行的稳定性,降低终端应用的失效风险。  采样精度再升级:0~4V的宽压输入范围可扩大分压比,结合优化的信号调理设计,在保持高阻输入的同时显著降低输入误差,让测量数据更接近真实电压值,为系统的精准控制提供可靠数据;在采样误差测试中,相比前代产品NSI1311系列,NSI1611系列凭借更宽的输入范围在系统的低压区域取得了较大的精度优势,在满量程800V母线电压系统中,当输入电压100V时,NSI1611的采样误差相比NSI1311降低超30%,误差低于1.2%。  NSI1611和NSI1311的采样误差随输入电压变化曲线  单端/差分输出灵活选择  简化设计更高效  凭借深刻的系统级理解,NSI1611系列基于前代产品的应用痛点,全新加入单端输出版本,并且提供“固定增益/比例增益”双版本选择,适配多元化的系统配置需求,可帮助客户简化选型和设计:  简化设计、降低BOM成本:NSI1611的单端输出信号可直接接入MCU的ADC接口,彻底省去了传统差分输出方案所必需的后级运放及调理电路,不仅直接降低了BOM成本,还简化了PCB布局与器件选型复杂度,为紧凑型和高功率密度应用提供了更优的解决方案。  增益自适应适配多元需求:比例增益版本(NSI1611S33/NSI1611S50)可通过REFIN引脚进行配置,使输出增益匹配后端ADC的满量程输入范围,最大化利用ADC的动态范围,提升了整体信号链的有效位数与采样精度,进一步满足多元化的高精度测量需求。  同时,NSI1611系列亦保留差分输出版本NSI1611D02,与纳芯微NSI1311完全引脚兼容,客户无需修改PCB即可实现无缝升级或跨品牌替换,显著降低迁移成本。  多项参数优化  性能全面升级  随着系统功率密度的提升,对器件耐压能力、采样精度、EMI性能等提出了更高的要求。NSI1611针对相关关键参数进行了优化,在全面升级器件可靠性和性能的同时,亦优化了器件成本,为客户提供“性能-成本-可靠性”兼得的选择。  车规级可靠性保障:NSI1611系列的车规版本满足AEC-Q100 Grade 1要求,工作温度覆盖-40℃~125℃,隔离耐压高达5700Vrms,最大浪涌隔离耐压Viosm达10kV,适配汽车高温高压严苛环境,可在极端场景下确保隔离的可靠性。  精度参数全面进阶:NSI1611系列的输入偏置电压Vos(Offset Voltage)指标优化至±0.8mV,相较于前代NSI1311同规格产品的±1.5mV,精度表现实现巨大提升;此外,增益温漂(Gain Drift)从前代的45ppm/℃优化至40ppm/℃,全温区精度稳定性进一步提升;非线性误差、温漂(Offset Drift)维持在行业优异水平,有效加快了系统开发的标定流程;同时,NSI1611系列的采样带宽达到330kHz,适配SiC和GaN等新一代高频开关器件控制,满足高动态响应需求。  功耗优化更节能:相比前代产品,NSI1611系列功耗表现进一步优化,助力终端产品降低能耗。对比前代,NSI1611的Idd1由11.4mA降低至7.2mA,Idd2由6.3mA降低至4.7mA(均为典型值Typ.),NSI1611系列的整体综合功耗下降约33%,可助力客户打造更节能的汽车电子系统,提高新能源汽车的续航里程。  EMI表现更优异:NSI1611基于时钟信号隔离通道复用技术,大幅优化了EMI表现。在200MHz到1000MHz频段的EMI测试中,NSI1611的辐射发射(RE)指标在水平方向和垂直方向均保持10dB以上裕度(3dB~6dB裕度即可满足工程需求),可轻松通过CISPR 25 Class 5认证。面对汽车主驱、OBC等复杂电磁环境,可以减小对系统其他部件的电磁干扰,有效减少系统电磁兼容整改工作量,加快产品上市进度。  封装和选型  NSI1611系列选型表  丰富的“隔离+”产品  满足多元化应用需求  凭借在隔离技术方面的积累和领先优势,纳芯微提供涵盖数字隔离器、隔离采样、隔离接口、隔离电源、隔离驱动等一系列 “隔离+”产品。纳芯微正以全生态“隔离+”产品矩阵,为高压系统筑造安全可靠的防线:  “+”代表增强安全:纳芯微“隔离+”产品提供超越基本隔离标准的安全等级,为客户系统构筑更坚固的高低压安全边界。  “+”代表全产品生态:纳芯微以成熟的电容隔离技术IP为核心,拓展出包括数字隔离器、隔离采样、隔离接口、隔离电源、隔离驱动等完整产品组合,为客户提供隔离器件的一站式解决方案。  “+”代表深度赋能应用:纳芯微“隔离+”产品可满足电动汽车高压平台、大功率光储充系统,以及高集成、高效率AI服务器电源等场景的核心需求,实现系统级安全、可靠与高效。
2025-12-17 16:06 reading:484
纳芯微“隔离+”再获权威认可|两款车规芯片斩获中国汽车芯片创新成果奖
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