极海G32R501全数字双向电源参考方案介绍

双向电源控制技术广泛应用于户用储能、便携式储能和电动汽车等应用，在能源使用效率备受关注的今天，双向电源必须满足更高的效率和可靠性标准，高转换效率已成为数字电源市场竞争的关键，这不仅顺应全球节能减排的趋势，也对促进电子设备小型化、集成化起到关键作用。

近年来第三代半导体材料如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）在数字电源中的应用逐渐崭露头角，推动电源向小型化、高效化方向迈进，但与传统硅基半导体材料相比，其成本依然较高，这在一定程度上制约了其在大规模应用中的普及速度。

AC/DC数字电源电路的拓扑结构通常由前级功率因数校正（PFC）和后级隔离型直流/直流（DC/DC）变换器组成，通常需分别由两颗实时微控制器进行控制，存在以下问题：

· 芯片间的通信和数据交换实时性不足；

· 系统设计相对复杂，一定程度上增加选型、采购、升级、维护成本。

针对电源行业对高效率、低成本以及双向工作能力的迫切需求，极海推出了全数字双向电源参考方案。该方案采用单颗G32R501实时控制双核MCU，基于两相交错的图腾柱PFC和LLC谐振变换器，结合传统硅MOSFET，实现两级变换器双向软开关工作，为实现高效率、低成本的双向数字电源解决方案提供了选择。

G32R501全数字双向电源参考方案介绍

极海G32R501全数字双向电源参考方案，具备高效率、高可靠、高转换率、低噪声和高性价比等特点，同时配备全面的输入/输出保护和软启动功能，适用于通信电源、服务器电源、便携储能电源等多种场景。

该电源由两级功率拓扑单元组成，前级为两相交错图腾柱功率因数校正（PFC）电路，采用600V传统的硅功率MOSFET；后级LLC谐振变换器采用原边全桥结构，并通过两个变压器分摊损耗，副边由两组全波同步整流电路并联构成。

G32R501全数字双向电源参考方案实现框图

G32R501全数字双向电源参考方案部分参数

G32R501全数字双向电源参考方案优势：

单芯片高算力控制：G32R501主频高达250MHz，可在单核内实现两级变换器控制环路；

集成模块化设计：G32R501内置PWM、COMP和CAP等，通过高速霍尔芯片采集电感电流，无需外部过零检测，支持峰值电流灵活控制两相交错图腾柱PFC（临界模式），实现PFC全工作范围的软开关，有效避免MOSFET反并联二极管的反向恢复损耗；

高效能量转换：AC-DC和DC-DC两级变换器，支持软开关和双向控制，整流/逆变模式峰值效率＞96.5％，额定工作效率＞96％，各工况效率完全符合80Plus钛金标准；

灵活输入输出：高效转换单相交流输入电压至直流输出电压，支持适宜电压范围内对电池系统恒功率充放电；

闭环交错并联技术：实现两相变频脉冲180°交错控制，降低电流纹波和谐波，提升轻载效率；

快速保护与散热：电源具有快速响应保护功能，配合可调速风扇散热；

实时监控与调整：支持与上位机连接，可通过上位机实现运行监控、参数调整和程序升级。

G32R501全数字双向电源参考方案

测试数据

G32R501实时控制MCU介绍：

高效运算处理性能：增强型存储空间RAM可灵活配置为零等待访问周期ITCM和DTCM，通过Cortex-M52内核的ACI功能，可将自定义指令直接纳入内核处理，大幅提高运算能力，为电源应用中常用滤波器、补偿器、锁相环等算法提供运算加速；

精准控制外设：内置16个PWM通道，均支持典型值150ps的HRPWM输出，满足电源应用占空比、开关频率、移相或死区的高分辨率控制要求；

丰富模拟外设：7个比较器，均内置2个12-bit DAC，支持消隐和滤波功能，可实现数字电源的峰值电流控制、过零检测及跳闸监控保护；

4个可编程逻辑单元FLB，可为电源驱动提供灵活的组合逻辑或时序控制；

3个3.45 MSPS 12-bit ADC，支持31个外部通道，可为电源提供同步采集和短延时采集需求;

工作温度覆盖-40℃~125℃，对电磁环境有更高容忍度，可适应复杂工况环境。

G32R501实时控制MCU关键特点

面向数字电源应用市场，极海凭借性能卓越的G32R501实时控制MCU产品线、具备丰富成熟经验的方案设计团队以及快速响应的技术支持，可满足工业控制和消费电子应用的数字电源需求，目前已与多家终端厂家开展了深度合作。极海将基于市场实际需求，持续在产品线布局、功能、性能上持续突破创新，助力数字电源产业向更高效率、更高功率密度、低成本发展，推动整个能源体系向绿色、可持续的发展方向转型。