引领新型能源应用模式，意法半导体打造混合能源系统方案

作为现代社会运转的基础，‌能源的重要性不言而喻。由于现代社会的发展消耗了大量的化石能源，导致环境污染、气候变暖等生态环境问题，能源转型迫在眉睫，如今，光储充一体化正逐渐成为这场能源革命的新焦点。光储充一体化是将光伏发电、电能存储和电动汽车充电相结合的一种新型能源应用模式，这将为能源的未来带来无限可能。

在2024年慕尼黑上海电子展上，意法半导体带来了一面能源展墙，展示ST为实现碳中和和可持续发展的储能及能源管理解决方案。这一整套混合能源系统，涵盖从发电和储能，到配电和用电的整个能源转换链。我们可以看到各种元器件和电气装置，包括太阳能板、电力线载波通信、微型逆变器、光伏逆变器、电池管理系统 (BMS)、双向储能系统和电动汽车充电系统。

与传统能源解决方案相比，意法半导体的新能源解决方案呈现的是光储充一体化的交互生态链，多余的能量存到电池，等电网需要时再回归电网。通过太阳能、电动汽车与电网以及负载之间的能量和信息互动，‌支持电网稳定运行，‌实现削峰填谷、‌虚拟电厂、‌聚合交易等应用场景。‌这一技术被认为是构建新型智慧电力系统的重要组成部分，‌能够成为分布式储能系统的重要保障。

能源展墙连连看，意法半导体谈差异化技术能力

整个系统采用了意法半导体最先进的第三代半导体的碳化硅MOS、增强型氮化稼、电气隔离栅极驱动器，以及高性能的MCU，可以大大提高整体系统的能源效率，减少能源损耗和碳排放，从而可以更好地帮助实现碳中和和可持续发展。意法半导体电源与能源技术创新中心资深应用工程师徐宗瑞先生介绍说：“意法半导体的储能及能源管理解决方案采用ST 8500用于电力线载波通讯，L9963用于BMS管理监测，用这样一些器件可以实现整个系统的能源交互，实现对新能源系统的有效控制和保护，在光储充三者一体化的生态系统中，互相配合地提升能源的利用率。”

值得一提的是，微型逆变器上使用的MasterGaN1L是一款先进的系统级功率封装器件，封装内部集成了栅极驱动器、控制器和功率晶体管，从而可以更好地优化驱动特性，减小栅极驱动器和氮化稼功率器件之间的距离，从而最大限度减少寄生效应和损耗，也有利于减小整体产品的尺寸。MasterGaN1L的工作温度范围为-40°C至125°C。集成的功率氮化稼具有150 mΩ的RDS(ON)和650 V漏源开路电压，而嵌入式栅极驱动器的高侧驱动供电可由集成式自举二极管轻松提供。MasterGaN1L其内的驱动集成有欠压锁定(UVLO)保护，互锁和过热保护(OTP)，保证氮化稼可以稳定、安全、高效运行，并且互锁功能可避免出现上下管共通的情况。而集成氮化稼功率管可以方便工程师进行简易化设计，更快助力产品开发。MasterGaN1L采用紧凑型9x9 mm QFN封装，无需任何辅助散热措施，仅靠PCB就可以散热。

而基于L9963E、L9963T和STM32G0B1的电池管理系统解决方案，主要特点是符合AEC-Q100标准的汽车多节电池监控和均衡，通过高精度的16 bit ADC和模拟电路设计可以检测和监控（最多14个电池）每个电池的电压、电流、温度，温度监控通过内部和外部有多通道NTC接口实现，具有电池过压/欠压检测和均衡欠压保护，通过菊花链可以连接多达31个设备，STM32G0B1通过隔离SPI接口L9963T完成对L9963E编程。

为了帮助设计工程师更好地解决问题，意法半导体提供了平台和开发工具。其中之一是eDesignSuite，这是一个帮助设计和模拟基于特定组件的电路的应用程序。它允许用户快速修改和试验以提出最佳解决方案。在方案设计过程中，ST eDesignSuite平台可以帮助客户快速选择合适的电力拓扑结构、半导体器件，包括开关管、芯片等。从而建立并确定初始平台的设计需求，同时在软件控制开发方面，意法半导体还会提供软件STM32CubeMX, STM32CubeMonitor, STM32CubeProgrammer等帮助客户选择合适的MCU，合理分配MCU的资源，帮助客户更好理解、调试和控制。意法半导体提供包括硬件设计和软件设计在内的一系列的软件开发工具、示意Demo等，帮助客户更快更好地完成产品的设计和开发。

机会留给有准备的人，意法半导体展现硬核实力

意法半导体是一家全球排名前列的半导体公司，借助其强大的实力可以提供先进的半导体器件，包括硅和碳化硅的功率晶体管、二极管、运算放大器，以及全系列控制器，许多分立和集成器件等，可实现比其他竞品，更高的效率，更好的可靠性和稳定性。在碳化硅方面，意法半导体有广泛的产品组合，从650V-1700V，以及即将推出的2000V产品。碳化硅器件已广泛应用在工业和汽车应用解决方案中，如光伏逆变器、汽车充电站、能源生成和储能系统，无论是主功率回路，还是辅助电源，都可以采用碳化硅的MOS和二极管来提升整体的性能。同时为了进一步扩大产能，满足日益增长的市场需求，意法半导体计划在意大利卡塔尼亚建立全球首个集8英寸碳化硅功率器件和模块制造、封装、测试于一体的一站式产业园。意法半导体在中国本土也成立了一家碳化硅合资晶圆制造厂，提出in China for China原则，持续夯实产品链，并坚定碳化硅的发展方向，提升产品和性能的竞争力。

在氮化稼方面，ST拥有全面的氮化稼产品组合，分立GaN和系统封装GaN，比如MasterGaN集成了栅极驱动和氮化稼晶体管，ViperGaN集成了反激控制器和氮化稼晶体管，从而可以更好的适应和推动未来和全球新能源领域的发展。对于更高压的氮化稼产品，也正在仔细研究横向结构，1200V氮化稼晶体管，以契合光伏逆变器高压的需求，在产能方面，意法半导体在法国图尔持续扩展氮化稼产品，以满足持续扩展的氮化稼市场。

那么意法半导体在储能技术领域探索了哪些创新路径，以应对能源转型的挑战？意法半导体多年来坚持对多种能源储存技术进行投资，通过招募储能专家，建立储能平台，并与国内制造商、分销商和高校设立联合实验室，无论是在汽车还是工业领域，都着力于碳化硅、氮化镓、高性能MCU等半导体器件的更好技术的开发和控制应用。目前意法半导体的储能方案可以覆盖6.6kW-50kW的功率等级，采用意法半导体最新的第三代半导体碳化硅MOS和高性能的MCU，保证储能系统能工作在更高的效率。意法半导体也将继续积极扩大在能源储存方面的投资， 逐步优化半导体性能，助力客户进行更高更好的发展。

在谈及对电动汽车充电市场的计划和面临的挑战时，徐宗瑞先生表示：凭借先进的碳化硅制造工艺和完全垂直整合的工艺链，意法半导体为广泛的电动汽车应用包括主驱逆变器、OBC、DC-DC转换、汽车充电站和电动压缩机等提供碳化硅器件，这显著提升了电动汽车的性能、效率和续航里程。在电动汽车充电方面，意法半导体提供完整的直流充电桩和储能解决方案，使用新一代的宽禁带半导体例如分立和ACEPACK封装的碳化硅MOS，意法半导体致力于提高充电功率等级和效率，以满足电动汽车充电市场不断发展的趋势，积极响应市场变化，确保半导体器件，包括碳化硅器件和MCU的可靠性和稳定性，并不断优化、创新新一代宽禁带半导体的性能，这对于满足电动汽车更高效率、更高功率密度、更快充电速度的要求至关重要。这也是意法半导体将面对的挑战和技术障碍。为此ST专门成立了电源与能源技术创新中心，并保持和广大厂商以及各高校密切沟通交流，不断探索和优化碳化硅器件的更好应用。

如今，光储充一体化作为一种创新的能源解决方案已逐渐崭露头角，拥有专注于第三代半导体的专业研发人员和全系列控制器MCU产品的意法半导体将持续投资并推动第三代半导体产业发展，加速全球新能源事业发展，并致力于成为全球半导体行业内的长期的合作伙伴。期待意法半导体引领着我们走向一个更加清洁、高效、可持续的能源未来。