Fungsi inverter penyimpanan energi tidak hanya bermanfaat untuk meningkatkan efisiensi dan stabilitas operasional sistem penyimpanan energi, tetapi juga berfungsi sebagai platform informasi untuk berbagai transmisi informasi, pemrosesan, dan interaksi manusia-mesin secara real-time di seluruh sistem penyimpanan energi. , menjadikannya peralatan yang penting.
Inverter adalah jantung dari penyimpanan energi. Fungsi utama inverter penyimpan energi adalah mengubah daya DC menjadi daya AC yang diperlukan untuk kehidupan sehari-hari, dan komponen inti yang mencapai fungsi ini adalah semikonduktor daya (seperti IGBT dan MOSFET).
Semikonduktor daya ini dapat berpindah ribuan atau bahkan puluhan ribu kali per detik, dan kemudian mengontrol perubahan rangkaian melalui sinyal untuk mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik sinusoidal.
Melalui analisis statistik perusahaan inverter terkenal seperti Sunac Power, Gudewei, dan Jinlang Technology, komponen struktural menyumbang 23% dari biaya, IGBT dan MOS menyumbang 20% dari biaya, komponen magnetik menyumbang 17% dari biaya. , dan sirkuit terpadu chip menyumbang 10% dari biaya. Diantaranya, IGBT, chip sirkuit terpadu, kapasitor, sensor, papan PCB dan produk inverter lainnya termasuk dalam bidang elektronika daya.
Terlihat bahwa perangkat elektronika daya menyumbang 46% dari biaya inverter dan merupakan komponen utama.
Oleh karena itu, perlu dicatat bahwa perangkat semikonduktor yang digunakan dalam inverter penyimpanan energi termasuk IGBT, transistor MOS, MCU, chip manajemen daya, kapasitor, papan PCB, dll. Diantaranya, IGBT, transistor MOS, dan IC manajemen daya memiliki proporsi yang tinggi. dan jumlah besar dalam inverter penyimpanan energi, dan merupakan perangkat penting.
Dapat diprediksi bahwa dengan meningkatnya kemakmuran penyimpanan energi, permintaan perangkat semikonduktor pada inverter akan meningkat, yang merupakan peluang besar bagi perusahaan perangkat semikonduktor untuk menata pasar penyimpanan energi di masa depan.
1.IGBT
Fungsi utama IGBT di bidang penyimpanan energi adalah transformasi tegangan, konversi frekuensi, konversi arus bolak-balik, dll. Ini adalah perangkat yang sangat diperlukan dalam aplikasi penyimpanan energi.
IGBT adalah perangkat semikonduktor daya penggerak tegangan komposit yang dikontrol sepenuhnya yang terdiri dari BJT (Bipolar Transistor) dan MOS (Insulated Gate Field Effect Transistor), yang menggabungkan keunggulan impedansi masukan tinggi MOSFET dan penurunan tegangan konduksi GTR yang rendah. IGBT adalah komponen inti untuk konversi dan transmisi energi, yang umumnya dikenal sebagai "CPU" perangkat elektronik daya.
Lanskap kompetitif IGBT
Karena tingginya persyaratan desain dan proses IGBT, serta kurangnya bakat teknis terkait IGBT, landasan proses yang lemah, dan terlambatnya industrialisasi perusahaan di Tiongkok, pasar IGBT telah lama dimonopoli oleh perusahaan multinasional besar asing.
Sejak tahun 2015, tingkat swasembada IGBT di Tiongkok telah melampaui 10% dan secara bertahap meningkat. Tingkat swasembada IGBT Tiongkok diperkirakan akan mencapai 40% pada tahun 2024. Berdasarkan persyaratan domestikasi komponen inti yang diusulkan dalam kebijakan nasional terkait, substitusi dalam negeri telah menjadi tren perkembangan industri IGBT dalam negeri.
Saat ini, pasar IGBT dalam negeri sebagian besar didominasi oleh pabrikan luar negeri seperti Infineon, Mitsubishi Electric, dan Fuji Electric. Tiga perusahaan teratas dalam pangsa pasar IGBT Tiongkok adalah Infineon, Mitsubishi Electric, dan Fuji Electric. Diantaranya, Infineon memiliki proporsi tertinggi yaitu 15,9%.
2. Transistor MOS
MOSFET adalah jenis FET dengan gerbang berinsulasi, dimana tegangan menentukan konduktivitas perangkat. Penemuan MOSFET adalah untuk mengatasi kelemahan FET, seperti resistansi pengurasan yang tinggi, impedansi masukan yang moderat, dan pengoperasian yang lambat. Jadi MOSFET bisa disebut sebagai bentuk lanjutan dari FET.
MOSFET biasanya digunakan untuk mengalihkan atau memperkuat sinyal. Kemampuan untuk mengubah konduktivitas dengan tegangan yang diberikan dapat digunakan untuk memperkuat atau mengalihkan sinyal elektronik.
MOSFET adalah transistor yang paling umum di sirkuit digital saat ini, karena chip memori atau mikroprosesor mungkin berisi ratusan atau jutaan transistor.
Karena kemampuannya untuk membuat semikonduktor tipe-p atau tipe-n, transistor MOS pelengkap dapat digunakan untuk membuat rangkaian sakelar dengan konsumsi daya yang sangat rendah dalam bentuk logika CMOS.
Di sirkuit digital dan analog, MOSFET sekarang lebih umum daripada BJT.
3. Chip manajemen daya
Chip manajemen daya adalah chip dalam sistem perangkat elektronik yang bertanggung jawab atas konversi, distribusi, deteksi, dan pengelolaan energi listrik lainnya. Terutama bertanggung jawab untuk mengidentifikasi amplitudo catu daya CPU, menghasilkan gelombang torsi pendek yang sesuai, dan menggerakkan keluaran daya dari rangkaian berikutnya.
Beberapa chip manajemen daya utama adalah chip dual in-line, sementara yang lain adalah paket pemasangan di permukaan. Diantaranya, chip seri HIP630x merupakan chip manajemen daya klasik yang dirancang oleh perusahaan desain chip terkenal Intersil.
Mendukung catu daya dua/tiga/empat fase, mendukung spesifikasi VRM9.0, rentang keluaran tegangan 1,1V-1,85V, dapat menyesuaikan keluaran untuk interval 0,025V, saklar frekuensi hingga 80KHz, dan memiliki karakteristik catu daya besar, riak kecil, dan resistansi internal rendah. Ini justru dapat menyesuaikan tegangan catu daya CPU.
Chip manajemen daya yang umum mencakup HIP6301, IS6537, RT9237, ADP3168, KA7500, TL494, dll.
Semua perangkat elektronik memiliki catu daya, tetapi sistem yang berbeda memiliki persyaratan catu daya yang berbeda. Untuk memaksimalkan kinerja sistem elektronik, perlu dipilih metode manajemen daya yang paling sesuai.
Cakupan manajemen daya cukup luas, termasuk konversi energi individual (terutama DC ke DC, yaitu DC/DC), distribusi dan deteksi energi individual, serta sistem yang menggabungkan konversi energi dan manajemen energi.
Sejalan dengan itu, klasifikasi chip manajemen daya juga mencakup aspek-aspek ini, seperti chip daya linier, chip referensi tegangan, chip daya sakelar, chip driver LCD, chip driver LED, chip pendeteksi tegangan, chip manajemen pengisian baterai, dll.
4. papan PCB
Papan sirkuit tercetak, disingkat PCB, juga dikenal sebagai papan sirkuit tercetak, papan sirkuit tercetak, papan sirkuit tercetak.
Pola konduktif yang dibentuk oleh rangkaian pencetakan, komponen cetakan, atau kombinasi keduanya pada suatu substrat isolasi menurut desain yang telah ditentukan biasanya disebut rangkaian tercetak, sedangkan pola konduktif yang menyediakan sambungan listrik antar komponen pada substrat isolasi disebut pola tercetak. sirkuit.
Struktur produk tersegmentasi
Saat ini, produk subdivisi papan sirkuit cetak di Tiongkok terutama mencakup enam jenis: papan multilayer, papan fleksibel, HDI (papan interkoneksi kepadatan tinggi), papan dua sisi, panel tunggal, dan substrat pengemasan.
Data menunjukkan bahwa papan multi-lapis menyumbang proporsi terbesar dari produk papan sirkuit cetak tersegmentasi di Tiongkok, mencapai 45,97%, jauh melebihi produk lainnya; Berikutnya adalah soft board, menyumbang 16,68%; Proporsi IPM sebesar 16,59%. Selain itu, proporsi panel dua sisi, panel tunggal, dan substrat kemasan masing-masing sebesar 11,34%, 6,13%, dan 3,29%.
5.MCU
Chip MCU mengacu pada unit mikrokontroler (MCU), juga dikenal sebagai mikrokomputer chip tunggal atau mikrokontroler. Ini mengurangi frekuensi dan spesifikasi unit pemrosesan pusat dengan tepat, dan mengintegrasikan antarmuka periferal seperti memori, penghitung, USB, konversi A/D, UART, PLC, DMA, dan bahkan sirkuit driver LCD pada satu chip untuk membentuk level chip komputer, yang dapat melakukan kombinasi kontrol berbeda untuk skenario aplikasi berbeda. Oleh karena itu, chip MCU adalah chip mikrokontroler.
Dalam hal pemasok MCU, banyak produsen inverter akan menggunakan MCU seri C2000 TI. Kini, dengan munculnya inverter mikro, beberapa produsen juga mulai menggunakan MCU bit inti 32-Arm untuk kontrol utama.
Oleh karena itu, pemasok utama MCU antara lain pabrikan luar negeri seperti TI, NXP, ST, Microchip, Infineon, Renesas, serta pabrikan dalam negeri seperti Zhaoyi Innovation.
6. Sensor
Dalam inverter penyimpan energi, penting untuk mendeteksi arus dan memilih sensor arus yang sesuai. Kita dapat membagi deteksi arus menjadi beberapa rentang.
1) Mendeteksi arus DC atau AC mulai dari 5A hingga 70A.
Sensor arus Hall berbasis chip, seperti IC sensor arus CH701, umumnya digunakan untuk mendeteksi arus DC atau AC mulai dari 5A hingga 50A. Mereka adalah solusi ekonomis dan akurat untuk penginderaan arus AC atau DC dalam sistem industri, otomotif, komersial, dan komunikasi. Kemasan kecil adalah pilihan ideal untuk aplikasi dengan ruang terbatas, sekaligus menghemat biaya dengan mengurangi area papan sirkuit. Aplikasi yang umum mencakup kontrol motor, deteksi dan manajemen beban, peralihan catu daya, dan perlindungan kesalahan arus lebih.
2) Mendeteksi arus DC atau AC mulai dari 50A hingga 200A.
Sensor arus tipe penyisipan langsung dapat dipilih
CH704 adalah chip penginderaan arus terintegrasi terisolasi yang dikembangkan khusus untuk aplikasi deteksi arus tinggi. CH704 memiliki resistor konduktor primer bawaan sebesar 0,1 m Ω, yang secara efektif mengurangi pemanasan chip dan mendukung deteksi arus tinggi: ± 50A, ± 100A, ± 150A, ± 200A. Ini mengintegrasikan sirkuit kompensasi suhu unik secara internal untuk mencapai konsistensi chip yang baik dalam kisaran suhu penuh -40 hingga 150 derajat. Chip telah dikalibrasi untuk sensitivitas dan tegangan keluaran statis (arus nol) sebelum meninggalkan pabrik, memberikan akurasi tipikal ± 2% pada seluruh rentang suhu.
3) Mendeteksi arus DC atau AC di atas 200A hingga 1000A.
Linear Hall dan cincin magnet dapat digunakan, dan sensor Hall yang dapat diprogram dapat digunakan untuk mencapai deteksi arus hingga 1500A.
Misalnya, chip Hall linier CHI612 yang dapat diprogram mendukung catu daya tunggal 5V. lebar pita 120kHz,<3us response time, programmable 0.8-24 mV/G, 2% accuracy can be achieved within the full temperature range of -40 to 150 degrees. The chip completes the calibration of static (zero current) output voltage before leaving the factory.