實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，能源是主戰(zhàn)場，而太陽能技術(shù)產(chǎn)業(yè)是助力我國達(dá)成“雙碳”發(fā)展目標(biāo)的關(guān)鍵領(lǐng)域。據(jù)相關(guān)報(bào)道，如果2060年我國實(shí)現(xiàn)碳中和，核能將是現(xiàn)在的5倍多、風(fēng)能是現(xiàn)在的12倍多，而太陽能會(huì)是現(xiàn)在的70多倍！由于太陽能逆變器中功率密度的不斷增加以及對(duì)儲(chǔ)能平衡的需求，新一代太陽能發(fā)電要求對(duì)太陽能系統(tǒng)的所有元件進(jìn)行大量監(jiān)控。
除了跟隨電氣系統(tǒng)更小、更輕的發(fā)展趨勢，新一代太陽能系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)還必須考慮市場要求，尤其應(yīng)滿足越來越嚴(yán)苛的電磁兼容性 （EMC） 規(guī)格。于是，能夠同時(shí)滿足安全和EMC要求的緊湊型解決方案就成了太陽能系統(tǒng)設(shè)計(jì)師重點(diǎn)考慮的策略。ADI公司的隔離式RS-485收發(fā)器ADM2867E具有低電磁輻射干擾，能在盡量少的電路板返工和避免預(yù)算超支條件下滿足EMC合規(guī)要求。相比前一代產(chǎn)品，這款收發(fā)器采用簡化的PCB布局，SOIC外形小巧，可以在空間有限的應(yīng)用中集成更多功能。
為什么要用帶隔離的RS-485？
RS-485是由TIA-485-A/EIA-485-A標(biāo)準(zhǔn)定義的多點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò)，在單個(gè)（2線）總線上指定多達(dá)32個(gè)驅(qū)動(dòng)器和32個(gè)接收器，現(xiàn)代收發(fā)器經(jīng)改進(jìn)允許在同一總線上支持256個(gè)節(jié)點(diǎn)。差分信號(hào)方案和寬共模容差為長距離和惡劣環(huán)境下的高速通信提供了出色的抗擾度。就太陽能光伏應(yīng)用而言，RS-485 通信固有的抗擾性能使其得到應(yīng)用。對(duì)于太陽能逆變器設(shè)施的控制器，在同時(shí)采用直流/直流控制器和直流/交流控制器的情況下，控制器之間必須進(jìn)行通信，以確保整個(gè)系統(tǒng)高效運(yùn)行。然而，直流/直流控制器與直流/交流控制器之間通常以電氣方式隔離，或者至少在兩個(gè)接地系統(tǒng)之間極有可能存在大共模電壓。因此，兩個(gè)處理器之間的通信必須以電氣方式加以隔離。ADI的iCoupler隔離式RS-485是強(qiáng)大的直接插入式解決方案，具有經(jīng)過驗(yàn)證的EMC魯棒性，可減少現(xiàn)場故障。
另外，增強(qiáng)的EMC魯棒性可縮短接口電路的設(shè)計(jì)和測試時(shí)間，從而加快太陽能光伏網(wǎng)絡(luò)的上市時(shí)間。ADI的iCoupler系列數(shù)字隔離產(chǎn)品已經(jīng)過測試，并獲得多家監(jiān)管機(jī)構(gòu)認(rèn)證，包括UL、CSA、VDE、TüV、CQC、ATEX和IECEx，這些監(jiān)管機(jī)構(gòu)的測試證明產(chǎn)品達(dá)到了要求的安全水平，使產(chǎn)品不會(huì)因?yàn)殡姎鈼l件惡劣的太陽能光伏環(huán)境中可能出現(xiàn)的高壓瞬變和電涌而受到影響。
如何滿足EMC合規(guī)要？
設(shè)計(jì)EMC通信接口時(shí)，電路設(shè)計(jì)人員常常要面對(duì)設(shè)計(jì)和測試迭代循環(huán)。電路設(shè)計(jì)必須符合系統(tǒng)級(jí)EMC標(biāo)準(zhǔn)和客戶要求。EMC的要求就好像是做一個(gè)好鄰居--不制造過大噪聲，同時(shí)能夠容忍鄰居的吵鬧。EMC分為兩個(gè)方面；抗擾度和發(fā)射。發(fā)射可進(jìn)一步分為傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射，而抗擾度可分為傳導(dǎo)抗擾度、輻射抗擾度、瞬變抗擾度和容錯(cuò)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后遇到EMC問題會(huì)非常難以解決，因?yàn)殡S著設(shè)計(jì)的進(jìn)行，可用來解決EMC問題的技術(shù)越來越少。所以，必須在項(xiàng)目一開始就考慮EMC設(shè)計(jì)，從而盡量減少花費(fèi)在電路板迭代上的時(shí)間，同時(shí)還可縮短設(shè)計(jì)時(shí)間并降低項(xiàng)目成本。
ADI的iCoupler隔離式RS-485收發(fā)器ADM2867E 就集成了隔離魯棒性和EMC保護(hù)，可大幅節(jié)省印刷電路板（PCB）空間，以供太陽能光伏通信端口接口使用。該器件集成了ADI較低的EMI IsoPower技術(shù)，并采用了隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器，因此無需設(shè)計(jì)外部電源。集成DC-DC轉(zhuǎn)換器之后，便可以在這些空間受限的應(yīng)用中，集成極為緊湊的隔離式RS-485板，對(duì)于保持低制造成本至關(guān)重要的應(yīng)用可改善EMI，并簡化合規(guī)設(shè)計(jì)的開發(fā)，包括雙層電路板。
對(duì)于更高電壓的應(yīng)用，例如太陽能串式逆變器需要對(duì)遠(yuǎn)高于RMS的電壓實(shí)施絕緣隔離。ADM2867E可以為系統(tǒng)電壓高于1500V DC的器件提供終身絕緣隔離，集成式保護(hù)器件依照IEC標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)系統(tǒng)級(jí)ESD事件提供4級(jí)絕緣保護(hù)，因此無需使用外部保護(hù)器件，并提供智能電纜反相功能，可以遠(yuǎn)程校準(zhǔn)電纜極性，解決布線問題，而無需返回安裝現(xiàn)場。
隨著IsoPower技術(shù)的不斷進(jìn)步，ADM2867E的電磁輻射最大限度降低，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠輕松滿足嚴(yán)格的B類標(biāo)準(zhǔn)要求。ADM2867E在滿足負(fù)載的條件下，在標(biāo)準(zhǔn)的雙層PCB上測試的結(jié)果顯示，裕量符合EN 55032B類限值要求，而無需采用旁路電容等復(fù)雜的EMI抑制技術(shù)，即可通過B類認(rèn)證。另外，該器件額定可以承受5.7kV RMS，且爬電距離和電氣間隙大于8mm，因此非常適合需要加強(qiáng)絕緣的應(yīng)用。
結(jié)論
隨著太陽能技術(shù)和成本效率方面的持續(xù)進(jìn)步，可再生能源的未來前景無限，而新技術(shù)是促成再生能源安全高效生產(chǎn)的主要因素。ADI公司的接口和隔離產(chǎn)品組合有多種方案可隔離RS-485接口。iCoupler隔離式RS-485 ADM2867E可提供完整的系統(tǒng)級(jí)EMC解決方案，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供了更好的解決方案，能夠顯著降低設(shè)計(jì)復(fù)雜性并確保更好的EMC測試效果和合規(guī)性。重要的是，其符合IEC 61000浪涌、 EFT和ESD標(biāo)準(zhǔn)，不受惡劣太陽能光伏環(huán)境中常見的傳導(dǎo)、輻射和磁場干擾的影響，大幅縮短需要滿足嚴(yán)格監(jiān)管目標(biāo)的設(shè)計(jì)的上市時(shí)間。