近期，Ti德州儀器就如何采用氮化鎵技術(shù)來提升光伏逆變器設(shè)計(jì)性能開展了一個(gè)研討會(huì)，研討會(huì)的主要內(nèi)容涵蓋了光伏系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)以及氮化鎵器件如何助力實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)革新。現(xiàn)充電頭網(wǎng)將會(huì)對(duì)這次研討會(huì)作一個(gè)精簡(jiǎn)和總結(jié)，讓大家對(duì)這次研討會(huì)有一個(gè)更加深入的了解。
當(dāng)前，光伏市場(chǎng)正朝著更高效率、更小尺寸以及更高集成度的方向發(fā)展，尤其是在分布式微型逆變器的應(yīng)用場(chǎng)景中。TI氮化鎵技術(shù)通過提升開關(guān)頻率、減少系統(tǒng)中的磁性元件和無(wú)源器件尺寸，實(shí)現(xiàn)了更高的功率密度和效率?；赥I氮化鎵技術(shù)的1.6kW雙向微型逆變器參考設(shè)計(jì)TIDA-010933就是一個(gè)典型案例，具備超過96%的轉(zhuǎn)換效率，并且將整體系統(tǒng)尺寸縮小了40%。相較于傳統(tǒng)的硅基設(shè)計(jì)，氮化鎵器件可以提供兩倍以上的功率密度。
在此次演示中，還展示了三個(gè)基于TI氮化鎵技術(shù)的光伏系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)，其中重點(diǎn)介紹了TIDA-010933和TIDA-010938兩個(gè)逆變器設(shè)計(jì)。TIDA-010933是一款1.6kW的雙向微型逆變器，支持光伏發(fā)電和電池儲(chǔ)能的結(jié)合，可滿足家用儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求。TIDA-010938則是一款7.2kW單向組串式逆變器，適用于更大功率的光伏系統(tǒng)。
同時(shí)德州儀器還推出了兩款100V集成式氮化鎵功率模塊：LMG20004R和LMG3000R017。LMG20004R是一款集成驅(qū)動(dòng)器的氮化鎵半橋功率模塊，具備4.4mΩ的導(dǎo)通電阻;LMG3000R017為單管設(shè)計(jì)，導(dǎo)通電阻為1.7mΩ。這些模塊集成了驅(qū)動(dòng)、欠壓保護(hù)和自舉電路，能夠顯著簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)并提高功率密度。
其中LMG2000模塊具備高效散熱設(shè)計(jì)。其外露的氮化鎵裸片可以通過引腳連接外部散熱器，進(jìn)一步提升系統(tǒng)散熱能力。同時(shí)，該模塊集成了驅(qū)動(dòng)和電源管理功能，降低了系統(tǒng)復(fù)雜性。此外，LMG3000則適用于需要更高功率的應(yīng)用場(chǎng)景，并且具備與LMG2000相同的保護(hù)功能。
通過TI的氮化鎵技術(shù)，光伏逆變器設(shè)計(jì)不僅實(shí)現(xiàn)了更快的開關(guān)速度和更高的功率密度，還顯著提高了系統(tǒng)的可靠性。TI采用硅基氮化鎵工藝，其氮化鎵器件經(jīng)過了超過4000萬(wàn)小時(shí)的可靠性測(cè)試，確保了在各種嚴(yán)苛條件下的穩(wěn)定性能。集成的保護(hù)功能(如欠壓鎖定和過壓保護(hù))進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的安全性。
在此次研討會(huì)中，TI還展示了氮化鎵技術(shù)在實(shí)際設(shè)計(jì)中的應(yīng)用細(xì)節(jié)。以TIDA-010933參考設(shè)計(jì)為例，該設(shè)計(jì)采用了多級(jí)功率轉(zhuǎn)換架構(gòu)，包括DC-DC升壓級(jí)、CL LLC級(jí)和DC-AC級(jí)，整體效率高達(dá)96%以上，并且在多個(gè)功率水平下都保持了穩(wěn)定的高效率表現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)注重功率密度的提升，每一級(jí)都經(jīng)過了精細(xì)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)1000W每升的功率密度。
總結(jié)
TI的氮化鎵技術(shù)通過更快的開關(guān)速度、更高的系統(tǒng)集成度和可靠性，幫助光伏逆變器設(shè)計(jì)達(dá)到了新的高度。TI還提供了豐富的設(shè)計(jì)工具和資源，幫助工程師更快速地進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，從而縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。這些設(shè)計(jì)工具包括功率損耗計(jì)算器、PLECS模型和評(píng)估板等，進(jìn)一步助力工程師優(yōu)化系統(tǒng)性能，推動(dòng)光伏行業(yè)發(fā)展。
