1.前言

在過去的 10-30 年里，氣候變化一直是一個備受爭議的話題，引發(fā)了關(guān)于哪些類型的法規(guī)是必要的政治討論。從短期來看，開發(fā)更環(huán)保的基礎(chǔ)設(shè)施，擺脫化石燃料等相對廉價的能源，成本要高得多。

政府補貼旨在鼓勵可再生能源技術(shù)的發(fā)展。這些補貼使從事可再生技術(shù)的公司能夠與控制大部分市場的傳統(tǒng)能源公司保持競爭力。它們允許政府通過私營公司幫助激發(fā)環(huán)境變化，以幫助后代，同時限制對傳統(tǒng)能源的監(jiān)管或稅收。太陽能是可以顛覆傳統(tǒng)能源市場的可再生技術(shù)的一個很好的例子。

太陽能電池板捕獲太陽能并將其轉(zhuǎn)換為直流能量。來自面板的直流電必須轉(zhuǎn)換或升壓到更高的電壓，然后通過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電。一旦轉(zhuǎn)換為交流電，電力可以供家庭、建筑物、工廠等使用，或直接輸送到電網(wǎng)。

要使太陽能成為一項有價值的投資，太陽能電池板必須非常有效地將太陽能轉(zhuǎn)化為可用電力。為此，公司設(shè)計了一些設(shè)備來幫助最大限度地利用太陽能電池板收集的能量：太陽能優(yōu)化器和微型逆變器。安裝在每個太陽能電池板上的太陽能功率優(yōu)化器用于在直流能量被發(fā)送到中央逆變器轉(zhuǎn)換為交流能量之前對其進行調(diào)節(jié)。與太陽能功率優(yōu)化器一樣，微型逆變器也放置在每個太陽能電池板上，但它們直接在太陽能電池板上將直流能量轉(zhuǎn)換為交流能量。盡管這些技術(shù)不同，但它們具有相同的目標：提高單個太陽能電池板的性能，以幫助提高整個系統(tǒng)的能源產(chǎn)量。

2、MOSFET在逆變器中的作用

這和半導體有什么關(guān)系？設(shè)計和布局中的最小決策可能會影響微型逆變器和太陽能優(yōu)化器的效率。這些小而重要的決定之一是圍繞金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管 (MOSFET)。參見圖 1。

圖 1：太陽能電源框圖  

圖 1 所示的太陽能優(yōu)化器顯示了 MOSFET 的工作，即調(diào)節(jié)太陽能電池板光伏電池 (PV+/PV-) 的電壓，然后將其發(fā)送到中央逆變器 (String+/String-) 以完成直流/AC 轉(zhuǎn)換。這些 MOSFET 需要能夠在 DC/DC 轉(zhuǎn)換期間達到高電壓，因此需要柵極驅(qū)動器，因為 FET 不能由微控制器直接驅(qū)動。

TI 的 120 V、3.5 A、UCC27282柵極驅(qū)動器非常適合這種情況。3mm×3mm 柵極驅(qū)動器設(shè)計用于驅(qū)動高側(cè)、低側(cè)配置中的兩個 N 溝道 MOSFET。由于 MOSFET 處于 H 橋配置，UCC27282 可以快速切換相應(yīng)的柵極，用于將較低電壓轉(zhuǎn)換為高電壓。

太陽能優(yōu)化器還受益于 UCC27282 內(nèi)置的安全功能。欠壓鎖定 (UVLO) 是一種保護功能，可在有足夠的電源電壓來開啟外部 MOSFET 之前禁止每個輸出。UCC27282 具有 5 V UVLO，這是目前所有 TI 半橋柵極驅(qū)動器中最低的。當尚未建立足夠的電壓且直流電源電壓 (V DD ) 未超過 UVLO 閾值時，這在啟動期間很有幫助。

如果沒有 UVLO，MOSFET 可能會在電壓不足的情況下開啟，這可能會損壞 FET 和整個系統(tǒng)。如果 FET 沒有完全開啟，器件在傳導過程中將具有高電阻，并將以熱量的形式耗散功率。此外，MOSFET 可能會被驅(qū)動到未知狀態(tài)，此時 FET 可能不會在需要時切換，從而導致系統(tǒng)無法按預期運行。UCC27282 的 UVLO 為 5V，是所有電流半橋柵極驅(qū)動器中最低的。

5 V UVLO 的另一個優(yōu)點是它可以使用較低的 V DD，這有助于提高效率，因為它降低了開關(guān)損耗。較低的 V DD還為優(yōu)化總 MOSFET 損耗提供了更大的靈活性。

由于太陽能應(yīng)用中 MOSFET 的頻繁開關(guān)，可以在柵極驅(qū)動器的輸入級感受到開關(guān)噪聲。如果發(fā)生這種情況，輸入信號的完整性可能會被破壞，導致兩個輸入同時處于高電平。UCC27282 的輸入互鎖，也稱為交叉?zhèn)鲗ПＷo，可防止輸入端的這種錯誤反映在輸出端并導致功率級損壞。

有助于提高太陽能優(yōu)化器效率的最后一個性能特性是啟用/禁用引腳。功率優(yōu)化器對每個單獨的模塊使用最大功率點跟蹤，以確保在理想的功率收集范圍內(nèi)執(zhí)行 DC/DC 轉(zhuǎn)換。一旦超出理想的功率收集范圍，DC/DC 轉(zhuǎn)換就不需要 UCC27282，它的使能功能可用于減少靜態(tài)（待機）電流損耗。

在太陽能領(lǐng)域，效率的最小提高是難以實現(xiàn)的。設(shè)計中一些最小的設(shè)備的最細微的變化都會產(chǎn)生很大的不同。雖然效率提高幾個百分點似乎無關(guān)緊要，但它們是從傳統(tǒng)化石燃料能源中獲得市場份額所必需的。可再生能源取得的任何收益都有助于創(chuàng)造一個更清潔的社會，造福子孫后代。