南芯科技升降壓充電芯片在三種儲(chǔ)能場景中的應(yīng)用

隨著太陽能、風(fēng)能等可再生能源的蓬勃發(fā)展，儲(chǔ)能技術(shù)成為有效存儲(chǔ)這些間歇性能源、滿足連續(xù)且不斷變化的能源需求的重要手段。目前，儲(chǔ)能已發(fā)展出家庭儲(chǔ)能、電網(wǎng)儲(chǔ)能、移動(dòng)儲(chǔ)能、工商業(yè)儲(chǔ)能等不同場景的形態(tài)，成為能源基礎(chǔ)設(shè)施不可或缺的重要組成部分。要實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)能量的高效轉(zhuǎn)換與利用，離不開高性能的電源管理芯片。在儲(chǔ)能領(lǐng)域，南芯科技專門打造了升降壓充電芯片 SC8808/SHP8808 及升降壓轉(zhuǎn)換器 SC8708，憑借更高效率、更集成的設(shè)計(jì)和更便捷的使用，覆蓋多個(gè)儲(chǔ)能場景。

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)&光伏優(yōu)化器：單芯片方案

目前市場上常見的儲(chǔ)能電池充電方案通常采用分立器件和 MCU 數(shù)字控制器，存在系統(tǒng)開發(fā)周期長，外圍電路復(fù)雜等問題。SC8808/SHP8808 集成了多種控制邏輯和算法，如下圖所示，開發(fā)者僅需外接必要的 MOS 管和電阻即可實(shí)現(xiàn)高效的儲(chǔ)能充放電系統(tǒng)，無需分立方案中 MCU、驅(qū)動(dòng)芯片、電壓/電流運(yùn)動(dòng)、比較器等器件?？紤]到光伏與儲(chǔ)能的一體化應(yīng)用，這兩顆芯片還內(nèi)置了 MPPT 算法，可高效靈活地實(shí)現(xiàn)光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤。

其中，SC8808 主要應(yīng)用于戶外儲(chǔ)能和陽臺(tái)儲(chǔ)能系統(tǒng)，而 SHP8808 主要應(yīng)用于工業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng)。

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)分立控制方案

光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)SC8808/SHP8808單芯片方案

配電終端單元：高效利用電容能量

配電終端單元 (Distribution Terminal Unit, DTU) 通過采集、傳輸、處理配電系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和管理，在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中發(fā)揮著核心作用。2020 年，我國配電自動(dòng)化線路覆蓋率達(dá)成 90%，DTU 擁有廣闊的市場空間，如何實(shí)現(xiàn)高效的能量轉(zhuǎn)換成為降本增效的關(guān)鍵。

如下圖所示，傳統(tǒng)方案 DTU 備電模組的放電范圍僅 61V-40V，考慮到后級(jí)負(fù)載供電要求，需要采用 24 串單個(gè)電容為 500F 的超級(jí)電容模組，無法充分利用電容能量，造成系統(tǒng)浪費(fèi)。通過在電路中添加 SC8708 或 SHP8808，可以將放電深度轉(zhuǎn)換至 20V 以下，系統(tǒng)僅需 350F 的 24 串電容即可滿足后級(jí)負(fù)載要求，大幅降低整體 BOM 成本。使用 SHP8808 還能同時(shí)實(shí)現(xiàn)充電和放電。

左 電力DTU供電傳統(tǒng)方案（61V 放電至 40V）；右：電力 DTU 供電推薦方案（61V 放電至 20V）

通信基站備電：并聯(lián)支持大功率應(yīng)用

通信儲(chǔ)能主要用于 4G、5G 等通信基站的備用電源，在停電或電壓波動(dòng)期間維護(hù)通信網(wǎng)絡(luò)，確保不間斷連接及可靠的通信服務(wù)。據(jù)公開數(shù)據(jù)，5G 基站（兼容 3G 和 4G）的電源功耗約為 12kW 左右，其備用電池功率也需要達(dá)到該量級(jí)。

針對(duì)通信基站備電這類雙向大功率電池備電應(yīng)用 (Battery Backup Unit, BBU) 場景，開發(fā)者可以將多顆 SHP8808 并聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)匹配的功率輸出，同時(shí)將熱量分?jǐn)?，利用系統(tǒng)散熱。如下圖所示，利用芯片的 SYNC 功能，可以使用三個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，分別同步三顆 SHP8808，以實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)并聯(lián)工作，有利于減小輸出紋波和電容紋波電流。類似的并聯(lián)方案還適用于電網(wǎng)削峰填谷、大型園林電動(dòng)工具備電等應(yīng)用。

針對(duì)雙向大功率電池備電應(yīng)用的SHP8808并聯(lián)方案

總結(jié)

如果您也有儲(chǔ)能系統(tǒng)的開發(fā)需求，南芯科技儲(chǔ)能產(chǎn)品能為您的系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供更多靈感與便利。