【導(dǎo)讀】近年來碳中和、清潔能源、綠色出行等詞匯一直圍繞著我們的生活，這其實(shí)是因?yàn)樵谶^往幾十年中，人類大肆開采石油、煤礦來謀求發(fā)展，導(dǎo)致現(xiàn)在全球能源緊缺、氣候加劇變暖。這一系列的變化，已經(jīng)引起了各個國家的重視，為了保護(hù)好我們的家園，全球都在響應(yīng)使用綠色能源和可再生能源來替代使用不可再生的碳資源。于是，太陽能，潮汐能等綠色能源成為了人們著眼的焦點(diǎn)。豐富的太陽能是無污染，取之不盡用之不竭的，若是能有效利用太陽能，就可以在一定程度上緩解能源緊缺和氣溫變暖等難題。因此，光伏發(fā)電這幾年得到了十分迅猛的發(fā)展。
2021年，燃料價(jià)格上漲，天然能源減少，同時(shí)由于全球氣溫變暖，導(dǎo)致中國頒布最嚴(yán)限電令，影響了眾多企業(yè)的生產(chǎn)，同時(shí)也影響到了部分居民的日常生活。那么，人們是否可以通過光伏發(fā)電來響應(yīng)國家綠色發(fā)展號召、解決限電和斷電帶來的影響呢？答案是可以的。光伏發(fā)電的結(jié)構(gòu)主要是太陽能轉(zhuǎn)換成電能，電能逆變和電能存儲等。其中最重要的則為光伏逆變部分，該操作可以將電能轉(zhuǎn)換成可使用的市電以供家中電器使用。由于市面上的家用光伏逆變器的質(zhì)量參差不齊，東芝為了幫助客戶可以快速的推出家用逆變器產(chǎn)品，在光伏逆變器的升壓和逆變電路方面做了完整的電路方案方便用戶參考。
圖1 光伏發(fā)電應(yīng)用方案總方框圖
升壓轉(zhuǎn)換器電路：
在提高太陽能電池板電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換電路方面，東芝主要針對電壓信號的采集，MCU的隔離保護(hù)與信號放大方面做足了功課。
圖2 升壓轉(zhuǎn)換電路
在采集信號部分推薦采用隔離放大器TLP7820，該芯片具有SO8L小體積封裝，±0.5／±1.0／±3.0的三檔增益精度，同時(shí)具有5000Vrms的隔離電壓，共模瞬態(tài)抗擾度20KV/μs（典型值）。可以完全實(shí)現(xiàn)隔離需求。
在信號放大方面，推薦采用低噪聲運(yùn)算放大器TC75S67TU，該芯片采用SOT-353F貼片型封裝，其低噪聲在電源輸入2.5V時(shí)，典型值為6nV/√Hz，完全可以滿足信號采集與放大的需求。
逆變器電路：
在實(shí)現(xiàn)DC向AC的轉(zhuǎn)換方面，東芝選用了TX03系列M380組的TMPM381FWFG／TMPM383FSUG MCU與DTMOS全橋相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)，該MCU具有主頻高達(dá)40MHz，存儲有128KB與64KB兩種規(guī)格，具有16位定時(shí)器，串口，ADC等外設(shè)，方便用戶實(shí)現(xiàn)對MOS的有效控制和電流電壓的采集。
在對逆變器柵極驅(qū)動電路設(shè)計(jì)方面，東芝采用了多封裝，多電流的DTMOS方便用戶進(jìn)行產(chǎn)品選擇與設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，在必要電路方面都加有光耦實(shí)現(xiàn)電路的保護(hù)，以保證整體電路輸出的穩(wěn)定可靠。
圖3 逆變器電路
東芝在半導(dǎo)體電路設(shè)計(jì)方面，深知用戶的需求，其實(shí)，在家用光伏逆變器方面不僅僅是升壓和逆變，還有更多的保護(hù)和信號通信和采集電路方案供大家參考，東芝在電路保護(hù)和信號處理方面也一直不斷深研，感興趣的朋友，歡迎前往東芝半導(dǎo)體官網(wǎng)查看和學(xué)習(xí)。
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