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使用RX单片机实现数字电源控制的示例


品慧电子讯作为使用RX单片机进行逆变器控制的应用,以UPS为例对基于MCU的电源控制可行性进行介绍。


RX-T系列主要应用于空调室外机和工业逆变器,在逆变器控制领域享有盛誉。近年来,还广泛用于UPS、太阳能逆变器和EV充电器等电源控制应用中。本次以UPS电源控制应用为例,对基于MCU实现的电源控制进行介绍。UPS是一种具有以下三大功能的设备,是表现MCU控制电源基础功能的最佳设备。


UPS功能


● AC-DC转换器(以下简称AC-DC),包括将市电转换为直流电源的PFC

● DC-DC转换器(以下简称DC-DC),用于将高压直流电源转换为低压直流电源,并充电到电池,或将低压直流电源的电池电源放电,并转换为高压直流电源

● DC-AC逆变器(以下简称DC-AC),可将直流电源转换为交流电源,以支持电源插座连接型电子设备


这些电源控制是使用RX产品家族中的以下通用功能在一个MCU中实现的。虽然本次使用的MCU属于RX产品家族的RX66T系列,但是RX产品家族中,只要具有如下功能,也可以实现类似的或部分功能。例如RX72T、RX24T。


RX产品家族使用功能


● PWM输出定时器(MTU3d,GPTW)

● 12位A/D转换器(S12ADH)

● 端口输出使能(用于PWM输出紧急停止)(POE3B)

● 比较器(用于过流检测)(CMPC)

● 12位D/A转换器(用于比较器参考电压)(R12DAb)


我们利用这些RX产品家族中的适合逆变器控制的功能,构建了以下电路方式的电源控制功能。


UPS电路


AC-DC


● 通过基于MTU3的互补PWM输出(载波频率60KHz)对电机控制设备中经常使用的电流连续模式交错配置PFC电路进行驱动,从而输出电流纹波较少的DC电源。


DC-DC


● 升压电路和降压电路相结合的斩波电路通过MTU3互补PWM;


● 输出(载波频率40KHz)进行驱动,从而无电压波动实施AC-DC电源充电至电池(降压模式)以及电池电源放电向DC-AC供电(升压模式)。


DC-AC


● 通过GPT互补PWM输出(载波频率20KHz)实现功率半导体的开关功能,从而使电机控制等类似的桥式电路产生110V@50Hz的正弦波。控制算法通过矢量控制输出无失真的正弦波。


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将这些电路进行组合形成UPS,电源效率可高达98%以上,性能与专用产品相当。这使得除了AC-DC的PFC IC和DC-DC的功率IC等专用产品外,还可以实现基于MCU的电源控制产品,从而为客户提供更多的选择,做到适材适所。


本次为大家介绍了电源控制(UPS)作为逆变器控制应用的可行性。我们将继续推出符合客户需求的优质产品,为客户的创新事业添砖加瓦。敬请期待瑞萨RX产品家族的进一步发展。


来源:Kohei Aida,瑞萨电子



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