電子發燒友網報道（文/吳子鵬）清潔、可再生、資源分布廣泛，這些特征優勢讓光伏在全球新能源領域的重要性日益凸顯。它不僅是實現碳中和目標的關鍵路徑之一，隨著成本持續下降和技術進步，也已成為全球能源結構轉型的核心支柱。根據 IEA（International Energy Agency）的統計數據，2024 年全球新增光伏裝機容量超過 550GW，同比增長近 30%；其中，中國新增光伏裝機容量為 277GW，占全球新增光伏裝機總量的 65%。

在光伏系統中，半導體技術的價值在于確保系統高效、穩定地將太陽能轉換為電能，并實現能量的存儲與分配，貫穿發電、轉換、儲能、監控、通信等每一個環節。作為一家高性能高可靠性模擬及混合信號芯片公司，納芯微的產品矩陣覆蓋光伏逆變器系統幾乎所有功能模塊，且在客戶實際產品中得到了系統級應用的檢驗。納芯微技術專家徐文哲表示：“提供全棧式解決方案是納芯微布局光伏市場的第一階段，在此基礎上，公司攜手客戶開展系統級與器件級的深度聯合創新，并以穩健的供應鏈戰略與韌性保障為支撐，助力客戶技術突破、賦能全球光伏產業高質量發展。”

光伏市場洞察與系統構成

目前，光伏是全球新能源發電市場的主流，其增長趨勢持續推動可再生能源滲透率上升，并將傳統能源在能源結構中的占比壓至歷史低位。歐洲光伏產業協會（SolarPower Europe）在《全球光伏市場展望 2025-2029》報告中指出，從全球電力結構來看，光伏在過去三年中幾乎實現市場份額翻番，達到全球電力裝機總量的 7%。

徐文哲透露：“納芯微作為光伏芯片的核心供應商，已與多家光伏客戶達成深度合作。鑒于客戶對系統級降本的強烈需求，納芯微不斷創新，持續推出適應客戶系統需求的產品，助力客戶提升系統競爭力。此外，在深耕國內市場的基礎上，納芯微也積極與光伏客戶共同開拓海外市場。面向海外不同地區的不同法規要求，納芯微充分發揮產品和技術多元化的優勢，可提供不同組合的解決方案來適配客戶的各種需求。”

從能量環節來看，光伏發電主要由光伏板、功率與電子系統和電網 / 負載三個部分構成。作為系統中樞，功率與電子系統負責將光伏板產生的直流電轉換為可用形式，并實現能量的高效管理。

隨著系統集成度提升，光伏逆變器已經成為功率與電子系統的核心載體，其硬件結構通常由 DC-DC（升壓 / MPPT）和 DC-AC（逆變）兩個核心環節組成。MPPT 是光伏逆變器特有的重要功能，通過將光伏板的工作狀態控制在最大功率點處，能夠在同等的光照條件下獲得更多的電能。

另外，光儲一體機是當下熱門產品。不過，其系統結構和光伏逆變器基本一致，僅僅是在光伏逆變器基礎上，增加了一個用于與電池傳遞能量的雙向DC-DC模塊，以及與電池包進行通信的接口。

光伏逆變器市場格局和發展趨勢

光伏系統主要有以下三種類型的逆變器：

• 微型逆變器（Micro Inverter）：每個光伏組件配備一個獨立的微型逆變器，呈現光伏板：MPPT 功能：逆變功能為 1:1:1 的配置。
• 組串式逆變器（String Inverter）：多個光伏組件串聯成組串，接入一臺逆變器，一個逆變環節可能對應多個光伏串的 MPPT。
• 集中式逆變器（Central Inverter）：多組光伏組串并聯后接入一臺逆變器，要么僅有一個 MPPT，要么不設置 MPPT。

圖源：納芯微

不難看出，從微型到組串再到集中式逆變器，光伏板的控制精細化程度逐漸降低，適用于不同場景：戶用領域通常選用微型和組串式逆變器；商業類、工商儲場景多采用組串式逆變器；大型發電站則根據實際情況，選擇組串式或集中式逆變器。從功率的角度來看，戶用領域通常采用 50 千瓦以下的組串式逆變器，1 千瓦以下則以微型逆變器更常見；工商類發電場景多使用 8 千瓦至 150 千瓦的組串式逆變器；大型光伏電站會使用高達 300 千瓦至 350 千瓦的組串逆變器設備，而集中式逆變器單體功率可達兆瓦級。

由于單位功率成本低于微型逆變器，且能夠打造多路 MPPT 以適應不同朝向、傾角的組串配置，并易于擴容，組串式逆變器已經成為市場占比最高的逆變器。據 GMS（Global Market Insights）和 CPIA 數據顯示，組串式系統在全球所有光伏逆變器系統中占比達 65%，在中國更是高達 80%。

從不同應用場景的實際案例來看，戶用、工商類和大型光伏逆變器接入的光伏串數量差異明顯，分別為 4 串、20 串和 30 串左右，呈遞增趨勢，但每個逆變器中的 MPPT DC-DC 上的串數變化不大。隨著逆變器功率的提升，每個 MPPT DC-DC 的功率值也相應增加，從大約 3 千瓦增加到 20 千瓦，甚至在大型應用中可達 30-50 千瓦。另外，戶用場景使用 2 個 MPPT，工商和大型場景中 MPPT 數量最多可達 16 個，MPPT 數量越多，對半導體產品的需求也就越大。

如果從 MPPT DC-DC 以及逆變 DC-AC 的核心拓撲角度分析，不同拓撲會導致功率器件數量差異，進而影響功率器件和驅動數量的選擇。兩電平和三電平拓撲的博弈就非常典型，許多產品采用三電平拓撲以降低單個器件的應力與損耗，現有的 DC-AC 逆變環節采用三電平拓撲結構的功率器件驅動路數可達到 12 路到 18 路。不過，三電平拓撲使系統更為復雜，得益于 SiC 碳化硅器件低開關損耗和高耐壓的優勢，有些光伏逆變器產品選擇回歸兩電平拓撲，以簡化電路、減小系統體積。

此外，還有一個關鍵因素不容忽視，即光伏逆變器系統的母線電壓在持續攀升。原因主要有兩點：其一是光伏板能力不斷增強，輸出能力和轉化率持續提升，電壓更高、功率更大的光伏板不斷涌現；其二是根據功率公式（功率 = 電壓 × 電流），假設功率不變，電壓升高意味著電流減小，從而降低了整個導線上的損耗，也可降低導線成本，這與中國高壓電網系統降低損耗的做法相契合。

徐文哲指出：“隨著光伏逆變器母線電壓提升，光伏逆變器客戶將面臨新的設計挑戰。比如，絕緣需求增大，系統整體的爬電距離就需要提升，而常規爬電距離的芯片往往難以滿足安全標準；同時，安規方面也會提出更高的要求，需要性能更強的隔離器件；此外，電壓提升還會導致系統內 EMI 問題更加突出，這一指標很難量化，納芯微在積極配合客戶在實際案例中做測試。”

解讀納芯微完整光伏產品矩陣

光伏逆變器的市場容量和系統結構決定了，其對半導體器件有著積極巨大的帶動作用，系統內功率、控制、感知、通信、電源及保護等功能單元均是以半導體器件為基石。

徐文哲表示：“納芯微的產品矩陣已經覆蓋光伏逆變器系統幾乎所有功能模塊。納芯微不僅為光伏逆變器提供性能領先的半導體器件，也提供完整的系統級解決方案與系統級 demo，可以從系統角度更好幫助客戶進行方案設計與開發，幫助他們提升開發效率，提高系統級競爭力。”

納芯微組串式光伏逆變器產品布局，圖源：納芯微

系統控制

在系統控制環節，納芯微 NSSine?系列實時控制 MCU 是極具市場競爭力的產品，已有三款工規版本產品 NS800RT5039、NS800RT5049 和 NS800RT3025 進入量產階段，可精準實現光伏逆變器 MPPT 控制、儲能系統雙向 DC/AC 轉換以及電池管理系統（BMS）的精準監測，提升能源轉換效率與系統穩定性。其 Cortex M7 內核，配合自研的 eMath 浮點數學運算加速核能夠高效運行 MPPT 算法；100 皮秒的 PWM 控制，能夠充分發揮寬禁帶半導體器件的性能優勢。

納芯微 NSSine?系列實時控制 MCU 采用全國產供應鏈，充分保障系統供應鏈安全。和目前市場主流實時 MCU 相比，不僅在性價比上具有優勢，還針對應用做了專門的性能與外設適配，適用于光伏逆變器等實時控制場景，幫助光伏客戶應對嚴苛的成本挑戰，并實現系統產品力提升。目前，該產品已導入多個主要光伏逆變器客戶。

功率與驅動

功率與驅動是光伏逆變器能量轉換功能的核心，主要需要功率器件與對應的柵極驅動器。

在功率器件方面，納芯微已布局 1200V SiC 二極管與 MOSFET 產品 ——NPD0x0N120A 為 1200V SiC 肖特基二極管，提供 10A、20A、30A、40A 多種電流規格，在單 / 三相 PFC、隔離 / 非隔離 DC-DC 中具備高效率表現；NPC0x0N120A 為 1200V SiC MOSFET，具備優異的 R (DSon) 溫度穩定性、高速開關能力及可靠性，覆蓋 80mΩ、60mΩ、40mΩ、22mΩ 等規格，滿足高壓、高性能、高可靠性應用需求。

在柵極驅動器方面，納芯微單通道隔離驅動 NSI6601/NSI6601M，光耦兼容的隔離單管驅動 NSI6801/NSI6801M 是隔離式單通道柵極驅動器。其中，納芯微 NSI6801 提供多種驅動能力輸出的版本，最大支持到 5A 驅動輸出，簡化外圍電路設計；采用雙電容增強隔離技術，可以 PIN to PIN 兼容光耦隔離驅動，并提供更強的隔離性能；依托納芯微獨特的 AdaptiveOOK? 編碼技術，可將 CMTI 提升至 200kV/μs。NSI6801 是目前納芯微在光儲市場應用最廣泛、出貨量最大的驅動產品，累計出貨已超 3 億顆。

此外，納芯微的隔離驅動系列產品還有帶米勒鉗位功能的 NSI6801M 和帶 DESAT 保護功能的 NSI68515，能更好適配第三代半導體 SiC 的應用，提升大功率光伏逆變器產品的可靠性。

采樣電路

采樣確保了系統正確、安全運行，主要涉及各類電流、電壓采樣與信號調理電路，納芯微提供的方案包括但不限于：

• 霍爾電流傳感器如 NSM201X 系列，基于霍爾效應，支持最高達 ±200A 的隔離電流測量，并提供多種封裝與帶寬配置，可廣泛應用于光伏系統的不同環節，包括組串式逆變器 DC 側 MPPT 控制及逆變電流檢測等多種場景。
• 隔離放大器如 NSI1400，采用電容隔離技術，實現輸入輸出完全隔離，適用于高壓環境下的分流電阻式電流采樣。
• 電壓采樣如 NSI1312x 系列，提供高達 5000Vrms 的隔離能力，具備低溫漂、高精度等優異特性。其代表產品 NSI1312S 還提供單端輸出，能夠直接連接 MCU 的 ADC 接口，無需外置運放，兼顧系統性能與成本優化。
• 信號調理如 NSOPA 系列通用運算放大器，廣泛應用于電壓、電流與溫度等信號的放大與濾波，提升系統整體精度與抗干擾能力。
• 溫度檢測如 NST235 系列，具備 ±2.5℃以內的高精度，其 AB 類輸出驅動器可直驅高達 1000pF 電容負載，方便與 ADC 接口對接，是熱敏電阻的理想替代方案。

通信與接口

通信與接口電路實現系統與外部設備信息交互，納芯微提供兩類解決方案：非隔離通信芯片搭配數字隔離器，以及集成隔離的通信接口產品。

在非隔離通信器件方面，納芯微提供 CAN 收發器 NCA1042B、NCA1043（B）和 RS485 收發器 NCA3176，可搭配數字隔離器使用，適應多種設計需求。在集成隔離器件方面，納芯微提供隔離 CAN 收發器 NSI1042、NSI1050，以及隔離 RS485 收發器 NSI83085、NSI83086、NSIP83086；納芯微最新推出的集成隔離電源的 CAN/RS485 收發器 NSIP9042/NSIP93086，通過將數字隔離器、隔離電源、通信接口三合一，顯著降低 PCB 面積。

另外，作為配套隔離器件，納芯微推出的 NSI824x 系列四通道數字隔離器已通過 UL1577 安全認證，具備多種絕緣耐壓等級（3kVrms、3.75kVrms、5kVrms 與 8kVrms）。

電源管理

電源管理通過反激、Buck、LDO 等電路，將高電壓轉化為控制與采樣等系統可以接受的電壓，確保整個系統的正常運行。納芯微提供多款高性能電源方案，覆蓋從主控供電到接口待機等各類需求。其中，NSR284x 系列電流模式 PWM 控制器適用于反激拓撲，具備出色的穩定性與效率。NSR10A01 系列異步降壓轉換器輸入電壓范圍達 9V–100V，特別適用于 48V 電池系統，在光伏儲能應用中表現優異。

保護與其他

絕緣檢測是光伏系統中的一個重要保護功能，通過檢測光伏逆變器系統的對地絕緣電阻，確保系統處于安全運行狀態。納芯微全新推出的 NSI7258 固態繼電器芯片，采用 SiC MOS，耐壓和雪崩電流大，且漏電流小，可幫助光伏逆變器更好實現絕緣檢測功能。納芯微也提供電壓基準芯片與電壓監控芯片，保障系統正常、精確運行。

“隨著光伏逆變器市場趨于成熟，單純的器件價格降低帶來的競爭力收益逐漸接近邊際，納芯微基于系統級別的洞察，推出多款系統級高價值產品，從多方面幫助客戶提升競爭力。”徐文哲補充道。