在炎炎夏日,，我通常和大多數(shù)人一樣會(huì)躲在空調(diào)房里避暑,。再之后,，隨著天氣變得涼爽起來,，我會(huì)打開窗戶吹著自然風(fēng),，在那時(shí)我就會(huì)收到夏季的電費(fèi)賬單,，然后我就會(huì)問自己空調(diào)帶來的短暫舒適感是否真的值得,。

　　空調(diào)只能在對(duì)抗炎熱天氣的過程中取得得不償失的勝利。作為一名工程師,，我認(rèn)為這是一個(gè)需要解決的問題,。我的解決方案很簡(jiǎn)單：如果你無法徹底取代它們，那就好好利用它的光與熱,。因此,，與其消耗大量昂貴的公用電，我們倒不如用屋頂上的太陽能電池板為空調(diào)提供動(dòng)力,。幸運(yùn)的是,，我并不是第一個(gè)想到這一點(diǎn)的人，而且太陽能的成本幾乎與傳統(tǒng)能源持平,，每個(gè)人都能享受太陽能帶來的好處,。

　　雖然人們將大部分的關(guān)注點(diǎn)都投向了光伏面板，但太陽能發(fā)電生態(tài)系統(tǒng)的其他部分也不容忽視,，比如,，電力電子技術(shù)。但這也只是一個(gè)關(guān)鍵方面而已,。光伏面板產(chǎn)生的是直流電壓,，但電力傳輸和配電系統(tǒng)卻處于交流電狀態(tài)，因此需要電源逆變器,。

　　為實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電系統(tǒng)的成本目標(biāo),，美國能源部提出了以下要求作為“Sunshot Initiative”的一部分：

　　· 轉(zhuǎn)換效率大于98%

　　· 使用壽命大于25年

　　· 功率密度>100W/in3

　　· 系統(tǒng)成本<$ 0.10/W（公用設(shè)施）； <$ 0.125/W（商業(yè)）,；<$ 0.15/w（住宅）（包括電力電子設(shè)備的壽命周期成本,，包括其使用壽命內(nèi)的初始資本成本和運(yùn)維（O&M）成本）

　　“Sunshot Initiative”的目標(biāo)是非常雄偉的，而要滿足這些目標(biāo)不僅需要核心的優(yōu)化,，還需要仔細(xì)考慮各個(gè)部分,。精心設(shè)計(jì)可能導(dǎo)致對(duì)隔離邊界帶來巨大影響。逆變器在低壓直流和危險(xiǎn)的高壓交流之間的連接需要電流隔離,，這可能導(dǎo)致電源場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）或絕緣柵雙極晶體管（IGBT）位于產(chǎn)生柵極信號(hào)的控制器隔離柵的相反側(cè),。增強(qiáng)型隔離柵極驅(qū)動(dòng)器（如德州儀器的UCC21520）非常不錯(cuò)，因?yàn)樗鼈兘Y(jié)合了多種功能,，能夠?qū)⑿盘?hào)傳遞到隔離邊界,，并從數(shù)個(gè)設(shè)備到一個(gè)設(shè)備將邏輯門信號(hào)轉(zhuǎn)換為實(shí)際的柵極驅(qū)動(dòng)。增強(qiáng)型隔離柵極驅(qū)動(dòng)器是串聯(lián)逆變器的理想解決方案,，其最大輸出功率范圍為500W至10kW,。

　　UCC21520通過在高側(cè)和低側(cè)之間實(shí)現(xiàn)傳播延遲和延遲匹配的領(lǐng)先性能,，改善了這些集成優(yōu)勢(shì)。因?yàn)樗斓貙?dǎo)通且減少了所需的死區(qū)時(shí)間,，即較高損耗的體二極管導(dǎo)通時(shí)的死區(qū)時(shí)間,，所以減少了與開關(guān)相關(guān)的損耗。這些參數(shù)也較少依賴于VDD,，因此您可以放寬系統(tǒng)其余部分的電壓容差設(shè)計(jì)余量,，如圖1中的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)所示。圖1還強(qiáng)調(diào)了UCC21520在VDD上的線性性能比競(jìng)品的性能要高得多,。

　　圖1：德州儀器（TI）的UCC21520傳播上升/下降延遲相較于VDD和競(jìng)品而言

　　微逆變器是一種快速發(fā)展的架構(gòu),，可將單個(gè)PV模塊的電能轉(zhuǎn)換為交流電網(wǎng)，通常設(shè)計(jì)用于180-300W范圍的最大輸出功率,。通過分配反轉(zhuǎn)過程,，太陽能電池陣列可適用更復(fù)雜的屋頂，且能夠安裝更小的陣列,，這些陣列通常不會(huì)達(dá)到串逆變器的輸入電壓,。德州儀器的基本隔離柵極驅(qū)動(dòng)器UCC21220為基本隔離足夠的太陽能應(yīng)用提供了替代方案。它采用第二代電容隔離技術(shù),，通過縮小芯片尺寸來降低成本,，不僅有助于降低PCB空間和系統(tǒng)成本，還可保持傳播延遲和延遲匹配的領(lǐng)先性能,。

　　另一個(gè)需要穿過隔離邊界的器件是輔助電源,。不管AC公用設(shè)施/負(fù)載或光伏面板的狀態(tài)如何，要確保太陽能逆變器能夠“智能”且持續(xù)地運(yùn)行,，都需要隔離電源為逆變器提供偏置電源,。由于這個(gè)步驟需要跨越隔離邊界，因此它也需要跨越它的組件,。初級(jí)側(cè)調(diào)節(jié)（PSR）,，其輸出由相對(duì)于初級(jí)側(cè)控制器而非光耦合器接地的輔助繞組調(diào)節(jié)，是降低元件和成本的好方法,。PSR還具有增加使用壽命的額外好處,，因?yàn)樗死擞侩妷浩陂g難處理的故障點(diǎn)。初級(jí)側(cè)反激式控制器,，如UCC28700,，通過采用最少的外部電路實(shí)現(xiàn)高級(jí)算法，最大限度地提高了控制方案的性能和效率,。UCC28910 通過將700V功率FET和控制器集成到單個(gè)設(shè)備中,，擴(kuò)展了這些優(yōu)勢(shì),，進(jìn)一步減小了偏置電源的大小,。

　　德州儀器的解決方案可幫助制造經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且性能可靠的太陽能,，使其足以在炎熱的天氣里為空調(diào)提供動(dòng)力。

　　其他資源 · 下載白皮書：“太陽能轉(zhuǎn)換器中的隔離：了解IEC62109-1安全標(biāo)準(zhǔn),?！?· 了解TI的智能電網(wǎng)解決方案，包括太陽能 · 了解有關(guān)PSR反激式轉(zhuǎn)換器的更多信息 · 采用適用于AC / DC電源的25W 88％效率多路隔離輸出輔助電源參考設(shè)計(jì)的UCC28700PSR反激式控制器開始設(shè)計(jì)25W輔助電源