元芯率先推出单芯片800W太阳能MPPT高压升降压控制器（可驱GaN）

随着人们生活水平的提高，户外生活和娱乐活动如家庭聚餐、野营、户外表演等层出不穷。这时储能电池产品不仅可以提供基本的生活供电需求，如取暖、充电、烧煮等；还可以提供音响，灯光，影像等娱乐供电需求。同时，为了延长电池的续航能力，太阳能充电方式成为储能电池最常见的获取自然界能源以增加电池能量的方法。在户储领域，“阳台储能 ”等家用太阳能储能系统也在国内外悄悄兴起。这些都对支持太阳能充电的电路系统及芯片的电压和功率等级提出了越来越高的要求。

目前现有常见的储能电池产品的MPPT（最大功率点跟踪）充电功率一般在300W以内，电能转换效率低，而且电路系统体积和重量大、成本高、也给储能系统的可移动性和便携性造成了很大负担。

为此，元芯半导体推出了支持800W功率、恒流恒压(CC/CV)控制的高压Buck-Boost控制器YX2265（单向CC/CV）和YX2865（双向CC/CV）系列。其中单向高压Buck-Boost控制器YX2265可以实现精确的恒流恒压(CC/CV)控制和支持高开关频率，可以很好的解决现有储能电池充电方案中的一些常见痛点问题，比如：

（1）电能转换效率低, 需要的散热器体积大。

（2）升降压控制器不支持高压（<40V）和不支持高频工作（<600KHz)，电感和方案尺寸大, 无法直驱氮化镓功率管。

（3）采用进口的传统升降压控制器，成本高、供货周期长、应用支持不及时。

（4）采用分离器件和数字控制器MCU，外围电路复杂且成本高。

YX2265产品介绍

YX2265应用框图如图1所示，其主要特征如下：

图1. YX2265 应用框图

YX2265在MPPT充电中的应用

元芯半导体推出了YX2265系列产品，功能丰富，非常适合应用于MPPT储能电池产品：

（1）输入输出均支持高达65V的电压。一块太阳能电池板开路电压可能达到60V，输出侧48V电池组最高电压可达55V。

（2）支持灵活的电流采样位置。通常情况YX2265输入侧采样电阻检测峰值电流，进行峰值电流控制；输出侧采样电阻采样输出电流，进行输出平均电流控制，如图1所示。在MPPT应用中，可将输出侧平均电流采样管脚接到输入侧采样电阻，如图2所示，从而进行输入平均电流控制。

（3）YX2265具有实时监测采样平均电流的模拟输出端口ISMON，这方便了MCU读取太阳能电池板电流并计算电池板功率，进行MPPT算法设计。

（4）通过调节ICTRL管脚电压，YX2265可快速调节太阳能电池板输入平均电流，在太阳能电池板产生输出功率扰动，从而用扰动观察法实现最大功率跟踪。

图2. YX2265 光伏储能MPPT电路设计

根据图2设计，YX2265可以通过ICTRL的模拟电压线性调节太阳能电池板侧的输入电流，其调节关系为：

其中，Rsns1单位为毫欧（mohm）。当RSNS1=5mohm时，输入电流IIN与ICTRL电压关系测试结果如图3所示：

图3. ICTRL和输入电流IIN控制关系

YX2265在800W 硅（Si）& 氮化镓（GaN）版本MPPT应用测试

为了验证YX2265在高压大电流下的工作能力，元芯半导体根据Table 1的应用指标参数，设计了800W 硅（Si）和氮化镓（GaN）版本的MPPT方案应用测试板, 如图4所示。为了方便效率对比，测试时均将开关频率设置为200KHz. 图5给出了Si版本在整个输入电压范围（10V~60V）和整个输出电压范围（20V~55V）下，输入或输出达到最大电流条件下的稳态波形。可以看出，YX2265在Buck, Boost,或Buck-Boost模式下以及切换过程工作均非常稳定。图6给出了在满功率下，Si和GaN版本应用板测试的效率对比。氮化镓GaN版本的峰值效率为98%，硅Si版本的峰值效率为97%。图7展示了输入50V，输出48V，800W工作条件下的系统温度照片。

Table 1 800W MPPT 应用设计要求

图4（a）800W GaN version MPPT board

图4（b）800W Si version MPPT board

图4. 基于YX2265 800W 功率下MPPT应用板设计

(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)

图5. 800W, Vin=10~60V, Vout=20-55V满电流条件下稳态波形

图6. Vin=10~60V，Vout=48V条件满电流Si和GaN效率对比

图7. Vin=50V，Vout=48V（800W）条件下温度照片

元芯半导体介绍

杭州元芯半导体科技有限公司以高性能高可靠性模拟芯片解决方案和第三代半导体生态系统为核心，面向光伏储能、电动汽车、数据中心、5G通讯等领域，提供硅基高性能模拟芯片和第三代半导体功率芯片一站式系统整体解决方案，推动低能耗高性能高可靠性功率电子技术的发展以满足节能减碳的迫切需求。元芯的使命是通过不断的核心芯片技术创新，帮助我们的客户解决最困难的技术问题，进而帮助客户建立终端产品的技术优势。

元芯核心团队成员曾在美国硅谷顶尖半导体公司担任高管职务，在美国硅谷和世界顶尖半导体公司平均拥有超过15年的芯片设计和产品研发经验，并成功实现总共100多款高性能电源和模拟芯片的大规模量产。核心团队成员均具备电气或电子工程专业博士和硕士学位，毕业于美国加州大学，德州大学，弗吉尼亚理工，交通大学和浙江大学等世界知名学府。元芯掌握多项芯片设计领域和系统开发领域的核心技术，并拥有数十项核心专利，核心团队成员拥有丰富的产品开发和团队管理经验。

元芯产品系列

元芯DC-DC产品适用于光伏储能、数据中心、电动汽车以及高端消费电子的应用场景。DC-DC产品系列包括了元芯单向DC-DC产品系列，元芯双向DC-DC产品系列，元芯LED 驱动产品系列。 量产产品支持65V，45V, 30V 三个电压等级，支持的拓扑结构包含升降压Buck-Boost, 升压Boost和降压Buck。其中65V产品系列具体选型表如下：

元芯氮化镓栅极驱动器产品具有超短传输时延和超强驱动能力的特点，具备上下驱动强度可调、驱动斜率控制、高精度电流检测、温度检测、死区时间控制、内部集成高精度LDO、以及过温和过压等必要的保护功能, 非常适用于光伏储能、数据中心、电机驱动、激光雷达、音响功放、电动汽车以及高端消费电子的应用场景。驱动器的超短传输时延和超强驱动能力也非常适合用于低VTH的MOSFET驱动。量产的驱动产品系列包括单路氮化镓驱动产品系列，100V半桥驱动产品系列 。具体选型表如下：

元芯原边反馈PSR隔离电源无需借助光隔离器，可输送高达几十瓦的的隔离输出功率，适用于电信、汽车、工业辅助电源应用。元芯推出的原边反馈PSR隔离电源系列产品，包括了集成FET产品系列和外置FET产品系列 。具体选型表如下：

英集芯IP2368双向升降压芯片升级MPPT功能，支持太阳能电池供电

太阳能电池板属于新能源的一种，随着低碳环保理念的兴起，越来越多的厂商也开始生产太阳能电池板用于应急充电。在户外阳光充足时，一块面积足够的太阳能板可以输出100W以上的功率，能够满足户外电源及大功率设备的应急充电，不仅环保，使用也非常方便。

一块折叠的太阳能板能够输出100W的峰值功率，同时支持折叠收纳，对于户外应用非常方便。太阳能电池板在不同光照条件下，输出的功率也不同，并且太阳能板自身伏安曲线较陡，当输出电流超过电池的输出能力时，输出功率会显著下降影响充电效果。需要连接的负载能够自动的动态调节输入功率，使太阳能电池板的输出功率达到最大，从而获得理想的充电效果。

升降压电压转换支持极宽的输入电压和输出电压范围，满足USB PD所要求的5-20V应用范围，非常适合太阳能及户外电源相关应用。英集芯已经推出了多款升降压芯片用于移动电源和车充应用，芯片内置协议功能，大大简化开发调试，降低应用门槛。

充电头网获悉，英集芯推出的IP2368和IP5389两款内置协议的双向升降压芯片现已升级，内置MPPT太阳能充电功能，支持动态调节参数追踪太阳能电池板最大输出功率，从而使得太阳能板能够以理想的状态输出，充分发挥性能。

英集芯IP2368是一款内置PD3.0快充协议，支持双向输入输出，支持2-6串电池组充电，具备100W输出功率的升降压控制器。芯片内部集成四管H桥驱动，集成协议功能，外围电路精简，应用简单。

英集芯IP2368内置四管H桥同步升降压开关管驱动，支持PD3.0、AFC、FCP等多种快充协议，可自动申请快充以最大功率充电，输入端支持5-20V电压，通过升降压电压转换，自动切换升压或降压，调节输出电压为多串电池组充电，还支持最大100W的反向放电输出，填补了多串大功率锂电池充电的市场空白。

英集芯IP2368支持使用2-6节串联的电池组，电池充满电压支持电阻设置，适配磷酸铁锂和三元锂电池，充分满足不同设备的电池种类。IP2368默认支持四灯电量指示，电池组初始容量可通过电阻配置，可实现精准的电量显示。采用QFN7*7mm-48封装，相比传统升降压方案更加节省空间。

英集芯IP5389是一颗内置USB PD快充协议、电量显示的双向同步升降压控制器，支持2到5串电池应用，使用单颗芯片搭配MOS管即可实现完整双向百瓦移动电源功能。实现常规移动电源中协议芯片、单片机和升降压控制器的功能，大大缩短开发和量产周期，节约成本。

英集芯IP5389支持USB-A、USB-C口、还支持Micro-USB接口和Lightning接口供电输入，全部接口支持快充。快充协议支持华为FCP、SCP，支持三星AFC，支持OPPO的VOOC，支持PD3.0快充协议，支持PPS，输出最高功率20V5A 100W，可实现全接口丰富的快充支持。

IP5389内置升降压控制器，通过驱动外置MOS管，支持双向升降压充放电，支持最大5A充电电流，并且支持自适应电流调节。支持2/3/4/5串电池，并且支持4.2、4.3、4.35、4.4V多种电池。芯片内置电量计，支持4颗LED电量指示，或88/188数码管电量显示，支持通过电阻设定电池容量，或学习电池电量，实现精准的电量显示。

充电头网总结

得益于英集芯多年快充移动电源的研发功底，芯片支持内置的输入功率限制，可以根据适配器的输出能力，动态调节输入功率。英集芯发挥研发优势，将输入功率限制功能拓宽至太阳能电池板输入，获取太阳能板最大输出功率，进一步拓宽产品应用场景，为清洁能源的储存利用，创造了方便的条件。

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