工程師說 | 使用RX單片機(jī)實現(xiàn)數(shù)字電源控制的示例

作為使用RX單片機(jī)進(jìn)行逆變器控制的應(yīng)用，以UPS為例對基于MCU的電源控制可行性進(jìn)行介紹。

RX-T系列主要應(yīng)用于空調(diào)室外機(jī)和工業(yè)逆變器，在逆變器控制領(lǐng)域享有盛譽(yù)。近年來，還廣泛用于UPS、太陽能逆變器和EV充電器等電源控制應(yīng)用中。本次以UPS電源控制應(yīng)用為例，對基于MCU實現(xiàn)的電源控制進(jìn)行介紹。UPS是一種具有以下三大功能的設(shè)備，是表現(xiàn)MCU控制電源基礎(chǔ)功能的最佳設(shè)備。

UPS功能

AC-DC轉(zhuǎn)換器（以下簡稱AC-DC），包括將市電轉(zhuǎn)換為直流電源的PFC

DC-DC轉(zhuǎn)換器（以下簡稱DC-DC），用于將高壓直流電源轉(zhuǎn)換為低壓直流電源，并充電到電池，或?qū)⒌蛪褐绷麟娫吹碾姵仉娫捶烹?，并轉(zhuǎn)換為高壓直流電源

DC-AC逆變器（以下簡稱DC-AC），可將直流電源轉(zhuǎn)換為交流電源，以支持電源插座連接型電子設(shè)備

這些電源控制是使用RX產(chǎn)品家族中的以下通用功能在一個MCU中實現(xiàn)的。雖然本次使用的MCU屬于RX產(chǎn)品家族的RX66T系列，但是RX產(chǎn)品家族中，只要具有如下功能，也可以實現(xiàn)類似的或部分功能。例如RX72T、RX24T。

RX產(chǎn)品家族使用功能

PWM輸出定時器（MTU3d，GPTW）

12位A/D轉(zhuǎn)換器（S12ADH）

端口輸出使能（用于PWM輸出緊急停止）（POE3B）

比較器（用于過流檢測）（CMPC）

12位D/A轉(zhuǎn)換器（用于比較器參考電壓）（R12DAb）

我們利用這些RX產(chǎn)品家族中的適合逆變器控制的功能，構(gòu)建了以下電路方式的電源控制功能。

UPS電路

AC-DC

通過基于MTU3的互補(bǔ)PWM輸出（載波頻率60KHz）對電機(jī)控制設(shè)備中經(jīng)常使用的電流連續(xù)模式交錯配置PFC電路進(jìn)行驅(qū)動，從而輸出電流紋波較少的DC電源。

DC-DC

升壓電路和降壓電路相結(jié)合的斬波電路通過MTU3互補(bǔ)PWM；

輸出（載波頻率40KHz）進(jìn)行驅(qū)動，從而無電壓波動實施AC-DC電源充電至電池（降壓模式）以及電池電源放電向DC-AC供電（升壓模式）。

DC-AC

通過GPT互補(bǔ)PWM輸出（載波頻率20KHz）實現(xiàn)功率半導(dǎo)體的開關(guān)功能，從而使電機(jī)控制等類似的橋式電路產(chǎn)生110V@50Hz的正弦波?？刂扑惴ㄍㄟ^矢量控制輸出無失真的正弦波。

將這些電路進(jìn)行組合形成UPS，電源效率可高達(dá)98%以上，性能與專用產(chǎn)品相當(dāng)。這使得除了AC-DC的PFC IC和DC-DC的功率IC等專用產(chǎn)品外，還可以實現(xiàn)基于MCU的電源控制產(chǎn)品，從而為客戶提供更多的選擇，做到適材適所。

本次為大家介紹了電源控制（UPS）作為逆變器控制應(yīng)用的可行性。我們將繼續(xù)推出符合客戶需求的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，為客戶的創(chuàng)新事業(yè)添磚加瓦。敬請期待瑞薩RX產(chǎn)品家族的進(jìn)一步發(fā)展。