機遇與挑戰：

• 太陽暖熱新能源市場
• 太陽曬亮LED照明
• 太陽能充電器：成本降低，進入消費市場

市場數據：

• 爭取到2020年使中國“非化石能源”占一次能源消費比重達15%
• 預估2010年中國太陽能發電市場需求將達6.2億美元
  ，高達138.5%的年成長率
• 2012年全球用於太陽能係統的逆變器出貨量將從2008年時的723,329個增長到950萬個

新能源的稱謂是件很有意思的事情
，很多新能源其能量來源是再平常不過的，“新”隻是指利用的方式是新的
，比如除傳統能源之外的太陽能、風能
、水力
、生物能、地熱能、海洋能等。走過2009年，我們看到，新能源產業在金融風暴的侵襲下仍保持了高增長率；而走入2010年
，從政府到廠商再到公眾，整個社會對新能源的熱情似乎更高漲，半導體產業也深深關注新能源發展帶來的新契機。

太陽暖熱新能源市場
國家主席胡錦濤去年9月在聯合國氣候變化峰會上曾表示，爭取到2020年使中國“非化石能源”占一次能源消費比重達15%左右。據稱在《新能源產業振興發展規劃(草案)》中指出：“到2020年

，新能源發電占電力總裝機容量的比重達15%，其中太陽能發電裝機規模在2011年、2020年分別達200萬千瓦和2,000萬千瓦。值得注意的是，太陽能發電2020年裝機目標比國家之前提出的規劃目標提高了9倍。”市場調研機構拓墣預估2010年中國太陽能發電市場需求將達6.2億美元，高達138.5%的年成長率亦可看出其發展潛力。

廣闊的市場推動廠商拚命降低太陽能發電的成本，其中最簡單的方法就是提高太陽能電池的光電轉換效率。但目前太陽能光電轉換效率能實現商業化量產的大部分還不超過20％，雖然有著很大的提升空間
，但受限於基礎材料的限製其提升進展非常緩慢。審視交流發電應用的核心環節：太陽能電池板
、太陽能充電控製器、蓄電池和逆變器，我們發現留給半導體廠商的機會集中在充電和逆變環節。

1.太陽能充電器：成本降低，進入消費市場
太陽能充電器已經現身消費市場。回顧2009年出現的一些產品
，包括Novothink公司售價70美元、獲得蘋果授權的iPodtouch和iPhone太陽能充電器“Surge”，內置電池的容量是1500mAh
，在充電2個小時候後，可在3G網絡下提供30分鍾的通話時間、在2G網絡下提供60分鍾的通話時間。其它的類似產品還有很多
，例如iCharge是一款小巧且便於攜帶的多功能的太陽能充電器，可以通過3種方式蓄電；勁量太陽能充電器的電池板可以翻轉折疊，提供有USB充電接口，包括2節AA充電電池在內的充電器售價在50美元以內；一些國產的通過USB接口給手機
、PSP遊戲機充電的便攜太陽能充電器集中在200元～500元不等。

太陽能充電器能以低成本進入消費市場，半導體公司功不可沒，麵向太陽能的充電IC在效率、可靠性、穩定性等方麵都有創新。淩力爾特公司(LTC)麵向太陽能電源的單片式降壓型電池充電器ICLT3652就運用了一種創新的輸入電壓調節環路
，該環路負責控製充電電流
，旨在將輸入電壓保持在一個編程的電平上。當把LT3652連接至一塊太陽能電池板時，輸入調節環路將把電池板保持在峰值輸出功率。LT3652可接受4.95V至32V的寬輸入範圍和具有40V絕對最大額定值以增加係統裕度。輸入電壓調節環路還允許在采用不良穩壓電源的情況下(此時，在過流條件下輸入有可能發生崩潰)實現優化充電。

基本型的充電控製器設計用於保護電池免受過充或欠充影響，並防止反向電流。脈寬調製(PWM)型控製器會控製對電池充電的電量，並可實現涓流充電，從而保護電池並延長使用壽命。支持最大峰值功率追蹤(MPPT)功能的控製器能對太陽能電池不斷變化的V/I特(te)性(xing)曲(qu)線(xian)提(ti)供(gong)補(bu)償(chang)
，優(you)化(hua)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)的(de)功(gong)率(lv)輸(shu)出(chu)
，提(ti)高(gao)能(neng)效(xiao)，並(bing)使(shi)蓄(xu)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)至(zhi)優(you)化(hua)電(dian)量(liang)。安(an)森(sen)美(mei)半(ban)導(dao)體(ti)針(zhen)對(dui)太(tai)陽(yang)能(neng)板(ban)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)控(kong)製(zhi)應(ying)用(yong)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)
，核(he)心(xin)采(cai)用(yong)CS51221增強型電壓模式PWM控製器，支持最大峰值功率追蹤，輸入電壓為12至24V
，輸出電流為12V@2A

，並提供可調節逐脈衝限流
、輸入欠壓鎖定和輸出過壓鎖定等保護特性。該控製器提供輔助輸入端
，用於遠程傳輸和監控
；能夠適應功率高至90W的太陽能板應用。

2.逆變器：技術/市場皆成熟
在太陽能係統中
，逆變器把直流電變成交流電，當照明負載為直流時無需使用(如LED照明)
，而照明負載為交流負載時必須使用。考慮到太陽能光電轉換效率的低下，通過太陽能電池板獲得的電力“來之不易”，這更凸顯了逆變器轉換效率的重要。在逆變器領域
，成熟的技術使得眾多廠商的逆變器轉換效率均高達90％以上
，包括TI、飛兆

、安森美
、英飛淩以及眾多本土電源廠商等。

此(ci)外(wai)，多(duo)數(shu)獨(du)立(li)型(xing)太(tai)陽(yang)能(neng)發(fa)電(dian)設(she)備(bei)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)偏(pian)遠(yuan)且(qie)惡(e)劣(lie)，這(zhe)就(jiu)要(yao)求(qiu)逆(ni)變(bian)器(qi)能(neng)在(zai)惡(e)劣(lie)的(de)使(shi)用(yong)環(huan)境(jing)及(ji)較(jiao)少(shao)的(de)維(wei)護(hu)條(tiao)件(jian)下(xia)長(chang)期(qi)穩(wen)定(ding)工(gong)作(zuo)
，因(yin)此(ci)很(hen)多(duo)逆(ni)變(bian)器(qi)也(ye)添(tian)加(jia)了(le)電(dian)路(lu)短(duan)路(lu)保(bao)護(hu)、欠壓保護、過流保護
、反接保護及雷電保護等功能。

太陽能係統廣闊的應用需要使用更多的逆變器
，這為眾多從事電源IC和元器件廠商帶來巨大的機會。iSuppli公司預計
，2012年全球用於太陽能係統的逆變器出貨量將從2008年時的723,329個增長到950萬個
，如圖1所示。
太陽曬亮LED照明
LED近幾年來已經得到了非常廣闊的應用，包括背光源、室內外顯示屏及照明等
，在LED驅動IC的市場上
，但凡涉及電源產品線的半導體廠商
，基本都陸續不斷的推出從低功率到大功率的多種LED驅動產品。

之前人們對半導體綠色照明的概念停留在LED照明
，隨著LED發光效率的提升以及成本的下降，LED照明的普及率大幅提升。現在，太陽能電池新能源的普及，使得我們可以用半導體發電，半導體控製電路和半導體LED光源組成的一個真正綠色且智能的照明係統。

節能的LED，再加上潔淨能源的太陽能更是組成了誘人的前景，而且技術的成熟也使得成本急劇下降，甚至網絡上銷售的迷你太陽能LED手電筒才幾十塊錢。而且
，更大範圍的，我們發現太陽能路燈越來越普及。
太陽能路燈普及的很大一部分原因是因為安裝簡單，插在路邊就可以了，而不像采用交流電的路燈那樣需要鋪電纜

、建造變壓房等。不過
，不同於其它電源供電的LED(如交流電)，太陽能板供電的LED有著特殊的要求，比如太陽能LEDludengsuoyongdexudianchishuchudianyabuwending，zhejiuxuyaojiejuehengliuqudongdewenti，zhuanmendejiejuefanganbaokuoshanghailongmaoweidianzigongsihelongdingweidianzigongsihezuowanchengdeSLM2842模塊，美國國家半導體公司的離線式恒流控製驅動器等。

天tian氣qi原yuan因yin決jue定ding了le太tai陽yang能neng供gong電dian的de不bu穩wen定ding性xing，因yin此ci還hai有you一yi種zhong方fang案an，那na就jiu是shi交jiao流liu市shi電dian和he太tai陽yang能neng的de混hun合he供gong電dian方fang式shi，但dan這zhe留liu給gei設she計ji師shi的de挑tiao戰zhan是shi，如ru何he在zai不bu穩wen定ding的de輸shu入ru下xia設she計ji出chu高gao效xiao率lv的de可ke自zi動dong調tiao光guang的deLED路燈解決方案？LED路燈一般需要超過25W功率，具體視需要照明的範圍和安裝的高度而定，Arrow開發的基於交流市電輸入的LED路燈解決方案選擇了Cree的照明級XLampMC-ELED
、NXP的PFC控製器和反激控製器SSL1750、以及TI的DC/DC恒流控製器TPS40211
，完美解決了這個問題。其中

，XLampXR-ELED是一個照明級的多芯片模組，每瓦流明數可以達到107；NXP的SSL1750是一款適合用於驅動25W到250W的LED照明應用的開關電源控製器IC；SSL1750集成了PFC控製器和反激控製器
，使得AC/DC轉換的效率在90%以上
；TPS40211是一個寬輸入(4.5V到52V)、非同步升壓控製器。

如圖2所示，控製器主要用來控製蓄電池充電和蓄電池向LED供電。控製器在保證LED恒流工作的同時，也會監測LED的狀態以及控製工作時間長短。連續陰雨天以及蓄電池電能不足的情況下，控製器會發出控製信號來啟動外部的市電供電係統
，保證LED的正常工作。整個控製器的控製是通過一個MCU來實現
，MCU的主要工作包括以下幾點：一是采用MPPT算法來優化太陽能電池板工作效率；二是針對蓄電池不同狀態采用合適的充電模式；三是保證LED驅動電路的恒流輸出；四是判斷白天黑夜並以此來切換蓄電池充電和放電模式；最後就是提供監控保護、溫度監測、狀態輸出和用戶控製輸入檢測等功能。在多種MCU方案中，意法半導體更是推出完整的基於STM32MCU的太陽能LED街燈方案。

目(mu)前(qian)，大(da)多(duo)數(shu)太(tai)陽(yang)能(neng)逆(ni)變(bian)器(qi)隻(zhi)能(neng)從(cong)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)板(ban)的(de)某(mou)個(ge)最(zui)佳(jia)位(wei)置(zhi)對(dui)電(dian)池(chi)板(ban)的(de)整(zheng)體(ti)效(xiao)率(lv)進(jin)行(xing)優(you)化(hua)。這(zhe)種(zhong)優(you)化(hua)方(fang)法(fa)嚴(yan)重(zhong)製(zhi)約(yue)了(le)太(tai)陽(yang)能(neng)發(fa)電(dian)係(xi)統(tong)的(de)效(xiao)率(lv)。美(mei)國(guo)國(guo)家(jia)半(ban)導(dao)體(ti)SolarMagic技術將為太陽能光伏係統帶來革新。SolarMagic並不是單體IC
，其外形為模塊形狀
，尺寸為10×12cm左右。該技術能夠智能管理太陽能光伏(PV)電池板電量，可監察並優化每塊電池板的發電量，讓它們能以最佳的功率點去運行，並改善電池板中的電流流向。通過采用SolarMagic技術，太陽能發電係統可挽回50%以上因輸電失配或陰影遮蔽而損失的發電量。

前景展望
半導體產業的進步，把手機、PC等變成了普遍的必需品。雖然目前來看新能源的利用成本有時候並不遜於傳統能源，例如與現有的電力成本相比，太陽能/風能的發電成本要高出數倍。但毋庸置疑


，新能源已經明顯上升到了國家戰略的高度，技術的進步必然也會把新能源變成類似手機和PC一樣普遍的必需品。

所有跡象表明新能源將是近代基於低碳經濟的一場技術革命。可以預見，2010年必將是圍繞新能源大做文章的一年，不僅僅是太陽能/風能發電
、新能源汽車、新能源照明
、haiyougengguangkuodeyingyongdengdaiwomenquwajue。weilaixinnengyuanchanyedejiazhilianjiangweiraoxinnengyuanshoujihexinnengyuanliyong，gengyouxiaodeshoujihekaituoxinnengyuandexinyingyonghuiweibandaotichangshangkaituoxindejiazhizengchangdian。