中国北京，2025年1月7日——在全球能源结构转型和可持续发展的大背景下，光伏产业作为可再生能源的主力军，正迎来前所未有的发展机遇。然而，光伏系统的安全性和可靠性问题也日益凸显，成为制约其进一步发展的关键因素。泰克科技与芯朋微深度合作，凭借前沿的测试测量技术和创新的理想二极管方案，为光伏快速关断器和优化器注入强劲动力，显著提升了系统的寿命和性能，为光伏产业的安全、高效和可持续发展提供了有力支撑。
应运而生的快速关断器和优化器
光伏系统在运行过程中，面临着诸多安全隐患和效率瓶颈。一方面，传统光伏组串在太阳光照下会持续带电，难以实现快速关断。一旦发生火灾等紧急情况，消防员在进行灭火救援时，存在极大的触电风险，无法有效保障人员安全，甚至可能造成生命危险。另一方面，光伏电池板的输出效率受到多种因素影响，如组件间的失配、阴影遮挡等，导致整体发电效率低下，无法充分发挥光伏系统的潜力。为了解决这些问题，快速关断器和优化器应运而生，成为光伏系统中不可或缺的关键组件。
快速关断器能够在紧急情况下迅速降低电压，将光伏电池板与电网断开连接，从而保障消防人员的安全，并为灭火救援创造有利条件。光伏优化器则通过最大功率点跟踪（MPPT）技术，实时监测和调整每块电池板的工作状态，使其始终处于最佳发电效率，有效提升整个光伏系统的发电量。然而，这些设备在实际应用中也面临着诸多挑战。传统的旁路二极管方案在大电流下压降升高，导致功耗增加、热量产生巨大，对系统的散热设计提出了严峻考验。同时，在高温高压环境下，传统二极管的可靠性大幅降低，漏电严重，影响了光伏系统的长期稳定运行。
图1.传统的旁路二极管使用的是肖特基二极管
芯朋微AP1790的理想二极管方案
为攻克上述难题，芯朋微推出了AP1790系列理想二极管控制器，凭借其创新的设计和卓越的性能，为光伏快速关断器和优化器带来了革命性的变革。AP1790通过控制外部MOSFET来模仿肖特基二极管，实现了超低正向压降，相较于传统肖特基二极管，其正向压降更低，有效降低了系统的功耗和热量产生，减少了散热设计的压力，延长了设备的使用寿命。在高温高压环境下，AP1790及其搭配的MOSFET展现出极高的可靠性，几乎实现了“零漏电”，确保了光伏系统在各种极端条件下的稳定运行，为系统的长期安全提供了坚实保障。
能量回收技术是AP1790的另一大亮点。在MOSFET体二极管导通时，能量回收电路开始运行，收集能量并将其存储于外部电容之中。当电池板串恢复正常时，存储的能量能够为MOSFET提供稳定的驱动电压，使其正常耐压，进一步提高了系统的效率和可靠性。这一技术的应用，不仅优化了能量的利用，还为光伏系统的高效运行提供了有力支持。
图2.理想二极管控制器组成部分
图3. 理想二极管工作示意图
芯朋微AP1790系列理想二极管控制器，通过控制外部MOSFET来模仿肖特基二极管，具有以下显著优势：
超低正向压降：与传统肖特基二极管相比，AP1790的正向压降更低，有效降低了系统的功耗和热量产生。
高温高压下的高可靠性：在高温高压环境下，AP1790及其搭配的MOSFET几乎“零漏电”，确保了系统的稳定运行。
能量回收技术：能量回收电路在MOSFET体二极管导通时运行，当电池板串恢复正常时，其能正常耐压，进一步提高了系统的效率和可靠性。
泰克科技的测试支持
泰克科技作为测试测量领域的领军企业，为芯朋微AP1790的开发和测试提供了全方位的技术支持。泰克的2651A大电流源表和MSO54B示波器等先进设备，确保了AP1790在不同负载和环境下的性能测试的准确性和可靠性。2651A大电流源表采用主动电流源模式，不受外部负载影响，在负载变化时电流可以保持恒定不变，有效避免了传统电源在负载切换时输出电流不稳定的问题，确保了测试结果的准确性，为工程师提供了可靠的测试数据支持。MSO54B示波器则凭借其12位的高分辨率和宽动态范围，能够精确测量MOSFET的导通电压和关断电压，帮助工程师准确评估AP1790在不同工作状态下的性能，为产品的优化和改进提供了有力依据。
泰克的源表家族还具备全面的耐压和漏电测试功能，可以轻松应对AP1790及其搭配的MOSFET的耐压和漏电测试，确保其在各种极端条件下的可靠性。这些设备的综合应用，为AP1790的性能验证和质量把控提供了坚实的技术保障，助力芯朋微不断提升产品的技术水平和市场竞争力。
稳定的电流输出：泰克2651A大电流源表采用主动电流源模式，不受外部负载影响，在负载变化时电流可以保持恒定不变，避免了传统电源在负载切换时输出电流不稳定的问题，确保了测试结果的准确性。
高精度的动态特性测试：泰克MSO54B示波器具有12位的高分辨率和宽动态范围，能够精确测量MOSFET的导通电压和关断电压，帮助工程师准确评估AP1790在不同工作状态下的性能。
全面的耐压和漏电测试：泰克的源表家族可以轻松应对AP1790及其搭配的MOSFET的耐压和漏电测试，确保其在各种极端条件下的可靠性。
成果与展望
在泰克科技的助力下，芯朋微AP1790在光伏快速关断器和优化器中的应用取得了显著成效。其低温升、高驱动电压、快速防反等特性，使得光伏系统的寿命和性能得到了大幅提升。
图4. 低温升（左图：AP1790搭配MOSFET 最高温度：72.8℃，右图：2x SBD并联 最高温度153℃）
在温升测试中，AP1790搭配外置MOSFET的最高温度仅为72.8℃，而传统的被动方案（两颗15150肖特基二极管并联）的温升超过150℃，充分展示了AP1790在散热性能方面的优越性。Cushion Start（热短路保护）功能在控制器启动时，通过分级启动的方式，大幅度降低了开机热量积累，仅为竞品的40%，有效防止了芯片过热，提高了系统的可靠性。
图5.AP1790开机热量积累时间大幅度优于国外竞品
高驱动电压设计满足了高压MOSFET的驱动电压要求，确保了MOSFET的稳定工作，降低了内阻RdsON的变化，进一步提升了系统的效率和可靠性。
图6.AP1790驱动电压为7.3V~6.3V，满足高压MOSFET的驱动电压要求。而市场竞争对手的驱动电压较低 （6V~5V），MOSFET的RdsON变化较大 （图中黄色为阳极到阴极的压降，在MOSFET工作时压差变化大）
快速防反功能则在阳极-阴极的电压差超过-20mV时，迅速关断拉低MOSFET的栅极，防止长时间的系统直通带来的可靠性风险，为系统的安全运行提供了有力保障。
通过示波器内置的测量结果直方图统计功能，可以对AP1790在一段工作时间内的脉冲宽度和周期进行统计，结果显示其在正常工作中（电流保持恒定），占空比以及周期基本维持不变，工作稳定性高，进一步印证了其在实际应用中的卓越性能。
未来，泰克科技将继续与芯朋微携手，不断推动技术创新，深化合作，致力于为光伏产业提供更加高效、可靠和安全的解决方案。双方将共同探索光伏系统在不同应用场景下的优化策略，推动光伏产业的技术进步和产业升级，助力实现绿色能源的广泛应用和碳中和目标的早日实现，为全球可持续发展贡献更大的力量。
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