高效電源模塊 + 未來SiC材料 + … = 太陽能高效輸出！

一年前的一場山火肆虐了美國加利福尼亞州，在持續(xù)18天的地獄般炙烤后，山火所經(jīng)過的一切，都被燒成了焦土。

致命山火不僅破壞了加州的自然環(huán)境，還導(dǎo)致了一家公司的破產(chǎn)——加州調(diào)查人員認定該州歷史上致死人數(shù)最多的山火是由美國能源巨頭PG＆E的設(shè)備引發(fā)的。由于無法負擔高達300億美元的潛在賠償責任，PG＆E宣布破產(chǎn)重組。

現(xiàn)在，PG＆E試圖用在火災(zāi)發(fā)生率極高的時候讓客戶斷電的方法，來規(guī)避可能的風險，PG＆E公司就曾為了防止老化的電纜引發(fā)更嚴重的野火而將電源切斷，導(dǎo)致加州約150萬人斷電數(shù)日。為了應(yīng)對這種情況，何不利用電池和太陽能電池板幫助家庭和企業(yè)免于停電？從而維持客戶的生活工作正常運轉(zhuǎn)，情況將會大為不同。

逆變器是太陽能系統(tǒng)不可或缺的一部分

將光伏連接到電網(wǎng)的關(guān)鍵接口是逆變器。簡單來說，逆變器將直流電源轉(zhuǎn)換為交流電，并同步至電網(wǎng)的60Hz電氣頻率。光伏電池板的發(fā)電過程本質(zhì)上效率低下，這對逆變器提出了更多要求，以最大程度地減少損耗并最大化可消耗的交流功率。

全球太陽能逆變器市場到2023年有望增長到245億美元，復(fù)合年增長率為8．89％。安森美半導(dǎo)體提供領(lǐng)先行業(yè)的太陽能逆變器功率集成模塊（PIM），積極響應(yīng)全球太陽能逆變器市場的增長趨勢。

安森美半導(dǎo)體的PIM，最高額定功率為100kVA，集成尖端技術(shù)如碳化硅（SiC）、超場截止IGBT及旁路二極管和NTC熱敏電阻，采用雙升壓和NPCT－Type及I－Type逆變器拓撲，提供領(lǐng)先業(yè)界的性能。

逆變器采用微處理器、適當?shù)臋z測和反饋及正確的算法，可以為電網(wǎng)提供各種服務(wù)，而不僅僅是存儲和釋放電能。一個例子是以電壓支持、頻率調(diào)節(jié)和諧波降低來保持電力質(zhì)量。分布式能源可以減少輸電和配電網(wǎng)絡(luò)的負荷，因為電能在靠近發(fā)電的地方使用。這可以減少電網(wǎng)的緊張和擁擠，甚至推遲電力線的升級。

當大量的電力通過逆變器時，交流和直流電源之間的轉(zhuǎn)換必須非常高效。事實上，商用逆變器的峰值效率在96－98％。但電網(wǎng)運營商想要更高的能效，特別是在公用事業(yè)規(guī)模上，因為能效的微小變化仍意味著很大的電力。

為了達到這些能效水平，功率器件必須具有非常低的損耗。如今，IGBT已成為這些應(yīng)用的主力開關(guān)。但IGBT的傳導(dǎo)電流幾百安培，阻斷幾千伏特的電壓，它是采用類似于制造手機和數(shù)據(jù)中心高性能計算芯片所使用的工藝，由硅制成的。

SiC是未來的材料

然而，新材料有望實現(xiàn)更高的性能、更高的能效和更高的可靠性。具體地說，碳化硅（SiC）是未來的材料。SiC功率電子器件比類似的硅器件具有更低的傳導(dǎo)和開關(guān)損耗。此過渡的第一階段涉及低級二極管，如下圖所示，該二極管反向并聯(lián)連接至IGBT。將硅二極管替換為SiC二極管可降低損耗并減少開關(guān)期間的過沖，從而減少了逆變器上的應(yīng)力。盡管SiC二極管比硅二極管更昂貴，但較小的散熱器和系統(tǒng)尺寸可降低整體系統(tǒng)成本。

SiC MOSFET是過渡的下一階段

SiC MOSFET的開關(guān)速度比硅IGBT快得多，因此它們用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)的升壓級帶來更大的優(yōu)勢。通常，使用DC－DC轉(zhuǎn)換器增加太陽能電池板的輸出電壓。SiC MOSFET更快地開關(guān)，因而減小了升壓級中昂貴的無源器件如電感器的尺寸，并提高了效率。

安森美半導(dǎo)體提供各種IGBT、SiC二極管和SiC MOSFET，可滿足各種逆變器對電壓和電流的要求。

最受歡迎的是電源模塊

將許多不同的電源開關(guān)和二極管封裝在一起，以實現(xiàn)小尺寸，易于設(shè)計和高效散熱。除主要的功率電子器件外，安森美半導(dǎo)體還提供門極驅(qū)動器、伽伐尼隔離和高性能運算放大器使系統(tǒng)完整。