La funció dels inversors d'emmagatzematge d'energia no només és beneficiosa per millorar l'eficiència i l'estabilitat operativa dels sistemes d'emmagatzematge d'energia, sinó que també serveix com a plataforma d'informació per a la transmissió d'informació, el processament i la interacció home-màquina en temps real a tot el sistema d'emmagatzematge d'energia. , convertint-lo en un equip crucial.
L'inversor és el cor de l'emmagatzematge d'energia. La funció principal d'un inversor d'emmagatzematge d'energia és convertir el corrent continu en l'energia CA necessària per a la vida diària, i els components bàsics que aconsegueixen aquesta funció són els semiconductors de potència (com ara IGBT i MOSFET).
Aquests semiconductors de potència poden canviar milers o fins i tot desenes de milers de vegades per segon, i després controlar els canvis de circuit mitjançant senyals per convertir el corrent continu en corrent altern sinusoïdal.
Mitjançant l'anàlisi estadística d'empreses d'inversors conegudes com Sunac Power, Gudewei i Jinlang Technology, els components estructurals representen el 23% del cost, IGBT i MOS representen el 20% del cost, els components magnètics representen el 17% del cost. , i els circuits integrats de xip representen el 10% del cost. Entre ells, IGBT, circuits integrats de xips, condensadors, sensors, plaques PCB i altres productes en inversors pertanyen al camp de l'electrònica de potència.
Es pot observar que els dispositius electrònics de potència representen el 46% del cost dels inversors i són el component principal.
Per tant, val la pena assenyalar que els dispositius semiconductors utilitzats en inversors d'emmagatzematge d'energia inclouen IGBT, transistor MOS, MCU, xip de gestió d'energia, condensador, placa PCB, etc. Entre ells, IGBT, transistor MOS i IC de gestió d'energia tenen una alta proporció. i gran quantitat en inversors d'emmagatzematge d'energia, i són dispositius essencials.
Es pot predir que amb la millora de la prosperitat de l'emmagatzematge d'energia, s'impulsarà la demanda de dispositius semiconductors en inversors, la qual cosa és una gran oportunitat per a les empreses de dispositius semiconductors per dissenyar el mercat d'emmagatzematge d'energia en el futur.
1. IGBT
Les principals funcions de l'IGBT en l'àmbit de l'emmagatzematge d'energia són la transformació de tensió, la conversió de freqüència, la conversió de corrent altern, etc. És un dispositiu indispensable en aplicacions d'emmagatzematge d'energia.
IGBT és un dispositiu semiconductor de potència controlat totalment controlat per voltatge compost per BJT (transistor bipolar) i MOS (transistor d'efecte de camp de porta aïllada), que combina els avantatges de l'alta impedància d'entrada de MOSFET i la baixa caiguda de tensió de conducció de GTR. IGBT és el component bàsic per a la conversió i transmissió d'energia, conegut comunament com la "CPU" dels dispositius electrònics de potència.
Panorama competitiu IGBT
A causa dels elevats requisits de disseny i procés d'IGBT, així com la manca de talent tècnic relacionat amb IGBT, la base del procés feble i l'inici tardà de la industrialització empresarial a la Xina, el mercat IGBT ha estat monopolitzat durant molt de temps per grans empreses multinacionals estrangeres.
Des del 2015, la taxa d'autosuficiència IGBT de la Xina ha superat el 10% i augmenta gradualment. S'espera que la taxa d'autosuficiència d'IGBT de la Xina arribi al 40% el 2024. A partir del requisit de domesticació dels components bàsics proposat a les polítiques nacionals rellevants, la substitució domèstica s'ha convertit en la tendència de desenvolupament de la indústria nacional d'IGBT.
Actualment, el mercat nacional IGBT està dominat principalment per fabricants estrangers com Infineon, Mitsubishi Electric i Fuji Electric. Les tres principals empreses de la quota de mercat IGBT xinès són Infineon, Mitsubishi Electric i Fuji Electric. Entre ells, Infineon té la proporció més alta amb un 15,9%.
2. Transistor MOS
El MOSFET és un tipus de FET amb una porta aïllada, on la tensió determina la conductivitat del dispositiu. La invenció dels MOSFET va ser per superar els inconvenients dels FET, com ara una alta resistència al drenatge, una impedància d'entrada moderada i un funcionament lent. Així, els MOSFET es poden anomenar la forma avançada de FET.
Els MOSFET s'utilitzen habitualment per commutar o amplificar senyals. La capacitat de canviar la conductivitat amb la tensió aplicada es pot utilitzar per amplificar o canviar senyals electrònics.
Els MOSFET són els transistors més comuns als circuits digitals fins ara, ja que els xips de memòria o els microprocessadors poden contenir centenars o milions de transistors.
A causa de la seva capacitat per estar fets de semiconductors de tipus p o de tipus n, els transistors MOS complementaris es poden utilitzar per fabricar circuits de commutació amb un consum d'energia molt baix en forma de lògica CMOS.
En circuits digitals i analògics, ara els MOSFET són encara més comuns que els BJT.
3. Xip de gestió d'energia
Un xip de gestió d'energia és un xip dels sistemes de dispositius electrònics que s'encarrega de la conversió, distribució, detecció i altres gestions de l'energia elèctrica. Principalment responsable d'identificar l'amplitud de la font d'alimentació de la CPU, generar ones de parell curt corresponents i impulsar la potència de sortida del circuit posterior.
Alguns dels principals xips de gestió d'energia són xips dobles en línia, mentre que altres són paquets de muntatge superficial. Entre ells, el xip de la sèrie HIP630x és un xip clàssic de gestió d'energia dissenyat per la coneguda empresa de disseny de xips Intersil.
Admet fonts d'alimentació de dues/tres/quatre fases, admet l'especificació VRM9.0, el rang de sortida de tensió és de 1,1 V-1,85 V, pot ajustar la sortida per a intervals de 0,025 V, interruptor freqüència de fins a 80 KHz i té les característiques d'una gran font d'alimentació, petita ondulació i baixa resistència interna. Pot ajustar amb precisió la tensió d'alimentació de la CPU.
Els xips comuns de gestió d'energia inclouen HIP6301, IS6537, RT9237, ADP3168, KA7500, TL494, etc.
Tots els dispositius electrònics tenen font d'alimentació, però els diferents sistemes tenen requisits diferents per a l'alimentació. Per tal de maximitzar el rendiment dels sistemes electrònics, cal triar el mètode de gestió d'energia més adequat.
L'abast de la gestió de l'energia és força ampli, incloent tant la conversió individual d'energia (principalment DC a DC, és a dir, DC/DC), la distribució i detecció d'energia individuals, així com els sistemes que combinen la conversió d'energia i la gestió de l'energia.
En conseqüència, la classificació dels xips de gestió d'energia també inclou aquests aspectes, com ara xips de potència lineal, xips de referència de tensió, xips d'alimentació de commutació, xips de controlador LCD, xips de controlador LED, xips de detecció de voltatge, xips de gestió de càrrega de bateries, etc.
4. Placa PCB
Placa de circuit imprès, abreujat com a PCB, també coneguda com a placa de circuit imprès, placa de circuit imprès, placa de circuit imprès.
El patró conductor format per circuits d'impressió, components impresos o una combinació d'ambdós en un substrat aïllant segons un disseny predeterminat s'anomena normalment circuit imprès, mentre que el patró conductor que proporciona connexions elèctriques entre components d'un substrat aïllant s'anomena circuit imprès. circuit.
Estructura de producte segmentada
Actualment, els productes de subdivisió de plaques de circuits impresos a la Xina inclouen principalment sis tipus: plaques multicapa, plaques flexibles, HDI (plaques d'interconnexió d'alta densitat), plaques de doble cara, panells individuals i substrats d'embalatge.
Les dades mostren que les plaques multicapa representen la proporció més gran de productes de plaques de circuit imprès segmentats a la Xina, arribant al 45,97%, superant amb escreix la resta de productes; El següent és el tauler tou, que representa el 16,68%; La proporció d'IDH és del 16,59%. A més, les proporcions de panells de doble cara, panells individuals i substrats d'embalatge són de l'11,34%, 6,13% i 3,29%, respectivament.
5. MCU
El xip MCU es refereix a una unitat de microcontrolador (MCU), també coneguda com a microordinador o microcontrolador d'un sol xip. Redueix adequadament la freqüència i les especificacions de la unitat central de processament i integra interfícies perifèriques com ara memòria, comptador, USB, conversió A/D, UART, PLC, DMA i fins i tot circuit de controlador LCD en un sol xip per formar un nivell de xip. ordinador, que pot realitzar diferents combinacions de control per a diferents escenaris d'aplicació. Per tant, el xip MCU és un xip de microcontrolador.
Pel que fa als proveïdors de MCU, molts fabricants d'inversors utilitzaran els MCU de la sèrie C2000 de TI. Ara, amb l'augment dels microinversors, alguns fabricants també estan començant a utilitzar MCU de 32-bits de nucli Arm per al control principal.
Per tant, els principals proveïdors de MCU inclouen fabricants estrangers com TI, NXP, ST, Microchip, Infineon, Renesas, així com fabricants nacionals com Zhaoyi Innovation.
6. Sensors
En els inversors d'emmagatzematge d'energia, cal detectar el corrent i seleccionar els sensors de corrent adequats. Podem dividir la detecció de corrent en diversos rangs.
1) Detecteu corrents de CC o CA que oscil·len entre 5 A i 70 A.
Els sensors de corrent Hall basats en xip, com el sensor de corrent CH701 IC, s'utilitzen generalment per detectar corrents de CC o CA que van de 5A a 50A. Són una solució econòmica i precisa per a la detecció de corrent CA o CC en sistemes industrials, d'automoció, comercials i de comunicació. L'embalatge petit és una opció ideal per a aplicacions amb espai limitat, alhora que estalvia costos reduint l'àrea de la placa de circuit. Les aplicacions típiques inclouen el control del motor, la detecció i la gestió de la càrrega, la commutació de fonts d'alimentació i la protecció contra fallades de sobreintensitat.
2) Detecteu corrents de CC o CA que oscil·len entre 50 A i 200 A.
Es poden seleccionar sensors de corrent de tipus d'inserció directa
CH704 és un xip de detecció de corrent integrat aïllat desenvolupat específicament per a aplicacions de detecció de corrent alt. CH704 té una resistència de conductor primari integrada de 0,1 m Ω, que redueix eficaçment l'escalfament del xip i admet la detecció d'alta corrent: ± 50A, ± 100A, ± 150A, ± 200A. Integra un circuit únic de compensació de temperatura internament per aconseguir una bona consistència del xip en tot el rang de temperatures de -40 a 150 graus. El xip s'ha calibrat per a la sensibilitat i la tensió de sortida estàtica (corrent zero) abans de sortir de la fàbrica, proporcionant una precisió típica de ± 2% en tot el rang de temperatura.
3) Detecteu corrents de CC o CA per sobre de 200 A a 1000 A.
Es poden utilitzar Hall lineal i anell magnètic, i es poden utilitzar sensors Hall programables per aconseguir una detecció de corrent de fins a 1500A.
Per exemple, el xip Hall lineal programable CHI612 admet una font d'alimentació única de 5V. Ample de banda de 120 kHz,<3us response time, programmable 0.8-24 mV/G, 2% accuracy can be achieved within the full temperature range of -40 to 150 degrees. The chip completes the calibration of static (zero current) output voltage before leaving the factory.