微逆系統(tǒng)（Micro-Inverter System）是一種將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的電力電子裝置，通常用于光伏發(fā)電系統(tǒng)中，將單個太陽能面板或小陣列產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為適用于電網(wǎng)的交流電。其中微逆變器與傳統(tǒng)的集中式逆變器不同，它為每個太陽能面板或每組面板提供獨立的逆變功能，提高了系統(tǒng)的靈活性和可靠性。

圖 1. 微逆系統(tǒng)

微逆系統(tǒng)由光伏面板、微逆變器、電網(wǎng)或儲能設備以及監(jiān)控與管理系統(tǒng)構成。我們這次將圍繞其中的微逆變器和儲能設備這兩個核心部件，介紹必易微的光伏能源芯片解決方案。

圖 2. 微逆系統(tǒng)框圖

在典型的微逆系統(tǒng)中，通常包括兩級轉(zhuǎn)換：第一級是升壓電路 (BOOST)，負責提升光伏電壓并進行最大功率點跟蹤 (MPPT) 控制。通過微控制單元 (MCU) 檢測光伏板的電壓和電流，計算出最大功率點，并控制逆變器輸出以實現(xiàn)最大功率輸出。電壓和電流的檢測通常采用運算放大器（OPA）實現(xiàn)。第二級為全橋逆變電路，將 BOOST 電路的直流輸出逆變?yōu)?110V 或 220V 的交流電。此外，還包括輔助供電和通訊模塊等子模塊。

圖 3. 電池單元系統(tǒng)框圖

對于需要儲能的應用，如離線式微逆系統(tǒng)，電池單元 (BESS) 是關鍵組成部分，主要功能是存儲白天多余的電能，以便在光照不足時或夜間使用。

必易微為微逆系統(tǒng)客戶提供一站式芯片解決方案，包括低中高壓的 DC-DC、柵極驅(qū)動、運算放大器、霍爾電流傳感器和 LDO。

DC-DC 方案

方案 1

KP52100X

圖 4. KP52100X 典型應用電路

圖 5. KP52100X管腳封裝

KP52100X 是一顆支持 7V~100V 輸入，1A 輸出的同步降壓 DC-DC，也支持 Flybuck 設計實現(xiàn)多路和隔離輸出。KP52100X 芯片有 SOP-8 和 ESOP-8 兩種封裝，能在 -40℃ 到 150℃ 的極端環(huán)境下工作。該芯片具有高精度逐周期高邊和低邊 MOS 限流保護的優(yōu)勢，并且能在整個溫度范圍內(nèi)保持分別 13% 和 16.7% 高限流精度。并具備電源指示功能，便于系統(tǒng)時序設定或故障診斷。

KP52100X 專為工業(yè)電源和電池組設計，其特點包括 50ns 的最短導通和關斷時間，這使得它能夠支持寬泛的轉(zhuǎn)換比范圍。它還具備可調(diào)節(jié)的開關頻率以及 1% 的高基準電壓精度。該芯片提供兩種工作模式：PFM 模式適用于輕載高效應用，而 FPWM 模式則適合于輕載且對紋波要求較低的應用。此外，它的靜態(tài)電流和關斷電流都非常低，非常適合于功耗敏感型應用。

KP52100X 的 CMCOT 控制系統(tǒng)提供了卓越的動態(tài)響應速度，允許使用體積較小的電感和輸出濾波電容。芯片內(nèi)部集成了高效的主開關管和同步整流管，以及包含軟啟動電路和補償電路的高級集成設計，這不僅提高了效率，同時降低了發(fā)熱量，使得整體解決方案既緊湊又易于使用。

圖 6. KP52100X 特點和應用

必易微為光伏應用領域提供了全面的電源解決方案，涵蓋了多種電壓和電流規(guī)格，以適應不同的設計需求，包括100V 1A、40V 0.6A&1A、30V 2A&3A 以及 17V 2A~6A 等多個系列，這些全腳位兼容的 SOT23-6 方案不僅能夠滿足客戶對多樣化電源方案的需求，還可以幫助客戶加快產(chǎn)品開發(fā)進程并有效降低系統(tǒng)的整體成本。

運放方案

方案 1

KS11062

圖 7. KS11062

典型應用電路

圖 8. KS11062

管腳封裝

針對微逆系統(tǒng)電壓和電流檢測的應用，必易微可為客戶提供多款運算放大器產(chǎn)品解決方案。其中，KS11062 是一款具有代表性的兩通道運算放大器，它具備 11MHz 的寬頻帶，以及軌到軌的輸入和輸出特性，同時保持了低噪聲和低溫漂的特點。在常溫下，其最大 Vos 僅為 1.5mV，而在 -40°C 至 125°C 的寬溫度范圍內(nèi)，其溫漂不超過 2mV，確保了全溫度范圍內(nèi)的檢測精度。

KS11062 還支持廣泛的共模輸入電壓范圍，從（V-）-100mV 到（V+）+100mV，這在單電源應用中能夠最大程度地保證輸入信號的動態(tài)范圍，并消除信號地與功率地之間電勢差引起的測試誤差。此外，內(nèi)置的 SR boost 電路能夠?qū)⑤敵鰤簲[率 SR 提升至 13V/μs，從而支持更高頻率信號的采樣以及更高頻率和幅值的信號輸出。這些特性使得 KS11062 成為微逆電源電壓和電流檢測應用的理想選擇。

圖 9. KS11061/KS11062/KS11064特點和應用

AFE 方案

必易微推出了兩款先進的 AFE 芯片——KP62010/KP62030，以及 KP621X0，它們?yōu)楣夥姵匕峁┝俗吭降墓芾硇酒鉀Q方案。這些芯片在光伏系統(tǒng)中扮演著核心角色，專注于精確測量、監(jiān)控和均衡每節(jié)鋰電池的電流和電壓，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

方案 1

KP62010/KP62030

圖 10. KP62010/KP62030 管腳封裝

KP62010 和 KP62030 特別適用于低壓 BESS 系統(tǒng)，提供低邊驅(qū)動的 10/18 串鋰電池保護功能。它們的集成度高，性能優(yōu)化，使得客戶能夠輕松實現(xiàn)高性能和高安全性的電池包解決方案。借助必易微的 AFE 芯片，客戶可以確保其電池包系統(tǒng)在各種操作條件下均能保持優(yōu)異的性能和安全性。

圖 11. KP62010/KP62030 特點和應用

方案 2

KP621X0

圖 12.KP621X0 管腳封裝

KP621X0 是一款適用于高邊驅(qū)動的 10/14/16 串鋰電池監(jiān)控和保護芯片，支持備菊花鏈擴展，能夠擴展更多節(jié)數(shù)的電池應用。它是高壓電池儲能系統(tǒng) (HV BESS) 的理想選擇，為高電壓應用提供了高效的電池管理解決方案。

圖 13. KP621X0 特點和應用

全橋逆變方案

方案 1

KP85241

圖 14. KP85241 典型應用電路

KP85241是一款開關節(jié)點耐壓120V，集成自舉二極管的高速高低側(cè)柵極驅(qū)動器，能夠提供5A拉電流和5A灌電流能力，高低側(cè)驅(qū)動配有獨立的輸入，可最大限度提高控制靈活性。芯片輸入端能夠處理-10V 到 20V 的電壓，開關節(jié)點瞬態(tài)耐負壓能力可達 -18V。KP85241 典型傳播延遲為 16ns ，延遲匹配 2ns ，允許系統(tǒng)在高頻率下工作，同時高側(cè)和低側(cè)驅(qū)動器具有欠壓閉鎖功能(UVLO)功能，如果驅(qū)動電壓低于規(guī)定的閾值，芯片強制輸出為低電平，提高系統(tǒng)穩(wěn)健性。

低邊驅(qū)動方案

方案 1

KP85721

圖 15. KP85721 典型應用電路

KP85721 是一款 VDD 耐壓 30V、高速、雙通道低側(cè)柵極驅(qū)動器，能夠有效地驅(qū)動 MOSFET、IGBT、SiC 和 GaN 電源開關。典型峰值驅(qū)動強度為 6A，有助于縮短電源開關的上升和下降時間、降低開關損耗并提高效率。短傳播延遲與延遲匹配可改善系統(tǒng)的死區(qū)優(yōu)化、控制環(huán)路響應，提高脈寬利用率和瞬態(tài)性能，從而提高功率級效率。芯片輸入端口支持最低-10V 情況下正常工作，輸出端口的瞬態(tài)反向電流和反向電壓能力使其能夠承受功率器件或脈沖變壓器回路上的寄生干擾并避免驅(qū)動器故障。同時還具有欠壓鎖定 (UVLO) 功能，可提高系統(tǒng)穩(wěn)健性。當沒有足夠的偏置電壓來完全打開功率器件時，柵極驅(qū)動器輸出被內(nèi)部下拉 MOSFET 保持在低電平。

LDO 方案

KP7122XX(X)

KP7122XX(X) 是一款小體積、低 dropout 電壓的線性穩(wěn)壓器 (LDO)，最大可提供 350mA 輸出電流，具有極低的輸出電壓噪聲、高 PSRR 以及優(yōu)良的動態(tài)特性，特別適用于信號敏感電路，靜態(tài)電流低至 8μA，可用于電池供電設備。內(nèi)置過流/短路保護、過溫保護等功能。

亮點 1

精簡的設計，小體積封裝

圖 16. KP7122XX(X) 典型應用電路

KP7122XX(X) 可提供 DFN1x1-4、SOT23-5、SOT23-3 封裝。

亮點 2

優(yōu)異動態(tài)性能

KP7122XX(X) 具有超快瞬態(tài)響應，由下面所示的負載跳變實驗可以看出，在 1mA-330mA-1mA，tr=1μs 時，ΔVout 分別在 50mV 和 40mV 以內(nèi)，瞬態(tài)響應優(yōu)秀。

圖 17.瞬態(tài)響應

IOUT=1-330mA，tr=1μs

圖 18.瞬態(tài)響應

IOUT=330-1mA，tr=1μs

亮點 3

高電源抑制比 (PSRR)

KP7122XX(X) 具有高電源抑制比，可以有效抑制前級 DC-DC 變換器帶來的紋波干擾，由 PSRR 測試實驗：在輸入 5V，帶載 20mA 情況下，1kHz 處達到 95dB，另外該芯片還具有低輸出噪聲，不超過 8μVrms。

圖 19.VIN=5V，VOUT=3.3V

COUT=1μF，IOUT=20mA

KP7112XX(X)

KP7112XX(X) 系列是一款最大工作電流 400mA，具有快速瞬態(tài)響應和高電源抑制比的線性穩(wěn)壓器。另外，該芯片具有高輸出電壓精度，低輸出壓降壓，低靜態(tài)電流以及快速啟動時間。

必易微致力于為客戶提供高效、安全、可靠的整體芯片解決方案，無論是在光伏發(fā)電還是儲能應用領域，我們的解決方案都能滿足客戶需求，助力客戶在綠色能源領域取得成功。未來，必易微將繼續(xù)提供創(chuàng)新的整體芯片解決方案，推動綠色能源發(fā)展。

審核編輯：劉清