【技术】使用RX单片机实现数字电源控制的示例

时间： 2023-01-30 来源：瑞萨电子公众号

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)

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。

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。瑞萨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。

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