來(lái)源：納芯微電子

2025年，“2000V”成為光伏與儲(chǔ)能領(lǐng)域的熱詞。繼600V、1000V、1500V之后，行業(yè)正加速邁向更高電壓平臺(tái)。隨著器件耐壓、絕緣與標(biāo)準(zhǔn)體系的完善，更高母線電壓正成為提升功率密度與系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵方向。

電壓提升的背后，安全挑戰(zhàn)同步升級(jí)。隔離芯片作為系統(tǒng)的核心防線，既防止觸電風(fēng)險(xiǎn)，又保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。數(shù)字隔離器、隔離驅(qū)動(dòng)、隔離采樣與隔離接口等多類器件協(xié)同作用，以確保高低壓間信號(hào)傳輸與絕緣安全的可靠性。

納芯微基于雙邊增強(qiáng)隔離電容與Adaptive OOK 調(diào)制技術(shù)，構(gòu)建通過(guò)多項(xiàng)國(guó)際安規(guī)認(rèn)證的“隔離+”產(chǎn)品體系，為全電壓范圍與全功率段的光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)提供高可靠、高性能的系統(tǒng)級(jí)解決方案。本文將聚焦兩個(gè)方向：一是解析電壓升級(jí)背景下隔離類器件在絕緣設(shè)計(jì)與安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的最新變化；二是探討 2000V 與 500+kW 級(jí)光儲(chǔ)系統(tǒng)中，功率拓?fù)洹Ⅱ?qū)動(dòng)與采樣架構(gòu)的技術(shù)演進(jìn)。

01面對(duì)光儲(chǔ)新絕緣安規(guī)

隔離類器件耐壓、寬度如何變化？

母線電壓升高的原因主要有兩點(diǎn)：

光伏板能力持續(xù)增強(qiáng)，輸出電壓和功率不斷提升；

根據(jù)功率公式（P = U × I），在功率不變的情況下，電壓升高可使得電流減小，從而降低導(dǎo)線橫截面需求，節(jié)省整體系統(tǒng)成本。

母線電壓升高，會(huì)導(dǎo)致隔離類芯片的工作電壓要求提高。納芯微在售隔離類器件已經(jīng)支持最高達(dá)2121Vdc工作電壓的穩(wěn)定運(yùn)行，可幫助實(shí)現(xiàn)2000V系統(tǒng)下的基本絕緣。同時(shí)，納芯微已經(jīng)在開發(fā)能力更強(qiáng)的隔離技術(shù)，可在更高的Vdc下可靠運(yùn)行。

另一方面，防觸電絕緣系統(tǒng)的 CLR（絕緣間距）和 CPG（爬電距離）至關(guān)重要。CLR 防止瞬態(tài)電壓產(chǎn)生空氣電離或電弧（短期），CPG 防止在工作電壓下產(chǎn)生絕緣擊穿或漏電起痕（長(zhǎng)期）。一般來(lái)說(shuō)，芯片的寬度需要同時(shí)大于等于安規(guī)對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景下的CLR與CPG的要求。

隨著母線電壓升高，絕緣需求增加，常規(guī)爬電距離的芯片難以滿足安全標(biāo)準(zhǔn)，寬體甚至超寬體設(shè)計(jì)成為必然選擇。目前，納芯微已有多款基于專利Adaptive OOK調(diào)制技術(shù)的寬體與超寬體隔離器件，例如超寬體數(shù)字隔離器NSI82xx、超寬體隔離驅(qū)動(dòng)NSI6801EC等，可適用于2kV超高母線電壓平臺(tái)。

NSI82xx系列選型表

NSI6801功能框圖與Pin腳定義

同時(shí)，多款集成隔離功能與隔離供電功能的通訊接口芯片（如RS485 NSI8308xE、CAN NSI1042、NSI1050、NSI1052）也可滿足不同應(yīng)用需求，系統(tǒng)性幫助客戶差異化實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成化與低成本。

RS485 NSI8308xE 選型表

NSI1042、NSI1052Pin腳定義

022kV與500+kW：光儲(chǔ)場(chǎng)景拓?fù)渑c

功率器件、驅(qū)動(dòng)、采樣如何變化？

在 600V 至 1500V 進(jìn)化路徑中，組串式系統(tǒng)的 MPPT 級(jí)和逆變級(jí)拓?fù)湟褟?Si 兩電平演進(jìn)成 Si 三電平或 SiC 兩電平，系統(tǒng)功率也從 100+kW、200+kW 持續(xù)提升至 300+kW。當(dāng)前，業(yè)內(nèi)針對(duì)2000V系統(tǒng)推出的初代組串式光伏逆變器與儲(chǔ)能變流器產(chǎn)品普遍已經(jīng)達(dá)到450kW左右。在2000V系統(tǒng)下，大型組串式系統(tǒng)單機(jī)功率將快速推進(jìn)到500+kW級(jí)別。

更高的輸入電壓和功率要求，將直接影響系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)：

系統(tǒng)架構(gòu)上，MPPT數(shù)量、串?dāng)?shù)及單路功率隨系統(tǒng)規(guī)模不斷提升，保證高效能量轉(zhuǎn)化與功率跟蹤。

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)持續(xù)進(jìn)化，功率器件耐壓與通流等級(jí)不斷提升、驅(qū)動(dòng)方案做出調(diào)整。

近年來(lái)，SiC碳化硅器件因其高耐壓、高開關(guān)速度、低損耗、高過(guò)載能力等優(yōu)勢(shì)開始嶄露頭角。隨著光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)的持續(xù)進(jìn)化與SiC器件的持續(xù)普及，下一代的光伏與儲(chǔ)能逆變器系統(tǒng)將更為廣泛地應(yīng)用SiC器件。針對(duì)SiC特性，納芯微推出了優(yōu)化的隔離柵極驅(qū)動(dòng)解決方案（如NSI660x系列），能夠滿足系統(tǒng)高壓、高效率升級(jí)需求。納芯微同時(shí)還提供電流型輸入的隔離柵極驅(qū)動(dòng)器（如NSI6801系列），以高速響應(yīng)、高拉灌電流能力以及強(qiáng)抗擾能力應(yīng)對(duì)更復(fù)雜的電磁環(huán)境與設(shè)計(jì)，確保整機(jī)系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行。

納芯微隔離驅(qū)動(dòng)功能框圖

高壓側(cè)電流檢測(cè)的可靠性與精準(zhǔn)度直接影響系統(tǒng)效率與安全。更大的功率帶來(lái)更高的電流與更具挑戰(zhàn)的電磁環(huán)境，更先進(jìn)的功率器件帶來(lái)更快的暫態(tài)特性。這需要電流檢測(cè)擁有更高的通流、更高的信噪比與抗干擾性、更高的帶寬。

現(xiàn)有光儲(chǔ)系統(tǒng)中基于半導(dǎo)體芯片的電流檢測(cè)方案可分為兩類：

基于霍爾原理的電流傳感器，通過(guò)磁場(chǎng)耦合實(shí)現(xiàn)天然隔離，簡(jiǎn)化高低壓絕緣設(shè)計(jì)；

基于分流器的采樣方案，需搭配隔離運(yùn)放或調(diào)制器完成電氣隔離，但精度更高、非線性度更低、溫漂和失調(diào)電壓特性更優(yōu)，同時(shí)能有效抵御外部磁場(chǎng)干擾，是高精度場(chǎng)景優(yōu)選方案。

為應(yīng)對(duì)更大的工作電流，納芯微霍爾電流傳感器NSM201x系列采用隔離的方式將±65A以內(nèi)的電流轉(zhuǎn)換成線性電壓輸出，適用于多種隔離電流采樣場(chǎng)合，滿足光伏組串式逆變器DC輸入側(cè)MPPT（最大功率點(diǎn)）跟蹤的電流檢測(cè)。其升級(jí)版本NSM201x-P系列今年發(fā)布，能顯著降低靈敏度誤差與漂移、零點(diǎn)誤差與漂移，同時(shí)大幅提升了EMC（電磁兼容性）抗干擾能力。

NSM201x-P系列全溫度范圍內(nèi)零點(diǎn)誤差和靈敏度誤差

批量數(shù)據(jù)分布情況

與此同時(shí)，在更具挑戰(zhàn)電磁環(huán)境下，納芯微NSI13xx系列電流采樣芯片提供適配性解決方案：增強(qiáng)隔離型運(yùn)放NSI1300、NSI1200及Sigma-delta調(diào)制器NSI1306可精準(zhǔn)用于相電流采樣；NSI1311則以高輸入阻抗與2V線性輸入范圍，滿足直流母線電壓檢測(cè)需求，為MPPT DC-DC在高壓環(huán)境下提供可靠信號(hào)支撐。

NSI1311 功能框圖

樣品申請(qǐng)

納芯微從“隔離”邁向“隔離+”，以全生態(tài)產(chǎn)品矩陣構(gòu)筑系統(tǒng)安全防線?！?”不僅意味著超越基礎(chǔ)隔離標(biāo)準(zhǔn)的安全保護(hù)，為客戶系統(tǒng)打造更堅(jiān)固的高低壓屏障，也代表完整的產(chǎn)品生態(tài)——以成熟的電容隔離技術(shù) IP 為核心，涵蓋數(shù)字隔離器、隔離驅(qū)動(dòng)、隔離采樣、隔離接口和隔離電源，實(shí)現(xiàn)一站式解決方案，深度賦能大功率光儲(chǔ)充系統(tǒng)等核心場(chǎng)景。

隨著母線電壓從600V提升至2000V，光伏逆變器面臨更高電壓應(yīng)力與功率密度挑戰(zhàn)，納芯微“隔離+”產(chǎn)品矩陣配合 SiC/IGBT 功率器件，為系統(tǒng)在高壓環(huán)境下提供精準(zhǔn)、高效、穩(wěn)定的運(yùn)行保障，為光伏與儲(chǔ)能系統(tǒng)安全升級(jí)提供堅(jiān)實(shí)支撐。

針對(duì)本文提及產(chǎn)品，可訪問(wèn) www.novosns.com 進(jìn)行樣片申請(qǐng)；如需進(jìn)一步咨詢，可郵件至 sales@novosns.com。

納芯微電子（簡(jiǎn)稱納芯微，科創(chuàng)板股票代碼688052）是高性能高可靠性模擬及混合信號(hào)芯片公司。自2013年成立以來(lái)，公司聚焦傳感器、信號(hào)鏈、電源管理三大方向，為汽車、工業(yè)、信息通訊及消費(fèi)電子等領(lǐng)域提供豐富的半導(dǎo)體產(chǎn)品及解決方案。

納芯微以『“感知”“驅(qū)動(dòng)”未來(lái)，共建綠色、智能、互聯(lián)互通的“芯”世界』為使命，致力于為數(shù)字世界和現(xiàn)實(shí)世界的連接提供芯片級(jí)解決方案。