德州儀器 C2000 MCU完整的太陽(yáng)能解決方案

　　全球能源短缺，太陽(yáng)能成為最具前景的再生能源之一，據(jù) IHS iSuppli 的研究報(bào)告顯示，受新興市場(chǎng)推動(dòng)，關(guān)鍵零組件太陽(yáng)能逆變器出貨量預(yù)計(jì)將在 2014 年之前達(dá)到 20% 的成長(zhǎng)。然而，目前整體太陽(yáng)能發(fā)電卻面臨發(fā)電轉(zhuǎn)換效率、發(fā)電成本與安全可靠的系統(tǒng)設(shè)計(jì)等叁大挑戰(zhàn)。德州儀器 （TI） 整合廣泛的太陽(yáng)能相關(guān)零組件支援，提供能高效執(zhí)行精確演算法的 C2000 微控制器、降低系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)成本的 SolarMagic 電源優(yōu)化器解決方案以及減低熱能的Smart Bypass Diode，充份滿足關(guān)鍵太陽(yáng)能設(shè)計(jì)要素。

　　德州儀器亞洲區(qū)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)經(jīng)理陳俊宏指出，能源短缺促使太陽(yáng)能成為新一代發(fā)電系統(tǒng)，而推動(dòng)該市場(chǎng)的關(guān)鍵即在于效率、成本與安全性。有鑒于該市場(chǎng)的潛力與高技術(shù)門(mén)檻，TI 于 2011 成立 Silicon Valley Analog （SVA） 部門(mén)，透過(guò)併購(gòu)美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體 （National Semiconductor） 的工業(yè)高壓電源管理產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，整合 TI 在嵌入式設(shè)計(jì)、電源管理與類比產(chǎn)品的強(qiáng)大系列組合，持續(xù)拓展 TI 在太陽(yáng)能、醫(yī)療和 LED 市場(chǎng)等新興領(lǐng)域的發(fā)展，提供客戶最完善的全面性解決方案。

　　太陽(yáng)能逆變器在標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)苛的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中扮演關(guān)鍵角色，經(jīng)常應(yīng)用于商業(yè)電網(wǎng)或區(qū)域與獨(dú)立型電網(wǎng)中。而逆變器裝置需透過(guò)高電壓直流電源長(zhǎng)期運(yùn)行，也因此形成安全隱憂。此外，轉(zhuǎn)換效率也易受外在環(huán)境因素干擾，而拉低系統(tǒng)整體的發(fā)電效率。例如，10% 的陰影即可導(dǎo)致太陽(yáng)能面板陣列系統(tǒng)減少多達(dá) 50% 的能量採(cǎi)集數(shù)量，大幅限制了一般太陽(yáng)設(shè)備的能量產(chǎn)生、設(shè)計(jì)和設(shè)置位置。因此電池與模組的轉(zhuǎn)換效率與系統(tǒng)壽命動(dòng)輒需要 15 年以上的需求均需同時(shí)列入考量，逆變器能否長(zhǎng)時(shí)間的使用，以及能否降低錯(cuò)誤機(jī)率便成為首要問(wèn)題。在提升系統(tǒng)穩(wěn)定度與安全性外，系統(tǒng)建設(shè)與維護(hù)的龐大支出成本更是影響太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)佈建的重大考量。

　　TI精準(zhǔn)掌握市場(chǎng)發(fā)展脈動(dòng)，整合微控制器與電源管理解決方案，提供開(kāi)發(fā)人員具前瞻性與完整的解決方案，促進(jìn)太陽(yáng)能發(fā)電市場(chǎng)發(fā)展。小型微逆變器系統(tǒng)搭載採(cǎi) MPPT （最大功率點(diǎn)追蹤） 技術(shù)之 TI C2000 MCU，應(yīng)用于發(fā)電面板中可同時(shí)評(píng)估各種太陽(yáng)能演算法與拓?fù)洌钥朔幱靶?yīng) （shading） 所造成的整體發(fā)電效率問(wèn)題。SolarMagic 電源優(yōu)化器解決方案透過(guò)整合電源分配與通訊，提高太陽(yáng)能電池陣列的安全性，可使單一面板維持穩(wěn)定的最大功率。且每一模組皆具監(jiān)控功能，可提供系統(tǒng)額外防護(hù)并降低維護(hù)成本。TI 更提供參考設(shè)計(jì)及應(yīng)用說(shuō)明，協(xié)助系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師迅速完成整體太陽(yáng)能系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)、降低整體 50% 以上的物料清單 （BOM） 成本。此外，為滿足高效率太陽(yáng)能光電模組需求，透過(guò)Smart Bypass Diode可縮減連接器尺寸，因此可減少熱能產(chǎn)生與減低火災(zāi)發(fā)生機(jī)率，進(jìn)一步提高安全性。

　　C2000 太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)套件是 TI 首款完整的高電壓、字串就緒 （string-ready）、隔離式 MCU 控制型太陽(yáng)能解決方案，可幫助電源設(shè)計(jì)人員開(kāi)發(fā)高電壓太陽(yáng)能應(yīng)用；該太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)套件包含兩塊單獨(dú)的開(kāi)發(fā)板，提供雙控制器 （dual-controller） 設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)人員因此可就高電壓功率級(jí) （high-voltage power stages） 和處理器間通訊系統(tǒng) （inter-processor communications systems） 進(jìn)行開(kāi)發(fā)；主板 （primary board） 支援高達(dá) 500W 功率的 300VDC 相容型輸入級(jí)，其擁有針對(duì)最大功率點(diǎn)追蹤 （MPPT） 的交錯(cuò)式升壓級(jí) （interleaved boost stage），以及用于隔離的共振 LLC 級(jí) （resonant LLC stage），以上兩者均由單顆 Piccolo MCU 控制。副板 （secondary board） 則具備帶電網(wǎng)匹配功能 （grid-matching） 且支援 120/220VAC 輸出的全橋式 DC/AC 逆變器，以單顆 Concerto 或 Piccolo MCU 控制，因此能在單個(gè)處理器中同時(shí)提供控制與連結(jié)能力。

　　德州儀器電源產(chǎn)碞亞太市場(chǎng)開(kāi)發(fā)部市場(chǎng)行銷(xiāo)工程師周俊宏表示，TI SolarMagic 電源優(yōu)化器解決方案利用分佈式電路，可將每一模組的發(fā)電量提至最高，并調(diào)整每排光電板電壓和電流，以避免一般在轉(zhuǎn)換過(guò)程中必然形成總能量 75% 的耗損，且更進(jìn)一步提高 25% 發(fā)電量，確保系統(tǒng)操作更加穩(wěn)定可靠；TI 提供參考設(shè)計(jì)及應(yīng)用說(shuō)明，協(xié)助系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師迅速完成整體太陽(yáng)能系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)、降低系統(tǒng)的維護(hù)成本并提高系統(tǒng)效能，并可降低整體 50% 以上的物料清單 （BOM） 成本；TI 提供豐富的降壓轉(zhuǎn)換器組合，不論搭配何種輸出電容器，系統(tǒng)仍可保持穩(wěn)定，提高 MCU 的搭配彈性度與設(shè)計(jì)靈活度。

　　周俊宏表示，TI Smart Bypass Diode SM74611可提高太陽(yáng)能光電模組效率與縮減連接器 （Junction Box） 尺寸，降低太陽(yáng)能模組成本并可輕易置入太陽(yáng)能系統(tǒng)裝置中；減少熱能產(chǎn)生，并降低太陽(yáng)能電平準(zhǔn)化成本 （LCOE-Levelized Cost of Energy），以提高太陽(yáng)能模組壽命；透過(guò)降低反向漏電與增加太陽(yáng)能面板陣列能量產(chǎn)量，與傳統(tǒng)Schottky二極體相比可降低電源耗散。