新能源電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，推動(dòng)數(shù)字電源行業(yè)的加速變革。新能源發(fā)電具有隨機(jī)性、波動(dòng)性、間歇性等特征，因此作為電網(wǎng)樞紐的數(shù)字電源需要具備穩(wěn)定和可靠的雙向功能，以保障電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和消納能力。
此外，在能源效率備受關(guān)注的今天，高轉(zhuǎn)換效率已成為數(shù)字電源市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵，這不僅順應(yīng)了全球節(jié)能減排的趨勢(shì)，也對(duì)促進(jìn)電子設(shè)備小型化、集成化及控制大規(guī)模數(shù)據(jù)中心能耗起到關(guān)鍵作用。
近年來(lái)第三代半導(dǎo)體材料如碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）在數(shù)字電源中的應(yīng)用逐漸嶄露頭角，推動(dòng)電源向小型化、高效化方向邁進(jìn)，但與傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)體材料相比，其成本依然較高，這在一定程度上制約了其在大規(guī)模應(yīng)用中的普及速度。
數(shù)字電源電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常由前級(jí)功率因數(shù)校正（PFC）和后級(jí)隔離型直流/直流（DC/DC）變換器組成，由兩個(gè)實(shí)時(shí)控制MCU分別進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)作。極海全數(shù)字雙向電源參考方案，基于兩相交錯(cuò)的圖騰柱PFC和LLC諧振軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，主控采用單顆G32R501實(shí)時(shí)控制雙核MCU，利用傳統(tǒng)硅MOSFET，提供實(shí)現(xiàn)高效率、低成本的雙向數(shù)字電源解決方案。
極海G32R501雙向數(shù)字電源參考方案介紹
極海G32R501全數(shù)字雙向電源參考方案，具備高效率、高可靠、高轉(zhuǎn)換率、低噪聲和高性價(jià)比等特點(diǎn)，同時(shí)配備全面的輸入/輸出保護(hù)和軟啟動(dòng)功能，適用于通訊電源、服務(wù)器電源、便攜儲(chǔ)能電源等多種場(chǎng)景。
該電源由兩級(jí)功率拓?fù)鋯卧M成，前級(jí)為兩相交錯(cuò)圖騰柱功率因數(shù)校正（PFC）電路，采用600V傳統(tǒng)的硅功率MOSFET；后級(jí)LLC諧振變換器采用原邊全橋結(jié)構(gòu)，并通過(guò)兩個(gè)變壓器分?jǐn)倱p耗，副邊由兩組全波同步整流電路并聯(lián)構(gòu)成。
方案優(yōu)勢(shì)
1. 單芯片高算力控制： G32R501主頻高達(dá)250MHz，可在單核內(nèi)實(shí)現(xiàn)兩級(jí)變換器控制環(huán)路；
2.集成模塊化設(shè)計(jì)：G32R501內(nèi)置PWM、COMP和CAP等，通過(guò)高速霍爾芯片采集電感電流，無(wú)需外部過(guò)零檢測(cè)，支持峰值電流靈活控制兩相交錯(cuò)圖騰柱PFC（臨界模式），實(shí)現(xiàn)PFC全工作范圍的軟開(kāi)關(guān)，有效避免MOSFET反并聯(lián)二極管的反向恢復(fù)損耗；
3.高效能量轉(zhuǎn)換：AC-DC和DC-DC兩級(jí)變換器，支持軟開(kāi)關(guān)和雙向控制，整流/逆變模式峰值效率＞96.5％，額定工作效率＞96％，各工況效率完全符合80Plus鈦金標(biāo)準(zhǔn)；
4.靈活輸入輸出：高效轉(zhuǎn)換單相交流輸入電壓至直流輸出電壓，支持適宜電壓范圍內(nèi)對(duì)電池系統(tǒng)恒功率充放電；
5. 閉環(huán)交錯(cuò)并聯(lián)技術(shù)：實(shí)現(xiàn)兩相變頻脈沖180°交錯(cuò)控制，降低電流紋波和諧波，提升輕載效率；
6. 快速保護(hù)與散熱：電源具有快速響應(yīng)保護(hù)功能，配合可調(diào)速風(fēng)扇散熱；
7. 實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)整：支持與上位機(jī)連接，可通過(guò)上位機(jī)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行監(jiān)控、參數(shù)調(diào)整和程序升級(jí)。
G32R501實(shí)時(shí)控制MCU介紹
1. 高效運(yùn)算處理性能：增強(qiáng)型存儲(chǔ)空間RAM可靈活配置為零等待訪問(wèn)周期ITCM和DTCM，通過(guò)Cortex-M52內(nèi)核的ACI功能，可將自定義指令直接納入內(nèi)核處理，大幅提高運(yùn)算能力，為電源應(yīng)用中常用濾波器、補(bǔ)償器、鎖相環(huán)等算法提供運(yùn)算加速；
2. 精準(zhǔn)控制外設(shè)：內(nèi)置16個(gè)PWM通道，均支持典型值150ps的HRPWM輸出，滿足電源應(yīng)用占空比、開(kāi)關(guān)頻率、移相或死區(qū)的高分辨率控制要求；
3. 豐富模擬外設(shè)：7個(gè)比較器，均內(nèi)置2個(gè)12-bit DAC，支持消隱和濾波功能，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字電源的峰值電流控制、過(guò)零檢測(cè)及跳閘監(jiān)控保護(hù)；
4. 4個(gè)可編程邏輯單元FLB，可為電源驅(qū)動(dòng)提供靈活的組合邏輯或時(shí)序控制。
5. 3個(gè)3.45 MSPS 12-bitADC，支持31個(gè)外部通道，可為電源提供同步采集和短延時(shí)采集需求;
6. 工作溫度覆蓋-40℃~125℃，對(duì)電磁環(huán)境有更高容忍度，可適應(yīng)復(fù)雜工況環(huán)境。
面向數(shù)字電源應(yīng)用市場(chǎng)，極海憑借性能卓越的G32R501實(shí)時(shí)MCU產(chǎn)品線、具備豐富成熟經(jīng)驗(yàn)的方案設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)以及快速響應(yīng)的技術(shù)支持，可滿足工業(yè)控制和消費(fèi)電子應(yīng)用的數(shù)字電源需求，目前已與多家終端廠家開(kāi)展了深度合作。極海將基于市場(chǎng)實(shí)際需求，持續(xù)在產(chǎn)品線布局、功能、性能上持續(xù)突破創(chuàng)新，助力數(shù)字電源產(chǎn)業(yè)向更高效率、更高功率密度、低成本發(fā)展，推動(dòng)整個(gè)能源體系向綠色、可持續(xù)的發(fā)展方向轉(zhuǎn)型。
