隨著人們生活水平的提高，戶外生活和娛樂活動(dòng)如家庭聚餐、野營(yíng)、戶外表演等層出不窮。這時(shí)儲(chǔ)能電池產(chǎn)品不僅可以提供基本的生活供電需求，如取暖、充電、燒煮等；還可以提供音響，燈光，影像等娛樂供電需求。同時(shí)，為了延長(zhǎng)電池的續(xù)航能力，太陽(yáng)能充電方式成為儲(chǔ)能電池最常見的獲取自然界能源以增加電池能量的方法。在戶儲(chǔ)領(lǐng)域，“陽(yáng)臺(tái)儲(chǔ)能”等家用太陽(yáng)能儲(chǔ)能系統(tǒng)也在國(guó)內(nèi)外悄悄興起。這些都對(duì)支持太陽(yáng)能充電的電路系統(tǒng)及芯片的電壓和功率等級(jí)提出了越來越高的要求。
目前現(xiàn)有常見的儲(chǔ)能電池產(chǎn)品的MPPT（最大功率點(diǎn)跟蹤）充電功率一般在300W以內(nèi)，電能轉(zhuǎn)換效率低，而且電路系統(tǒng)體積和重量大、成本高、也給儲(chǔ)能系統(tǒng)的可移動(dòng)性和便攜性造成了很大負(fù)擔(dān)。
為此，元芯半導(dǎo)體推出了支持800W功率、恒流恒壓(CC/CV)控制的高壓Buck-Boost控制器YX2265（單向CC/CV）和YX2865（雙向CC/CV）系列。其中單向高壓Buck-Boost控制器YX2265可以實(shí)現(xiàn)精確的恒流恒壓(CC/CV)控制和支持高開關(guān)頻率，可以很好的解決現(xiàn)有儲(chǔ)能電池充電方案中的一些常見痛點(diǎn)問題，比如：
（1）電能轉(zhuǎn)換效率低, 需要的散熱器體積大。
（2）升降壓控制器不支持高壓（<40V）和不支持高頻工作（<600KHz)，電感和方案尺寸大, 無法直驅(qū)氮化鎵功率管。
（3）采用進(jìn)口的傳統(tǒng)升降壓控制器，成本高、供貨周期長(zhǎng)、應(yīng)用支持不及時(shí)。
（4）采用分離器件和數(shù)字控制器MCU，外圍電路復(fù)雜且成本高。
YX2265產(chǎn)品介紹
YX2265應(yīng)用框圖如圖1所示，其主要特征如下：
圖1. YX2265 應(yīng)用框圖
YX2265在MPPT充電中的應(yīng)用
元芯半導(dǎo)體推出了YX2265系列產(chǎn)品，功能豐富，非常適合應(yīng)用于MPPT儲(chǔ)能電池產(chǎn)品：
（1）輸入輸出均支持高達(dá)65V的電壓。一塊太陽(yáng)能電池板開路電壓可能達(dá)到60V，輸出側(cè)48V電池組最高電壓可達(dá)55V。
（2）支持靈活的電流采樣位置。通常情況YX2265輸入側(cè)采樣電阻檢測(cè)峰值電流，進(jìn)行峰值電流控制；輸出側(cè)采樣電阻采樣輸出電流，進(jìn)行輸出平均電流控制，如圖1所示。在MPPT應(yīng)用中，可將輸出側(cè)平均電流采樣管腳接到輸入側(cè)采樣電阻，如圖2所示，從而進(jìn)行輸入平均電流控制。
（3）YX2265具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)采樣平均電流的模擬輸出端口ISMON，這方便了MCU讀取太陽(yáng)能電池板電流并計(jì)算電池板功率，進(jìn)行MPPT算法設(shè)計(jì)。
（4）通過調(diào)節(jié)ICTRL管腳電壓，YX2265可快速調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池板輸入平均電流，在太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生輸出功率擾動(dòng)，從而用擾動(dòng)觀察法實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤。
圖2. YX2265 光伏儲(chǔ)能MPPT電路設(shè)計(jì)
根據(jù)圖2設(shè)計(jì)，YX2265可以通過ICTRL的模擬電壓線性調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池板側(cè)的輸入電流，其調(diào)節(jié)關(guān)系為：
其中，Rsns1單位為毫歐（mohm）。當(dāng)RSNS1=5mohm時(shí)，輸入電流IIN與ICTRL電壓關(guān)系測(cè)試結(jié)果如圖3所示：
圖3. ICTRL和輸入電流IIN控制關(guān)系
YX2265在800W 硅（Si）& 氮化鎵（GaN）版本MPPT應(yīng)用測(cè)試
為了驗(yàn)證YX2265在高壓大電流下的工作能力，元芯半導(dǎo)體根據(jù)Table 1的應(yīng)用指標(biāo)參數(shù)，設(shè)計(jì)了800W 硅（Si）和氮化鎵（GaN）版本的MPPT方案應(yīng)用測(cè)試板, 如圖4所示。為了方便效率對(duì)比，測(cè)試時(shí)均將開關(guān)頻率設(shè)置為200KHz. 圖5給出了Si版本在整個(gè)輸入電壓范圍（10V~60V）和整個(gè)輸出電壓范圍（20V~55V）下，輸入或輸出達(dá)到最大電流條件下的穩(wěn)態(tài)波形。可以看出，YX2265在Buck, Boost,或Buck-Boost模式下以及切換過程工作均非常穩(wěn)定。圖6給出了在滿功率下，Si和GaN版本應(yīng)用板測(cè)試的效率對(duì)比。氮化鎵GaN版本的峰值效率為98%，硅Si版本的峰值效率為97%。圖7展示了輸入50V，輸出48V，800W工作條件下的系統(tǒng)溫度照片。
Table 1 800W MPPT 應(yīng)用設(shè)計(jì)要求
圖4（a）800W GaN version MPPT board
圖4（b）800W Si version MPPT board
圖4. 基于YX2265 800W 功率下MPPT應(yīng)用板設(shè)計(jì)
(a) Vin=10V, Vout=48V(200W)
（b)Vin=40V, Vout=48V(800W)
(c) Vin=60V, Vout=48V(800W)
(d) Vin=48V, Vout=20V(320W)
(e) Vin=48V, Vout=45V(720W)
(f) Vin=48V, Vout=55V(800W)
圖5. 800W, Vin=10~60V, Vout=20-55V滿電流條件下穩(wěn)態(tài)波形
圖6. Vin=10~60V，Vout=48V條件滿電流Si和GaN效率對(duì)比
圖7. Vin=50V，Vout=48V（800W）條件下溫度照片 |
