電子發燒友網報道(文/黃山明)AC/DC轉換器控制芯片作為一種集成電路,它在電源轉換器中起到核心的控制作用,負責將交流電(AC)轉換為直流電(DC)。這種轉換對于大多數只能使用直流電的電子設備來說是必不可少的,儲能產品也不例外。
比如在儲能產品中,AC/DC轉換器控制芯片的作用是將交流電轉換為直流電,以便于電池存儲和使用。它是儲能變流器(PCS)的核心部分,負責實現電網與儲能系統間的能量雙向流動。
具體來說,AC/DC轉換器控制芯片主要工作內容包括4個部分,整流,將交流電轉換為直流電,以便存儲在電池中;逆變,將電池中的直流電轉換回交流電,以便反饋到電網或供應給交流負載;調節電壓和頻率,確保輸出的電壓和頻率符合電網或負載的要求;功率控制,實現恒功率或恒流充放電,以及平滑波動性電源輸出。
在并網模式下,AC/DC轉換器控制芯片在負荷低谷期將電網的交流電整流成直流電給電池組充電,在負荷高峰期則將電池組中的直流電逆變成交流電反送到電網中。離網模式下,它與主電網脫開,給本地的部分負荷提供滿足電網電能質量要求的電能。
原理上,AC/DC轉換器控制芯片通常涉及使用半導體開關元件(如晶體管)進行高頻開關操作,通過電感和電容等濾波元件來平滑輸出電壓,從而實現穩定的直流輸出。這個過程中,電感電壓伏秒平衡定律起到了關鍵作用,在穩態下,電感兩端的正向伏秒數與反向伏秒數相等,這是開關電源穩定工作的基礎。
顯然,AC/DC轉換器控制芯片在儲能產品中扮演著至關重要的角色,它不僅保證了能量的有效轉換和存儲,還提供了必要的電力調節和控制功能,以適應不同的應用需求。
市場中的AC/DC轉換器控制芯片解決方案
從市場規模來看,據阿普爾(APO)的統計及預測,全球AC/DC芯片市場在2022年達到311.84億美元,預計到2029年將達到637.49億美元,在此期間年復合增長率為8.94%。高速增長的市場,預計龐大的市場規模吸引了眾多企業的注意。目前,市場中已經發布了多款可以應用于儲能產品的AC/DC轉換器控制芯片。
如日本半導體制造商羅姆推出的BM2Pxxx/BM2PxxxF系列,采用了羅姆自產的低導通電阻超級結MOSFET,同時優化了電路,達到了業界頂級的效率與低噪音。在8W級別以下的產品,除了標準的DIP7封裝外,還新增了可表面貼裝的SOP-8封裝,安裝面積可節省47%。
意法半導體提供的AC/DC轉換器解決方案廣泛應用于商業型和戶用型儲能系統,如ST-ONE系列芯片專為智能電網和儲能應用而設計,提供了高度集成的AC/DC轉換解決方案。它整合了多種功能,如功率因數校正、隔離型柵極驅動器、控制器以及必要的保護功能,能夠實現超高的工作效率和緊湊的設計,有利于實現快速充電和綠色能源存儲應用。
PI所推出的InnoSwitch3-PD系列是集成初級端反饋和次級端控制的AC-DC轉換器IC,適用于高效率、高密度的電源適配器和儲能系統的AC-DC前端轉換。該系列芯片內置了初級端數字控制器和SuperFET MOSFET,實現精準的恒壓恒流控制,具備高效率、低待機功耗、全面的安全保護功能,并且兼容USB PD以及其他快速充電標準,適合用于電池充電及儲能系統的輸入接口。
國內的如英飛源技術的BEG75050,這是一款雙向交直流變換模塊,專為V2G、儲能充電等應用設計。它具有寬恒功率電壓范圍和高效率,適合于需要雙向變換功能的儲能系統。
茂睿芯推出的MK2697G是一款高頻QR AC-DC PWM控制芯片,采用SOT23-6極小封裝,Vcc耐壓110V,支持9—90V Vcc供電,無需外部穩壓電路,減小布板空間,使用更靈活。
東科半導體的DK065G是一款集成了650V/260mΩ GaN HEMT的準諧振反激控制AC-DC功率開關芯片,極大簡化了反激式AC-DC轉換器的設計和制造。
這些企業的產品在儲能系統中的應用包括但不限于充電控制、能量轉換效率優化、系統集成簡化等。選擇合適的AC/DC轉換器控制芯片時,工程師需要根據儲能系統的具體需求,如功率等級、效率要求、尺寸限制、認證標準以及成本考慮等因素進行綜合評估。
小結
在儲能系統中,AC/DC轉換器控制芯片的性能直接決定了儲能系統整體的性能、可靠性和經濟性,是推動儲能行業發展和提高儲能系統實用價值的核心技術之一。同時AC/DC轉換器控制芯片不僅體現在提高能源利用效率上,還包括增強系統穩定性和擴展系統功能等多個方面。隨著電力電子技術和儲能技術的不斷進步,AC/DC轉換器控制芯片將繼續在儲能領域扮演重要角色。
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