今年3月,全球逆變器龍頭陽光電源光儲高壓2000V系統技術的面世,不僅叩響了光儲系統邁向“2”時代的第一槍,更再度掀起業內對于如何確保高電壓光儲系統安全穩定性話題的探討。
眾所周知,持續降本與提升效率是光伏與儲能行業亙古不變的命題。從系統角度而言,隨著功率密度的不斷提升,大功率逆變器的電流負荷給系統成本、體積和電磁干擾都帶來了巨大挑戰,提高母線電壓,降低電流成為降本增效最直接有效的辦法,更高的電壓等級可以降低交直流側線損及變壓器低壓側繞組損耗,繼而減少逆變器、匯流箱以及直流側線纜的用量,從而實現降本增效的目的。
但硬幣的另一面,更高的電壓等級也意味著系統內每個關鍵設備都必將迎來更為嚴苛的性能考驗,特別是肩負系統安全的“主力”逆變器。
因此,光儲系統在邁向“2”時代的路上,如何確保逆變器的穩定性成為業內亟待思考的問題。芯片作為逆變器的核心部件,其性能高低對逆變器的安全、穩定運行至關重要。
光儲系統新需求下,芯片企業應該如何滿足?國際競爭格局下,國產芯片企業又該如何打贏市場爭奪戰?作為國內傳感器、信號鏈和電源管理芯片企業代表,納芯微有著自己的“叢林法則”。
以需求驅動創新,差異化打法站穩市場
市場的肯定是企業生存與發展的關鍵,而市場之爭,需求先行。
納芯微系統應用經理張雪霽直言,新形勢下逆變器開發的關鍵在于高集成度、高功率密度、高可靠性和低成本,對于芯片廠商而言,核心任務便是適配逆變器應用需求,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。
以隔離驅動芯片為例,傳統的光耦隔離驅動芯片憑著技術出現較早、成熟度較高、價格偏低的原有優勢占據著市場主流地位,但其存在的共模干擾抑制能力(CMTI)較差、光衰導致壽命及可靠性降低、傳輸延時較長等問題卻隨著行業發展變得愈加不容忽視。
光儲系統概覽
張雪霽表示,相對于傳統的光耦隔離驅動,基于電容隔離技術的隔離驅動在隔離耐壓能力、傳輸速度、抗干擾能力、工作溫度范圍及壽命方面均有著明顯優勢。以納芯微電流型輸入的隔離單管驅動NSI6801產品為例,該產品采用雙電容增強隔離技術,可以PIN to PIN兼容光耦隔離驅動,并提供更強的隔離性能;同時,依托納芯微獨特的AdaptiveOOK?編碼技術,NSI6801可將CMTI提升至200kV/μs(業內平均100-150kV/μs)。
“值得一提的是,納芯微的隔離驅動系列產品還有帶米勒鉗位功能的NSI6801M和帶DESAT保護功能的NSI68515,帶米勒鉗位的產品可以幫助更好的鉗位驅動電壓,避免因寄生參數諧振引起的誤導通,帶DESAT保護的產品可以在過流的情況下保護功率器件不損壞,這些產品都能更好的適配第三代半導體SiC的應用,同時提升大功率光伏逆變器產品的可靠性。此外,NSI6801通用系列也有多種驅動能力輸出的版本,除了替代傳統光耦驅動的小電流版本,還有最大支持到5A驅動輸出的版本,這對于驅動多個并聯管子的場景,可以幫助客戶省掉驅動后級的圖騰柱電路,進而實現降低成本和簡化外圍設計?!睆堁╈V說。
據介紹,NSI6801是目前納芯微在光儲市場應用最廣泛、出貨量最大的驅動產品,累計出貨已超2億顆,并且在頭部光儲客戶系統中保持長時間穩定運行,得到了市場的充分驗證及客戶的認可。
驅動芯片之外,電流傳感器亦是逆變器的重要元件之一,主要作用是輸入/輸出電流檢測。通過使用電流傳感器,逆變器可以實現高精度、高穩定性的電流測量和轉換,從而提高光儲系統的效率和穩定性。
納芯微霍爾電流傳感器布局
張雪霽介紹,傳統的逆變器通常會采用霍爾電流傳感器模塊,體積較大。對此,納芯微研發推出貼片式的霍爾電流傳感器,將電流路徑集成在一顆芯片之上,相較于霍爾電流傳感器模塊體積更小,可減少50%以上的占板面積,高度也更低。納芯微提供一系列的霍爾電流傳感器,通過對通流能力、響應速度、采樣精度,以及抗浪涌沖擊和抗共模干擾等能力的差異化設計,來匹配光儲應用里不同位置的不同檢測要求,目前全系列產品已經基本可以覆蓋PV側、MPPT側和AC并網側的所有具有電流檢測需求的地方。例如,除了最通用、市場應用最多的NSM201x系列,也有響應速度更快的NSM211x系列,以及可以支持到最大通流200A的NSM231x系列。
事實上,身處技術更新如流的芯片行業,企業若想長期立足,必須不斷豐富和拓展自身的產品品類。據了解,自數年前布局泛能源業務至今,納芯微光儲解決方案產品已經覆蓋至光伏逆變器、儲能變流器、光伏陣列/優化器和儲能電池/BMS多個領域,產品包括SiC功率半導體、隔離/非隔離驅動芯片、隔離電流/電壓采樣芯片、霍爾電流傳感器、數字隔離器、隔離接口芯片、通用Buck/LDO/電源監控IC、通用運算放大器、高精度電壓基準源、溫濕度傳感器/壓力傳感器等全品類。
“簡而言之,納芯微的芯片開發始終圍繞應用需求進行,旨在為客戶提供更為完整的產品方案?!睆堁╈V說。
精煉內功,持續深耕
秉持市場與客戶第一原創,堅持技術創新與產品升級迭代之外,練好內功,從市場策略、服務體系等方面全方位增強自身綜合實力亦是納芯微穿越周期、穩健發展的秘笈之一。
張雪霽介紹,納芯微擁有十分強大的市場團隊,通過與客戶的緊密溝通、市場調研,能夠準確地把握行業發展趨勢以及市場需求變化,為公司產品迭代升級、結構調整、技術研發摸清方向。
服務方面,納芯微依托光儲行業良好的國內外頭部客戶基礎,積極提供戰略客戶未來產品定制合作機會,圍繞客戶的應用做產品創新升級,與客戶一同定義、設計可以增強客戶系統競爭力的產品。
以數字隔離器為例,若要在1500V系統應用中實現15mm爬電距離需求,傳統封裝的數字隔離器只能依靠串聯2個8mm爬電距離隔離器+1個額外電源的方式,或者靠增加點膠工序來提升爬電距離,物料成本增加、可靠性不足。納芯微通過創新封裝工藝,推出超寬體封裝數字隔離芯片NSI824x,單顆芯片便可提供長達15mm爬電距離,完全滿足客戶對光伏或充電樁等1500V高壓母線應用需求,并實現降本。
不僅如此,納芯微還基于自身產品特點及客戶需求,直接為客戶提供系統電路的參考設計,并提前幫助客戶進行系統驗證,讓客戶在與納芯微的合作中更安心、更放心。
納芯微“可靠 可信賴”的質量方針
踐行“可靠、可信賴”的價值觀,納芯微非常重視產品質量,建立了完備的質量管理體系與規范,貫穿產品從定義、設計、研發到制造的全生命周期,并通過組織能力建設和流程IT流程化建設等來確保具體質量體系的落實和執行。
更值得一提的是,納芯微還積極參與行業協會、標準組織等機構的活動,通過參與行業標準的制定,確保自身的技術和產品符合行業規范,提高產品市場競爭力的同時,推動國產芯片的標準化。
海外方面,2023年以來,國內光儲市場階段性調整背景下,高需求、高利潤的海外市場被視為光伏、儲能企業穿越洗牌周期的支點,越來越多的企業將產品出貨重心移至海外,甚至選擇海外建廠。
張雪霽表示,納芯微的產品已經被國內光儲頭部企業廣泛采用,并跟隨客戶的終端產品出口至海外市場。2023年納芯微境外收入占比已經提升至12.35%,始終保持著良好的增長態勢。
逐光而行方致遠,應需而動方成事。未來,光儲系統走向更高壓化已是必然趨勢,芯片企業何以行穩致遠?納芯微已經給予答案。