【应用】瑞萨RL78/G10微控制器在智能电源板上的应用

时间： 2018-08-15 来源：Renesas

技术问答

智能电源板（主从插座智能控制）是一种非常流行的家用电器。它专为智能设备设计，通常还带有USB接口可以直接为智能设备充电，较于传统的国标五孔电源板，新型智能电源板在外观、性能上做了更多的改进，大部分智能电源板将传统国标五孔插孔与USB接口融为一体，提升空间利用率与工作效率，使其更符合当代人的使用习惯。当连接到主插座的设备开启或关闭时，MCU可自动打开或关闭连接到从属插座的设备的电源，通过这种方式实现家用电器的联动和节省电能等优势。它广泛应用于所连接设备的智能联动控制，如带外围设备的主机，带机顶盒和路由器的电视等家用电器。

针对当前市面智能电源板产品效率低、功耗高等弊端。本应用笔记提供了一种基于低功耗MCU的智能电源板应用方案。所选的主控芯片是瑞萨的RL78/G10低功耗MCU。

图1 智能电源板示意图

首先，介绍本设计的主要电气参数：额定输入电压为220VAC，额定电流为10A，额定功率不超过2000W。符合市面上通用电源板的参数标准，具有良好的通用性；其从属插座电源ON-OFF控制方法为继电器控制，ON-OFF延迟设置不超过100ms，以实现较快的控制响应。具体电路实物图如图2所示。

图2 PCB硬件电路实物图

硬件设计：

本方案的硬件设计主要包含以下几部分电路：电源电路、从电源控制电路（继电器驱动）、能量计量电路、主电源控制电路（继电器驱动）。其设计框图如图2所示。

图2 智能电源板设计框图

如图3所示，设计中有一个低成本的RC降压电路，可将220 VAC电压转换为24 VDC电压，然后将其提供给继电器。此外，TL431A降压电路将24 VDC电压降至5 VDC电压，然后将其提供给MCU和低成本单相有功电能计量芯片；设计中包含两个单继电器。一个控制主出口电源，另一种是控制为所有从属插座供电。电能计量芯片检测主电源插座中设备的有功功率，并通过脉冲将能量信号发送给RL78/G10。RL78/G10接收脉冲并计算控制继电器的功率值，既提高了工作效率，也降低了产品功耗。

图3 主电源控制电路原理图

得益于RL78/G10的低引脚数紧凑型封装，可大幅降低PCB空间，从而降低产品设计尺寸；同时，RL78/G10微控制器实现了业内最低的电流消耗（CPU：46μA/MHz，待机：STOP），在智能电源板设计应用时，能够显著降低产品对电能的消耗。

图3 RL78/G10微控制器功能框图

软件设计：

整个系统的任务如下：复位/初始化任务，空闲任务，测量超时任务，测量数据处理任务，从控制任务，异常处理任务。智能电源板任务转换框图如图4所示。

图4 智能电源板任务转换框图

瑞萨RL78/G10微控制器主要特点：

•最短指令执行时间：可以从高速（使用高速内部振荡器的@ 20 MHz运行时为0.05μs）更改为低速（1.0μs@ 1 MHz运行）
•通用寄存器：8位寄存器×8
•ROM：1到4 KB，RAM：128到512字节
•可选的高速内部振荡器时钟：20/10/5/2.5/1.25 MHz（典型值）
•片上BCD（二进制编码的十进制）校正电路
•I / O端口：8
•计时器：8/16位定时器：2个通道
•串行接口：
CSI：1个通道
UART：1个通道

简化的I2C通信：1个通道
•8/10位分辨率A / D转换器：4个通道
•待机功能：HALT或STOP模式
•电源电压：VDD = 2.0至5.5 V
•工作环境温度：-40至+ 85°C

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全部评论（2）

有容乃大 Lv9. 科学家 2018-11-03

学习了
用户18594168 Lv6. 高级专家 2018-08-15

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型号- NP82N055NUG,SUPERH,NP80N04NUG,ΜPD166033T1U,NP60N04VUK,NP45N06PUK,NP75N04YUK,RSF10BGC,RSF10BGD,NP75N04YUG,NP35N04YUG,RSF10BGE,RSF10BGF,R5S726A2P216FP,R5S726B0P216FP,R5F10DMJXFB,NP80N055NDG,R5S72670W144FP,R5F 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选型指南 - RENESAS PDF 中文下载

RA8M1 Group Renesas Microcontrollers

型号- R7FA8M1AFECFB,R7FA8M1AXECFP,R7FA8M1AFECFC,RA8M1 GROUP,R7FA8M1AXECBD,R7FA8M1AHECFC,R7FA8M1AHECFB,RA8M1,R7FA8M1AFECFP,R7FA8M1AHECBD,R7FA8M1AXECFC,R7FA8M1AXECFB,R7FA8M1AFECFC#BA0,R7FA8M1AFECBD,R7FA8M1AHECFP

数据手册 - RENESAS - Rev.1.10 - Oct 24, 2023 PDF 英文下载

【经验】瑞萨RH850 F1K MCU读写Dataflash操作方法

在汽车电子软件开发的项目中，要求MCU能够从休眠状态下唤醒后快速的恢复状态输出。瑞萨RH850 F1K系列作为常用车身领域的微控制器已经提供了dataflash供数据存储，此文主要介绍操作dataflash方法。

设计经验发布时间 : 2021-08-28

【经验】Renesas32位汽车微控制器RH850使用uart中断接收的方法

瑞萨RH850系列32位汽车微控制器（MCU）在各种可扩展的产品中提供高性能和极低的功耗。该系列提供新的和先进的汽车应用所需的丰富功能安全和嵌入式安全功能。RH850系列采用瑞萨电子40纳米工艺。

设计经验发布时间 : 2023-05-28

【IC】瑞萨推出面向图形显示应用和语音/视觉多模态AI应用的全新RA8 MCU产品群，FSP提供软件支持

瑞萨电子宣布推出RA8D1微控制器（MCU）产品群。RA8D1产品群作为瑞萨RA8系列的第二款产品，RA8是基于Arm® Cortex®-M85处理器的首款MCU。RA8D1 MCU具有超过6.39 CoreMark/MHz（注）的突破性性能，结合充足的内存和经过优化图形与外设功能，可满足楼宇自动化、家用电器、智能家居、消费及医疗等广泛应用的各类图形显示和语音/视觉多模态AI要求。

产品发布时间 : 2023-12-14

【经验】瑞萨RX系列MCU基于GPT实现任意角度移相全桥互补PWM

世强代理的瑞萨电子的RX系列MCU具有丰富的控制功能，而且我们可以根据电源应用的需求，使用瑞萨RX系列的MCU软件实现任意角度移相全桥。本文介绍RX系列如何利用GPT软件实现任意角度移相全桥互补PWM。

设计经验发布时间 : 2017-06-29

【选型】Renesas（瑞萨电子） RL78系列16位MCU选型指南

目录- RL78家族特点通用型MCU LCD MCU ASSP 智能模拟汽车开发环境&开发工具解决方案产品一览表封装

型号- 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

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