先積產(chǎn)品在儲能系統(tǒng)領域的應用

儲能市場持續(xù)高速發(fā)展。在全球主要國家追求碳中和及能源自主可控的大背景下，儲能作為光伏和風電產(chǎn)業(yè)的最強輔助，成為新興電力系統(tǒng)中不可或缺的一環(huán)。根據(jù)中關村儲能產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟（CNESA）數(shù)據(jù)顯示，截至 2022 年底，全球已投運儲能項目累計裝機容量達到 237.2 GW，同比增長 13%，其中全球新增投運電力儲能項目裝機規(guī)模 27.8GW，同比增長 52%；我國累計儲能裝機量達到 59.4 GW，同比增長 37%，約占全球比重的 25%,較前一年上升 4 個百分點，其中 2022 年新增裝機16.1 GW，同比高增 109%，國內(nèi)儲能行業(yè)快速發(fā)展。根據(jù) CNESA 的不完全統(tǒng)計，截至 2023 年 9 月底，中國已投運電力儲能項目累計裝機規(guī)模 75.2GW，同比增長50%，2023 年前三季度，新增投運電力儲能項目裝機規(guī)模 15.8GW，同比增加 74%，2024 年儲能行業(yè)有望延續(xù)高景氣度。

近年來，隨著光儲系統(tǒng)核心器件技術持續(xù)增強，智能化水平不斷提升，對模擬芯片性能也提出了更高的要求。為更好適配光儲系統(tǒng)的高要求，先積集成進行了深度布局，為光儲充系統(tǒng)提供一站式半導體解決方案，包括運放、LDO、基準、比較器、數(shù)據(jù)轉換器等豐富的產(chǎn)品組合。

BMS的精密測量

為了準確估算電池電量，充分利用電池能量，精確地檢測電池的電流和電壓在儲能系統(tǒng)中就非常有必要。還有電池充電放電電流范圍，特別是磷酸鐵鋰的充放電曲線具有很寬的范圍，極小的測量誤差也會帶來大的系統(tǒng)差異。而為了提高電池利用效率，不能用很大的采樣電阻，這就決定了需要有低失調(diào)運算放大器。

LTC855x和LTC833x是先積低功耗零飄運放，130dB 高共模抑制比，非常合適電池系統(tǒng)電流采集。接近零的溫度漂移在高增益時也能滿足低誤差要求。

LTC855x 主要參數(shù)

±8 μV (maximum) VOS with a Drift of ±40 nV/℃ (maximum)

AVOL: 112 dB (minimum, VDD = 5.5V)

PSRR: 112 dB (minimum, VDD = 5.5V)

CMRR: 112 dB (minimum, VDD = 5.5V)

Vn: 0.45 μVPP (typical, f = 0.1 to 10 Hz)

1.5 MHz Bandwidth and 1.2 V/μs Slew Rate

Settling Time to 0.1% with 1V Step: 1.2 μs

Overload Recovery Time to 0.1%: 35 μs

Micro-Power 125 μA per Amplifier and 1.8 V to 5.5 V Wide Supply Voltage Range

溫度范圍: ?40℃ to +125℃

LTC833x 主要參數(shù)

最大輸入失調(diào)電壓：± 15 μV

AVOL: 112 dB (minimum, VS = 5.5V)

PSRR: 112 dB (minimum, VS = 5.5V)

CMRR: 112 dB (minimum, VS = 5.5V)

Vn: 1.1 μVPP (typical, f = 0.1 to 10 Hz)

350 kHz Bandwidth and 0.22 V/μs Slew Rate

Settling Time to 0.1% with 1V Step: 6 μs

Overload Recovery Time to 0.1%: 55 μs

靜態(tài)電流：26 μA

溫度范圍: ?40℃ to +125℃

為了精確采集，除了降低輸入失調(diào)，也要提高ADC精度，先積提供LTD211x 16bi Δ-Σ ADC ，LTD226x 24bitΔ-Σ ADC。另外精度高的參考電壓也是不可缺少的一環(huán)，LTR30/33電壓基準，高精度，低溫漂，補充了這方面的需求。

LTD226x 主要參數(shù)

低噪聲：30 nVRMS @20SPS，Gain=128

高精度：2 ppm 積分線性誤差

多通道：5單端/3差分（LTD2260）；10單端/5差分（LTD2261）

高轉換速率：2.5 to 40k SPS

集成高精度基準：2 ppm/℃

50Hz/60Hz工頻陷波

PGA、基準輸出電壓閾值監(jiān)控

集成兩路獨立精密電流源

集成高精度溫度傳感器

傳感器斷路檢測

4路GPIO

LTR30/33xx 主要參數(shù)

可選輸出電壓: 1.25 V, 2.048 V, 2.5 V, 3.0 V, 3.3 V, 4.096 V

初始精度: ±0.1% (maximum)

低溫漂: 20 ppm/?C (maximum)

輸出噪聲: 15 μVPP/V

供電電壓: 2.7 to 5.5 V

靜態(tài)功耗: < 500 μA

啟動時間: < 400 μs

工作溫度: ?40 to 125?C

Output Current: ±5 mA

02

BMS的供電設計

BMS有MCU，信號調(diào)理芯片，通信芯片等。為了信號調(diào)理電路有干凈的電源，通常第一級用DCDC將高電壓降到稍低電壓，再用LDO穩(wěn)壓到5V或者3.3V，這里就要求LDO具有低噪聲，高電源抑制比的特性。在某些場合為了降低待機功耗，工作模式用DCDC供電，待機模式，關閉主供電，切換到LDO高壓降到低電壓給MCU供電。LTP3559A，其耐壓45V，2.5μA功耗，60dB PSRR就能滿足這些要求。1%的輸出精度也能為比較電路提供穩(wěn)定參考。

LTP3559A 主要參數(shù)FEATURES

寬電壓輸入 : up to 45 V

輸出電流: 350 mA

可選固定輸出: 1.8 V, 2.5 V, 3.0 V, 3.3 V, 3.6 V, and 5.0 V

靜態(tài)電流 : 2.6 μA Typically

短路電流: 150 mA

線性度 : 0.01%/V Typically

03

逆變器

逆變器是儲能系統(tǒng)重要一部分。模擬鏈路上需要采集諸如母線，電子電力器件等的電流和電壓數(shù)據(jù)。LTA2904，LTA2901/3為業(yè)界提供高性價比通用運算放大器和比較器，用于電流采樣信號調(diào)理，保護指示等。如果需要快速的保護響應，先積提供了4ns推挽輸出比較器LTA677x。

LTA2901/3 主要參數(shù)FEATURES

1.2μs 群延遲（±50mV 過驅電壓）

軌對軌輸入/輸出，兼容TTL/CMOS電平輸出

支持2.5V~36V (±1.25~±18V) 供電方式

兼容LM2903, LM2901等

低靜態(tài)電流 250μA/CH

靈活的封裝形式: SOT23-5/SOIC-8/MSOP-8/TSSOP-8/DFN3*3-8L/SOIC-14/TSSOP-14

LTA677x 主要參數(shù)FEATURES

4ns 傳輸延時(100-mV Overdrive)

軌對軌輸入輸出

帶關閉功能(LTA6771)

供電電壓Supply voltage : 2.7 V to 5.5 V

兼容Replacement for TLV3501, TLV3502

小封裝Small packages: available in SOT23-5L,SC70-5L,SOT23-6L,SOIC-8L,SOT23-8L,MSOP-8L

低功耗Low supply current : 3mA

先積數(shù)據(jù)轉換產(chǎn)品GP9303和GP8101還提供另一種低成本隔離電壓采樣思路。GP9303為模擬轉PWM專用APC芯片，將模擬信號轉化成PWM經(jīng)過光耦隔離由MCU IO采集PWM，減少占用用ADC資源。

GP9303為模擬轉PWM專用APC芯片，將模擬信號轉化成PWM經(jīng)過光耦隔離由MCU IO采集PWM，減少占用用ADC資源。

APC系列中GP9303M將PWM信號高頻調(diào)制后輸出，可以靈活用于不同隔離方式。如下圖。

GP9303M將模擬信號VIN轉換成調(diào)制的PWM信號，經(jīng)過電容或變壓器隔離傳輸后，GP6200將信號還原成PWM輸出。

此方案PWM信號的傳輸沒有任何失真，確保批量的一致性。

GP6300提供一路頻率驅動信號輸出，通過變壓器產(chǎn)生一個反激電源，給GP9303M供電。省去了額外的隔離電源。

電氣隔離性能取決于Y電容和變壓器，可以做到非常高的隔離電壓。

GP9303 主要參數(shù)FEATURES

將0V到5V的模擬電壓輸入，線性轉換成0%-100%占空比的PWM信號輸出。

GP9303M將0V到5V的模擬電壓輸入，線性轉換成0%-100%占空比的PWM信號，并且將PWM信號高頻調(diào)制后輸出，應用于電容隔離方案。

輸入信號兼容0V-5V

輸出PWM信號的頻率范圍: 1Hz to 1MHz

輸出PWM信號高電平：5V

最大PWM占空比誤差：< 1% （0.5%、0.1%）

PWM占空比線性度誤差 <0.5%（0.2%、0.1%）

電源電壓：8V - 40V

功耗：<5mA

啟動時間：<2ms

工作溫度：-40°C to 85°C、-40°C to 125°C

GP8101 主要參數(shù)FEATURES

GP8101將0%-100%占空比的PWM信號輸入，線性轉換成0-5V或者0-10V的模擬電壓輸出。

GP8101M將0%-100%占空比的高頻調(diào)制后的PWM信號輸入，線性轉換成0-5V或者0-10V的模擬電壓輸出。此芯片需要與高頻調(diào)制APC芯片（GP9301M、GP9303M等）同時使用，用于模擬信號的電容隔離，或者變壓器隔離。

輸入信號范圍0%-100%

輸入PWM信號的頻率范圍: 50Hz to 50KHz（小于50Hz請聯(lián)系先積）

輸入PWM信號高電平：3.0V-5.5V

輸出電壓誤差：< 1% （0.5%）

輸出電壓線性度誤差 <0.5%（0.2%）

電源電壓：10V - 15V

功耗：<2mA

啟動時間：<2ms

工作溫度：-40°C to 85°C