储能电源

储能电源结构

储能电源拆解后可以分为三块功能板:前面板、BMS板、逆变板。这三块功能板均可以采用笙泉Megawin的MCU。

之前的文章,我们曾讲述储能电源前面板中使用的MCU以及储能电源BMS板上使用的MCU,还未看过这两篇文章的朋友可以再往前翻阅查看。

前文:

笙泉MCU在储能电源中的作用(1): 前面板

笙泉MCU在储能电源中的作用(2): BMS板

而这一期,我们将着重讲解储能电源中,逆变板使用的MCU。

逆变器简介

简单地说,逆变器就是一种将直流电(DC)转变为交流电(AC)的电子设备。因为我们通常是将220伏(V)交流电(AC)整流变成直流电(DC)来使用,而逆变器的作用与此相反,因此而得名。

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图: 储能电源逆变板的结构图

那么,直流要如何转单相交流电,以向各种电器进行供电呢?答案是透过H桥电路和弦波PWM (请参考底下的图)。

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中国大陆地区家庭用电一般是单相电,因此,只需要用H桥做单相频率50Hz的弦波PWM即可,只要透过周期性的改变PWM占空比,就可以实现输出一个弦波。

MG82F6D系列

笙泉Megawin 8位MCU MG82F6D32/64配备32/64KB的Flash,同时CPU频率最快可达36MHz,可以满足储能电源中,逆变器的程序部分的使用需求。

此外,MG82F6D32/64的PWM时钟源最高可达144MHz,同时还带有死区控制,保护MOS,在如此高的PWM可细腻地调节PWM占空比,让输出的弦波更加线性,更好地满足交流用电器的供电需求。

不仅如此,MG82F6D系列带有12bit 1.2Msps ADC,能精准测量电池的电压和充放电电流。同时,MG82F6D系列出厂内置校准过的内部参考电压,助力ADC采集精度更上一层楼。

MG82F6D32/64还内置了最多3组轨对轨比较器,可用于快速过压和过流检测并产生中断,且比较器支持睡眠模式继续工作的功能,保障逆变系统的安全。

MG32F02A系列

笙泉32位MCU MG32F02A系列配备32/64/128KB的Flash,完全可以满足储能电源的逆变板的使用需求。

MG32F02A系列主频达48MHz,带32位硬件除法器, 与8位MCU相比,它可节省大量弦波计算花费的程序空间和时间。

再者,MG32F02A系列的PWM时钟源最高可达48MHz,同时还带有死区控制,足够输出50Hz的弦波PWM。同时,最高16位PWM输出,可以非常细腻的调节PWM占空比。

MG32F02A具备最高1.5Msps的12位ADC,内置4倍放大64阶细分的可编程放大器(PGA),可以用于检测电流等功能且不容易因OP放大倍率过高而截止。此外,MG32F02A064/128还支持2.4V ADC内部基准电压,进一步加强ADC采集精度。

MG32F02A系列也带有2组比较器,足以逆变板使用,且MG32F02A064/128还内置12bit电压型DAC,并可以输出到比较器中充当比较电压,节省外部搭比较电路的成本。

应用框图

3.png来源:megawin笙泉科技

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前文:笙泉MCU在储能电源中的作用(1)

储能电源结构

储能电源拆解后可以分为三块功能板:前面板、BMS板、逆变板。这三块功能板均可以采用笙泉科技Megawin的MCU。

上一次,我们着重讲解了储能电源的前面板中使用的MCU,那么这次,我们再进一步讲解储能电源的BMS板。

相比前面板,BMS板的MCU需要做的事情就单纯很多,一般来说就是对电池包的电压、充放电流以及电量进行管理,维持电池的稳定性,保证整个系统的正常工作,因此对MCU的要求自然就是ADC以及比较器,和有需要传输电量数据到前面板的需求,一般使用UART或者IIC就足够了。此外,储能电源属于多串数电池应用,需额外搭配LDO(线性低压差稳压器) 转换至低压稳定供电给MCU。

MG82F6D32系列

笙泉科技Megawin 8位MCU MG82F6D32/64配备32/64KB的Flash,同时RAM空间达2/4KB,完全可以满足储能电源中BMS 程序部分的使用需求。

此外,MG82F6D32/64系统最高可达48MHz,CPU频率可达36MHz,可以满足BMS板的算法运算和调度需求。

不仅如此,MG82F6D系列带有12bit 1.2Msps ADC,能精准测量电池的电压和充放电电流,同时,MG82F6D系列出厂内置校准过的内部参考电压,助力ADC采集精度更上一层楼。

MG82F6D32/64系列还内置了最多3组轨对轨比较器,可以用于快速过压和过流检测并产生中断,且比较器支持睡眠模式继续工作的功能,保证BMS系统在MCU休眠时依旧正常检测过压过流的功能,保障BMS系统的安全。

MG32F02A系列

笙泉科技Megawin 32位MCU MG32F02A系列配备32/64/128KB的Flash,完全可以满足储能电源中,BMS板的使用需求,甚至有空间为将来的OTA预留空间。

MG32F02A系列主频达48MHz,带32位硬件除法器,可节省大量电量计算花费的程序空间和时间。

MG32F02A的12位ADC,最高1.5Msps,内置4倍放大,64阶细分的可编程放大器(PGA),可以用于检测电流等功能且不容易因OP放大倍率过高而停止。此外,MG32F02A064/128还支持2.4V ADC内部基准电压,进一步加强ADC采集精度。

MG32F02A系列也带有2组比较器,足以BMS板使用,且MG32F02A064/128系列还内置12bit电压型DAC,并可以输出到比较器中充当比较电压,节省外部搭比较电路的成本。不仅如此,比较器功能还支持睡眠模式下继续工作的功能,让BMS芯片在周期性的休眠中,一直保持比较器的工作,不漏任何一瞬间的过压过流风险。

应用框图

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MG82F6D系列规格

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支持代码保护

*1支持仿真器,SOP8 除外;

*2支持SPI 主端;

*3 支持Watch 模式;

*4 支持S/W 设置;

*5 内部 RC 振荡器有 12MHz 和 11.059MHz,默认使用 12MHz的 RC 振荡器。

    频漂:±1%,25℃;±2%,-40°C ~105°C。

MG32F02A系列规格

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*1 支持仿真器

*2 支持SPI 主端

*3 和Flash ROM 区共同空间

*4 CCP: (捕获/比较/PWM)模块

*5 高级UART模块x3:支持SPI主机/从机(UART 0/1/2模块)

    基础UART模块x4:支持标准UART模式(UART 4/5/7模块)

*6 高级SPI模块x1:支持SPI/QPI/OPI (SPI 0模块)

    基础SPI模块x3:支持标准SPI模式(可配置 UART 0/1/2模块)

LDO (MGR2105) 规格

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*Adj: 可调电压.

* * * (未完待续) * * * 

来源:megawin笙泉科技

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便携式储能电源行业在近两年迅速崛起,越加吸引众多终端厂和MCU芯片商投入开发,在技术创新的较劲也成为主要赛道之一。依据” 2022年中国便携式储能电源行业研究报告“,预计未来便携式储能电源行业市场规模将持续增长,2026年将达到882.3亿元;2020年全球91.9%的便携式储能电源由中国生产,所有便携式储能电源中有47.3%销往美国。

便携式储能设备,通常简称为 “户外储能电源”,系指内置锂离子电池的小型储能设备,带电量通常落在1000~3000Wh区间(即存储1~3度电)。随着全球户外运动的爆火,户外活动是便携式储能电源占比最大的应用领域,占43.6%;这些户外活动包括如野餐、露营、摄影、垂钓、自驾游等户外消费,带动了户外电源的需求。另一方面,户外电源也可以作为家庭的应急电源使用,其需求也在升级换代。其他相关应用领域尚有: 医疗救援、户外工程作业…...等。

兹此我们会陆续开始为您分集概略解析储能电源结构、相关应用,并介绍笙泉科技可搭配的相关 MCU方案 (MG82F6D / MG32F02A......等系列)。

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(图片来源: 电小二户外电源)

储能电源结构

储能电源拆解后可以分为三块功能板:前面板、BMS板、逆变板。这三块功能板均可以采用笙泉科技(Megawin)的MCU。本文将先介绍前面板中使用的MCU。一般来说,前面板的MCU需要做的事情很多,包括LCD显示、USB端口插入检测、温度检测、BMS板数据采集计算、PD协议通信以及使能逆变板启动逆变的功能。因此大容量Flash和RAM是必须的。

MG82F6D系列

笙泉科技8位MCU MG82F6D32/64配备32/64KB的Flash,同时RAM空间达2/4KB,完全可以满足储能电源中,前面板的程序部分的使用需求。

此外,MG82F6D32/64系统最高可达48MHz,CPU频率可达36MHz,可以满足前面板的算法运算和调度需求。

不仅如此,MG82F6D系列ESD HBM模式可以达到8KV,MM 模式达450V,工作温度范围是 -40 ~ 105°C,在寒冷干燥的冬天,可很好地抵御来自外界的静电干扰。

MG32F02A系列

笙泉科技32位MCU MG32F02A系列配备64/128KB的Flash,完全可以满足储能电源中,前面板的使用需求,甚至有空间为将来的OTA预留空间。

MG32F02A系列主频达48MHz,带32位硬件除法器,可节省大量电量计算花费的程序空间和时间。

MG32F02A的12位ADC内置4倍放大,64阶细分的可编程放大器(PGA),为前面板检测USB端口的电流检测和空载检测节约了1个运放。

同样,MG32F02A系列ESD HBM模式可以达到6~8KV,工作温度范围也是 -40 ~ 105°C,很好地抵御来自外界的静电干扰。

应用框图

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* * * (未完待续) * * *

来源:megawin笙泉科技

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