纳芯微隔离类器件如何推动光伏与储能系统升级

来源：纳芯微电子

2025年，“2000V”成为光伏与储能领域的热词。继600V、1000V、1500V之后，行业正加速迈向更高电压平台。随着器件耐压、绝缘与标准体系的完善，更高母线电压正成为提升功率密度与系统经济性的关键方向。

电压提升的背后，安全挑战同步升级。隔离芯片作为系统的核心防线，既防止触电风险，又保障设备稳定运行。数字隔离器、隔离驱动、隔离采样与隔离接口等多类器件协同作用，以确保高低压间信号传输与绝缘安全的可靠性。

纳芯微基于双边增强隔离电容与Adaptive OOK 调制技术，构建通过多项国际安规认证的“隔离+”产品体系，为全电压范围与全功率段的光伏与储能系统提供高可靠、高性能的系统级解决方案。本文将聚焦两个方向：一是解析电压升级背景下隔离类器件在绝缘设计与安规标准的最新变化；二是探讨 2000V 与 500+kW 级光储系统中，功率拓扑、驱动与采样架构的技术演进。

01面对光储新绝缘安规

隔离类器件耐压、宽度如何变化？

母线电压升高的原因主要有两点：

光伏板能力持续增强，输出电压和功率不断提升；

根据功率公式（P = U × I），在功率不变的情况下，电压升高可使得电流减小，从而降低导线横截面需求，节省整体系统成本。

母线电压升高，会导致隔离类芯片的工作电压要求提高。纳芯微在售隔离类器件已经支持最高达2121Vdc工作电压的稳定运行，可帮助实现2000V系统下的基本绝缘。同时，纳芯微已经在开发能力更强的隔离技术，可在更高的Vdc下可靠运行。

另一方面，防触电绝缘系统的 CLR（绝缘间距）和 CPG（爬电距离）至关重要。CLR 防止瞬态电压产生空气电离或电弧（短期），CPG 防止在工作电压下产生绝缘击穿或漏电起痕（长期）。一般来说，芯片的宽度需要同时大于等于安规对应用场景下的CLR与CPG的要求。

随着母线电压升高，绝缘需求增加，常规爬电距离的芯片难以满足安全标准，宽体甚至超宽体设计成为必然选择。目前，纳芯微已有多款基于专利Adaptive OOK调制技术的宽体与超宽体隔离器件，例如超宽体数字隔离器NSI82xx、超宽体隔离驱动NSI6801EC等，可适用于2kV超高母线电压平台。

NSI82xx系列选型表

NSI6801功能框图与Pin脚定义

同时，多款集成隔离功能与隔离供电功能的通讯接口芯片（如RS485 NSI8308xE、CAN NSI1042、NSI1050、NSI1052）也可满足不同应用需求，系统性帮助客户差异化实现系统集成化与低成本。

RS485 NSI8308xE 选型表

NSI1042、NSI1052Pin脚定义

022kV与500+kW：光储场景拓扑与

功率器件、驱动、采样如何变化？

在 600V 至 1500V 进化路径中，组串式系统的 MPPT 级和逆变级拓扑已从 Si 两电平演进成 Si 三电平或 SiC 两电平，系统功率也从 100+kW、200+kW 持续提升至 300+kW。当前，业内针对2000V系统推出的初代组串式光伏逆变器与储能变流器产品普遍已经达到450kW左右。在2000V系统下，大型组串式系统单机功率将快速推进到500+kW级别。

更高的输入电压和功率要求，将直接影响系统方案设计：

系统架构上，MPPT数量、串数及单路功率随系统规模不断提升，保证高效能量转化与功率跟踪。

拓扑结构持续进化，功率器件耐压与通流等级不断提升、驱动方案做出调整。

近年来，SiC碳化硅器件因其高耐压、高开关速度、低损耗、高过载能力等优势开始崭露头角。随着光伏与储能系统的持续进化与SiC器件的持续普及，下一代的光伏与储能逆变器系统将更为广泛地应用SiC器件。针对SiC特性，纳芯微推出了优化的隔离栅极驱动解决方案（如NSI660x系列），能够满足系统高压、高效率升级需求。纳芯微同时还提供电流型输入的隔离栅极驱动器（如NSI6801系列），以高速响应、高拉灌电流能力以及强抗扰能力应对更复杂的电磁环境与设计，确保整机系统的高效稳定运行。

纳芯微隔离驱动功能框图

高压侧电流检测的可靠性与精准度直接影响系统效率与安全。更大的功率带来更高的电流与更具挑战的电磁环境，更先进的功率器件带来更快的暂态特性。这需要电流检测拥有更高的通流、更高的信噪比与抗干扰性、更高的带宽。

现有光储系统中基于半导体芯片的电流检测方案可分为两类：

基于霍尔原理的电流传感器，通过磁场耦合实现天然隔离，简化高低压绝缘设计；

基于分流器的采样方案，需搭配隔离运放或调制器完成电气隔离，但精度更高、非线性度更低、温漂和失调电压特性更优，同时能有效抵御外部磁场干扰，是高精度场景优选方案。

为应对更大的工作电流，纳芯微霍尔电流传感器NSM201x系列采用隔离的方式将±65A以内的电流转换成线性电压输出，适用于多种隔离电流采样场合，满足光伏组串式逆变器DC输入侧MPPT（最大功率点）跟踪的电流检测。其升级版本NSM201x-P系列今年发布，能显著降低灵敏度误差与漂移、零点误差与漂移，同时大幅提升了EMC（电磁兼容性）抗干扰能力。

NSM201x-P系列全温度范围内零点误差和灵敏度误差

批量数据分布情况

与此同时，在更具挑战电磁环境下，纳芯微NSI13xx系列电流采样芯片提供适配性解决方案：增强隔离型运放NSI1300、NSI1200及Sigma-delta调制器NSI1306可精准用于相电流采样；NSI1311则以高输入阻抗与2V线性输入范围，满足直流母线电压检测需求，为MPPT DC-DC在高压环境下提供可靠信号支撑。

NSI1311 功能框图

样品申请

纳芯微从“隔离”迈向“隔离+”，以全生态产品矩阵构筑系统安全防线。“+”不仅意味着超越基础隔离标准的安全保护，为客户系统打造更坚固的高低压屏障，也代表完整的产品生态——以成熟的电容隔离技术 IP 为核心，涵盖数字隔离器、隔离驱动、隔离采样、隔离接口和隔离电源，实现一站式解决方案，深度赋能大功率光储充系统等核心场景。

随着母线电压从600V提升至2000V，光伏逆变器面临更高电压应力与功率密度挑战，纳芯微“隔离+”产品矩阵配合 SiC/IGBT 功率器件，为系统在高压环境下提供精准、高效、稳定的运行保障，为光伏与储能系统安全升级提供坚实支撑。

针对本文提及产品，可访问 www.novosns.com 进行样片申请；如需进一步咨询，可邮件至 [e-mail]。

纳芯微电子（简称纳芯微，科创板股票代码688052）是高性能高可靠性模拟及混合信号芯片公司。自2013年成立以来，公司聚焦传感器、信号链、电源管理三大方向，为汽车、工业、信息通讯及消费电子等领域提供丰富的半导体产品及解决方案。

纳芯微以『“感知”“驱动”未来，共建绿色、智能、互联互通的“芯”世界』为使命，致力于为数字世界和现实世界的连接提供芯片级解决方案。