【应用】低成本光伏系统方案：SI8921容耦隔离电流传感器、SI8931容耦隔离电压传感器
光伏发电系统一般包括：由光伏电池板阵列组成的光伏电池串；从光伏电池组串采集直流电流并馈送到逆变器的汇流箱；电源逆变器。系统具体构成如下图1所示。
图1 光伏发电系统框图
通常为了实现系统的安全运行，判断光伏系统是否存在过压或者过流风险，一个典型的光伏逆变器系统需要使用电压传感器来检测光伏电池阵列电压、电流传感器测量组串电流、电压传感器测量直流母线电压、电流传感器测量并网电流。针对以上应用，本文重点推荐SILICON LABS（芯科）推出的高性价比容耦隔离电流传感器SI8921和容耦隔离电压传感器SI8931，不仅可完美与当前主流应用光耦pin-pin替代，同时成本低廉。SI8921和SI8931在光伏上的应用如上图所示。
下面对SI8921和SI8931的特性和相关应用进行介绍。
Si8921容耦隔离电流传感器的主要特性如下：
· 输入差分电压有±62.5mv（SI8921A）和±250mv（SI8921B）可选；
· 32.8（SI8921A）和 8.2（SI8921B）两种增益可选；
· 输入偏置0.1mV；
· 0.75us的信号延时时间，保证响应的快速性；
· 增益误差低至0.3%，保证精度的可靠性；
· 非线性度低至0.01%；
· 芯片抗干扰性强，CMTI可达75KV/us；
· 宽的工作温度范围：-40~125℃；
· 绝缘电压等级高达5KV；
· WB Stretched SOIC-8封装；
针对以上特性可知，当Si8921应用于光伏电流采样时，其0.75μs信号传输延时可以保证电流采样响应的快速性、0.1mV输入失调电压、±0.3%增益误差、0.01%非线性度可以保证采样的精确性，75Kv/μs的共模抑制比可以有效抑制共模干扰，因此可以保证光伏产品的可靠性。
其典型应用电路如下图2所示：图2中SI8234为PWM输入的驱动High-Side/Low-Side的驱动器，用于驱动Q1和Q2。RSENSE为检测电流的精密电阻。Q3，R3，C3和D1构成一个电路调节器，用于从浮动电源24V为Si8921的输入端供电。D1在Q3的基极添加了一个5.6 V的电压，R3为D1提供10 mA的齐纳电流。C3在Q3的基极提供滤波，而Q3的发射极输出为VDDA提供大约5V的电压。C2是电源旁路电容，放置在VDDA引脚，其回路连接到RSENSE的GNDA连接。C4可以滤除Si8921的VDDB端的杂波，AOP和AON的输出信号是差分的。
SI8921的具体资料可以参看如下链接：https://www.sekorm.com/doc/773576.html
图2 SI8921典型应用电路
Si8931容耦隔离电压传感器电气特性：
• 0至2.5V标称输入电压
• 低信号延迟：0.75μs
• 输入失调：0.3mV
• 增益误差：<0.3％
• 1μV/℃失调漂移
• 30ppm/℃增益漂移
• 非线性：0.02％
• SNR：84dB
• 高共模传输率：75kV/μs
• 紧凑型宽体拉伸SOIC8封装
• 工作温度-40℃至125℃
针对以上特性可知，当Si8931隔离模拟放大器应用于光伏电压采样时，其0.75μs信号传输延时可以保证电压采样响应的快速性、0.3mV输入失调电压、±0.3%增益误差、1μV/℃失调漂移、30ppm/℃增益漂移、0.02%非线性度可以保证采样的精确性，75Kv/μs的共模抑制比可以有效抑制共模干扰，因此可以保证光伏产品的可靠性。
典型应用电路如下图3所示，图中使用电阻式分压电路（R1、R2）来调节采样电压以适应SI8931芯片的输入范围，并在芯片的另一端产生正比于输入电压的差分输出电压。C1对输入型号进行滤波，R5、R6、C6对输出信号进行滤波，然后送到MCU的AD口。C2、C4为芯片供电电源滤波电容，注意布板时尽量靠近芯片。
SI8931的具体资料可以参看如下链接：https://www.sekorm.com/doc/773353.html
图3 SI8931典型应用电路
通过以上介绍，相信大家对Silicon Labs（芯科）推出的高性价比容耦隔离电流传感器SI8921和容耦隔离电压传感器SI8931在光伏系统中的应用有了深入学习，如果您感兴趣记得收藏和点赞哦，感谢！有问题可以留言或到技术难题版块提问哦。
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用户86910647 Lv5. 技术专家 2018-11-01不错的方案 -
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闲云 Lv7. 资深专家 2018-11-01学习了 -
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周鑫 Lv8. 研究员 2018-11-01很不错
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品牌：SILICON LABS
品类：Wireless Gecko SoC
价格：￥8.1764
现货： 102,628
品牌：SILICON LABS
品类：Mighty Gecko Multi-Protocol Wireless SoC
价格：￥27.0929
现货： 90,767
现货市场
品牌：SILICON LABS
品类：Switch Hall Effect Magnetic Position Sensor
价格：￥2.2924
现货：126,000
服务
可自由定制铜排形状尺寸；检测精度：0.5%~1.0；电流测量范围 ±300-500A。低噪音 (0.27mVpp)；低磁力残余误差:2mV；响应性能<4μSec；支持RoHS指令 、AEC-Q200。
最小起订量： 100个 提交需求>
可定制LED组件/LED传感/UV模组的电压、电流、波长等性能参数，电压：3-24V，，电流：30-3500mA，波长：270-940nm；材质：食品级POM，阻燃PC；防水等级：IP20-IP68。
最小起订量： 1000 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
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