【应用】高达8MHz传输速率的隔离驱动器为太阳能驱动添动力

2017-01-12 中电网（世强编辑整理）
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【摘要】对太阳能控制器MCU输出的PWM波形通过隔离驱动器对其功率转换电路的半桥MOSFET进行控制，但由于MOSFET开关频率达100kHz以上，普通的光耦驱动传输速率不能满足要求，因此需要传输速率更高的隔离器件。而SILICON LABS推出的传输速率高达8MHz的Si823x系列隔离驱动器专用于半桥MOSFET驱动，可替代传统的隔离光耦+驱动变压器方案，符合太阳能控制器小型化的发展趋势。


在光伏发电系统中，由于太阳能电池输出电压、电流受外界光照强度、环境温度等因素影响呈非线性特征，因此如何调整负载特性，使系统尽可能地实时输出最大功率，即最大功率点跟踪（MPPT）技术，在光伏系统中非常重要。


最大功率点（MPP）
太阳能电池可在较宽的电压和电流范围内工作，通过将受照射电池上的电阻性负载从零（短路事件）持续增加到很高的值（开路事件），可确定MPP。MPP是V x I 达到最大值的工作点，太阳能电池可在该照射强度下可实现最大功率，而在发生短路（PV电压等于零）或开路（PV电流等于零）事件时其输出功率为零。


图1：给出了太阳能电池板的输出电流和输出功率在给定光照下与工作电压的曲线图：


图1：太阳能电池板的MPPT特性

   

太阳能MPPT控制器通过先进的电力电子转换器件和算法实现对光伏电池输出的最大功率跟踪，其硬件拓扑结构如图2所示：


图2：太阳能MPPT控制器拓扑结构


太阳能控制器的MOSFET栅极驱动
MPPT控制器的功率转换电路由两个MOSFET组成的半桥、储能电感和储能电容组成，能量由太阳能电池板PV侧流向蓄电池BAT侧，基本拓扑为BUCK电路。MCU输出的PWM波形通过隔离驱动器对半桥MOSFET进行控制，而通常情况下MOSFET的开关频率可以达到100kHz以上，普通的光耦驱动传输速率不能满足要求，因此需要传输速率更高的隔离器件来实现对MOSFET栅极的驱动。


传输速率高、集成度高的隔离驱动器助力半桥MOSFET驱动

Silicon Labs推出的Si823x系列隔离驱动器专用于半桥MOSFET驱动，其传输速率最高可到8MHz，可满足控制器内部高频MOSFET的驱动需求。单颗驱动芯片可实现上下管的驱动，其驱动电流最高可达到4A，可替代传统的隔离光耦+驱动变压器方案，集成度更高，可大幅减少占用PCB的面积，符合太阳能控制器小型化的发展趋势。


Si823x系列隔离驱动器主要特点如下：
• 输出驱动电流峰值4A
• 高达5kVrms的隔离电压
• 可以应用在直流母线电压最高1500VDC的系统中
• 内部集成欠压检测功能
• 共模抑制比高达100Kv/us
• 工作范围：-40℃~+125℃，通过汽车级AEC-Q100认证


图3是Si823x系列隔离驱动器的典型应用电路：


图3：Si823x隔离驱动器的典型应用电路

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  • 思媛 Lv4. 资深工程师 2019-06-17
    不错
  • 天行健 Lv6. 高级专家 2018-01-26
    资料不错
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