必易微一站式芯片解决方案助力客户打造完整可靠的安防监控电源管理系统

微逆系统（Micro-Inverter System）是一种将直流电转换为交流电的电力电子装置，通常用于光伏发电系统中，将单个太阳能面板或小阵列产生的直流电转换为适用于电网的交流电。其中微逆变器与传统的集中式逆变器不同，它为每个太阳能面板或每组面板提供独立的逆变功能，提高了系统的灵活性和可靠性。

图 1. 微逆系统

微逆系统由光伏面板、微逆变器、电网或储能设备以及监控与管理系统构成。我们这次将围绕其中的微逆变器和储能设备这两个核心部件，介绍必易微的光伏能源芯片解决方案。

图 2. 微逆系统框图

在典型的微逆系统中，通常包括两级转换：第一级是升压电路 (BOOST)，负责提升光伏电压并进行最大功率点跟踪 (MPPT) 控制。通过微控制单元 (MCU) 检测光伏板的电压和电流，计算出最大功率点，并控制逆变器输出以实现最大功率输出。电压和电流的检测通常采用运算放大器（OPA）实现。第二级为全桥逆变电路，将 BOOST 电路的直流输出逆变为 110V 或 220V 的交流电。此外，还包括辅助供电和通讯模块等子模块。

图 3. 电池单元系统框图

对于需要储能的应用，如离线式微逆系统，电池单元 (BESS) 是关键组成部分，主要功能是存储白天多余的电能，以便在光照不足时或夜间使用。

必易微为微逆系统客户提供一站式芯片解决方案，包括低中高压的 DC-DC、栅极驱动、运算放大器、霍尔电流传感器和 LDO。

DC-DC 方案

方案 1

KP52100X

 

图 4. KP52100X 典型应用电路

图 5. KP52100X 管脚封装

KP52100X 是一颗支持 7V~100V 输入，1A 输出的同步降压 DC-DC，也支持 Flybuck 设计实现多路和隔离输出。KP52100X 芯片有 SOP-8 和 ESOP-8 两种封装，能在 -40℃ 到 150℃ 的极端环境下工作。该芯片具有高精度逐周期高边和低边 MOS 限流保护的优势，并且能在整个温度范围内保持分别 13% 和 16.7% 高限流精度。并具备电源指示功能，便于系统时序设定或故障诊断。

KP52100X 专为工业电源和电池组设计，其特点包括 50ns 的最短导通和关断时间，这使得它能够支持宽泛的转换比范围。它还具备可调节的开关频率以及 1% 的高基准电压精度。该芯片提供两种工作模式：PFM 模式适用于轻载高效应用，而 FPWM 模式则适合于轻载且对纹波要求较低的应用。此外，它的静态电流和关断电流都非常低，非常适合于功耗敏感型应用。

KP52100X 的 CMCOT 控制系统提供了卓越的动态响应速度，允许使用体积较小的电感和输出滤波电容。芯片内部集成了高效的主开关管和同步整流管，以及包含软启动电路和补偿电路的高级集成设计，这不仅提高了效率，同时降低了发热量，使得整体解决方案既紧凑又易于使用。

图 6. KP52100X 特点和应用

必易微为光伏应用领域提供了全面的电源解决方案，涵盖了多种电压和电流规格，以适应不同的设计需求，包括100V 1A、40V 0.6A&1A、30V 2A&3A 以及 17V 2A~6A 等多个系列，这些全脚位兼容的 SOT23-6 方案不仅能够满足客户对多样化电源方案的需求，还可以帮助客户加快产品开发进程并有效降低系统的整体成本。

运放方案

方案 1

KS11062

 

图 7. KS11062

典型应用电路

图 8. KS11062

管脚封装

针对微逆系统电压和电流检测的应用，必易微可为客户提供多款运算放大器产品解决方案。其中，KS11062 是一款具有代表性的两通道运算放大器，它具备 11MHz 的宽频带，以及轨到轨的输入和输出特性，同时保持了低噪声和低温漂的特点。在常温下，其最大 Vos 仅为 1.5mV，而在 -40°C 至 125°C 的宽温度范围内，其温漂不超过 2mV，确保了全温度范围内的检测精度。

KS11062 还支持广泛的共模输入电压范围，从（V-）-100mV 到（V+）+100mV，这在单电源应用中能够最大程度地保证输入信号的动态范围，并消除信号地与功率地之间电势差引起的测试误差。此外，内置的 SR boost 电路能够将输出压摆率 SR 提升至 13V/μs，从而支持更高频率信号的采样以及更高频率和幅值的信号输出。这些特性使得 KS11062 成为微逆电源电压和电流检测应用的理想选择。

图 9.  KS11061/KS11062/KS11064 特点和应用

AFE 方案

必易微推出了两款先进的 AFE 芯片——KP62010/KP62030，以及 KP621X0，它们为光伏电池包提供了卓越的管理芯片解决方案。这些芯片在光伏系统中扮演着核心角色，专注于精确测量、监控和均衡每节锂电池的电流和电压，确保系统的安全稳定运行。

方案 1

KP62010/KP62030

 

图 10. KP62010/KP62030 管脚封装

KP62010 和 KP62030 特别适用于低压 BESS 系统，提供低边驱动的 10/18 串锂电池保护功能。它们的集成度高，性能优化，使得客户能够轻松实现高性能和高安全性的电池包解决方案。借助必易微的 AFE 芯片，客户可以确保其电池包系统在各种操作条件下均能保持优异的性能和安全性。

图 11. KP62010/KP62030 特点和应用

方案 2

KP621X0

 

图 12.KP621X0 管脚封装

KP621X0 是一款适用于高边驱动的 10/14/16 串锂电池监控和保护芯片，支持备菊花链扩展，能够扩展更多节数的电池应用。它是高压电池储能系统 (HV BESS) 的理想选择，为高电压应用提供了高效的电池管理解决方案。

图 13. KP621X0 特点和应用

全桥逆变方案

方案 1

KP85241

 

图 14. KP85241 典型应用电路

KP85241 是一款开关节点耐压 120V，集成自举二极管的高速高低侧栅极驱动器，能够提供 5A 拉电流和 5A 灌电流能力，高低侧驱动配有独立的输入，可最大限度提高控制灵活性。芯片输入端能够处理 -10V 到 20V 的电压，开关节点瞬态耐负压能力可达 -18V。KP85241 典型传播延迟为 16ns ，延迟匹配 2ns ，允许系统在高频率下工作，同时高侧和低侧驱动器具有欠压闭锁功能 (UVLO) 功能，如果驱动电压低于规定的阈值，芯片强制输出为低电平，提高系统稳健性。

低边驱动方案

方案 1

KP85721

 

图 15. KP85721 典型应用电路

KP85721 是一款 VDD 耐压 30V、高速、双通道低侧栅极驱动器，能够有效地驱动 MOSFET、IGBT、SiC 和 GaN 电源开关。典型峰值驱动强度为 6A，有助于缩短电源开关的上升和下降时间、降低开关损耗并提高效率。短传播延迟与延迟匹配可改善系统的死区优化、控制环路响应，提高脉宽利用率和瞬态性能，从而提高功率级效率。芯片输入端口支持最低 -10V 情况下正常工作，输出端口的瞬态反向电流和反向电压能力使其能够承受功率器件或脉冲变压器回路上的寄生干扰并避免驱动器故障。同时还具有欠压锁定 (UVLO) 功能，可提高系统稳健性。当没有足够的偏置电压来完全打开功率器件时，栅极驱动器输出被内部下拉 MOSFET 保持在低电平。

LDO 方案

KP7122XX(X)

KP7122XX(X) 是一款小体积、低 dropout 电压的线性稳压器 (LDO)，最大可提供 350mA 输出电流，具有极低的输出电压噪声、高 PSRR 以及优良的动态特性，特别适用于信号敏感电路，静态电流低至 8μA，可用于电池供电设备。内置过流/短路保护、过温保护等功能。

亮点 1

精简的设计，小体积封装

 

图 16. KP7122XX(X) 典型应用电路

KP7122XX(X) 可提供 DFN1x1-4、SOT23-5、SOT23-3 封装。

亮点 2

优异动态性能

KP7122XX(X) 具有超快瞬态响应，由下面所示的负载跳变实验可以看出，在 1mA-330mA-1mA，tr=1μs 时，ΔVout 分别在 50mV 和 40mV 以内，瞬态响应优秀。

 图 17. 瞬态响应

IOUT=1-330mA，tr=1μs

图 18. 瞬态响应

 IOUT=330-1mA，tr=1μs

亮点 3

高电源抑制比 (PSRR)

KP7122XX(X) 具有高电源抑制比，可以有效抑制前级 DC-DC 变换器带来的纹波干扰，由 PSRR 测试实验：在输入 5V，带载 20mA 情况下，1kHz 处达到 95dB，另外该芯片还具有低输出噪声，不超过 8μVrms。

图 19. VIN=5V，VOUT=3.3V 

COUT=1μF，IOUT=20mA

KP7112XX(X)

KP7112XX(X) 系列是一款最大工作电流 400mA，具有快速瞬态响应和高电源抑制比的线性稳压器。另外，该芯片具有高输出电压精度，低输出压降压，低静态电流以及快速启动时间。

必易微致力于为客户提供高效、安全、可靠的整体芯片解决方案，无论是在光伏发电还是储能应用领域，我们的解决方案都能满足客户需求，助力客户在绿色能源领域取得成功。未来，必易微将继续提供创新的整体芯片解决方案，推动绿色能源发展。

审核编辑：刘清