在低碳环保的时代发展大背景下，新能源成为了全球发展的主要方向。在新能源汽车渗透率不断提升的背景下，充电桩等配套设施的建设直接影响着新能源汽车产业的持续健康发展，将成为世界各国新基建的主力军。

充电桩，其功能类似于加油站里面的加油机，安装于公共建筑和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩一般提供常规充电和快速充电两种充电方式，人们可以使用特定的充电卡在充电桩提供的人机交互操作界面上刷卡使用，进行相应的充电方式、充电时间、费用数据打印等操作，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。

因此充电桩必须具备管理、查询、显示、扫码支付以及后台通讯等功能，并通过与电池管理系统(BMS)通讯，依据BMS提供的实时数据，动态调节充电电流或电压参数，执行相应的动作，自动完成充电过程，实现对整个充电过程的智能化控制，具有为电动汽车电池安全充满电的功能。同时，它的安全防护功能完善，具有急停功能、过负荷保护、短路保护、漏电保护、防雷保护、过热保护、绝缘保护、电池反接、电池过压、电池故障等保护功能，性能稳定可靠。

根据以上的功能及可靠性要求，鸿瑞微推出基于GD32F427系列直流充电桩主控板及GD32E505系列直流模块方案，框架图如下：

GD32F427系列直流充电桩主控板

∎ 采用GD32F427ZGT6：具有最高200MHz主频1M Byte 大容量Flash和 256K SRAM，能快速响应各控制单元，满足实时性可靠性要求

∎ 两路CAN2.0B口：可以接两台汽车的BMS(车辆电池管理系统)，同时与两台汽车通信，获取汽车的信息，发送充电指令。

∎ 一路以太网接口：可以连接服务器实现收费、远程监控、数据传输、远程升级等管理工作

∎ 4路USART+2路UART串口：用于外接读卡模块、电量计量模块、串口屏、AC-DC电源模块等功能模块通讯

∎ 3路 I2C 口：可用于漏电检测模块数据采集等

∎ 资源最优化：用最优化成本，完成高可靠性，高性价比产品

GD32E505系列直流模块

∎ 采用GD32E505ZET6：基于最新Armv8-M架构的Cortex®-M33内核， 处理器主频最高可达180MHz

∎ 硬件加速：内置硬件乘/除法器并提供了完整的DSP指令集和单精度浮点运算单元(FPU)

∎ 硬件三角函数加速器(TMU)：可支持矢量、正余弦、指数、平方根、常用对数等数学三角运算，以减轻CPU负担并提高处理效率，从而推动以数字信号处理为中心的高级计算应用最高工作性能

图腾PFC应用

出于经济发展和对环境的关注，电力转换系统效率变得越来越重要。相较于传统有桥PFC AC/DC电源变换器, 图腾柱无桥PFC变换器所用半导体器件最少。工作时其电流只流过一个高频开关管和一个工频开关管，所以具有最少的导通损耗，因此图腾柱无桥PFC变换器成为目前效率最高的功率因数校正变换器。图腾柱无桥PFC变换器拓扑结构具有电能双向流动特点，非常适合需要充放电双向电能流向的应用，比如车载充电机（OBC）以及储能系统。

图腾PFC方案

在国内落实“双碳”目标的重要背景下，我国能源结构调整与新型电力系统建设势在必行。随着源、网、荷、储一体化深度协调互动，灵活的能源电力系统新模式将日渐显现。这一进程将催生大量储能应用场景与装配需求，储能将扮演不可替代的关键角色，在电力系统中的应用全面开花。深圳市智玩无疆科技有限公司着眼于家庭储能，便携式储能应用提供基于GD32E505 MCU 7KW 图腾柱无桥PFC变换器方案。方案详情如下：

图腾柱无桥PFC系统框图

设计规格

GD32E505 MCU控制板及功率板

方案特点

方案核心采用GD32E505 MCU控制，实现电压外环，电流内环双闭环控制。具有系统稳定，输出无静差，动态性能响应快，低THD，PF值大于0.99等一系列优点。软件实现过零点软启动很好解决图腾PFC拓扑电流在过零处尖峰问题。

图腾PFC控制有两个目标，一是稳定PFC的DC输出电压，另一个是控制输入的市电电流。为了减少设备对电网的谐波干扰及减少设备的无功功率提高使用效率，功率因数接近1是最为理想。这就要求对输入电流波形和相位进行控制，使输入电流与输入电压相位同步，这由软件锁相环来实现，控制输入电流波形及稳定DC输出电压由软件双闭环来实现。

✔ 增强型锁相环-EPLL

EPLL相对普通二阶广义积分锁相环SOGI-PLL，有不带倍频纹波及THD比较小，能快速跟踪市电变化的优势，缺点是占用CPU资源相对多。

✔ 双环控制

电压外环以及电流内环并且带3，5，7，11谐波注入方法来实现谐波滤波，用来减少输入电流的THD。

→ 输入AC220V/50Hz，输出 450V负载6700W时波形(CH4 AC电流)：

GD32E505 MCU简介

GD32E505是基于Arm^® Cortex^®-M33处理器的32位通用微控制器。内部外设资源非常丰富，支持浮点运算单元，特别是具有TMU硬件数学运算单元可以进行复杂数学计算，对数字电源实时控制非常有帮助。

了解进一步方案，请联系。

GD32 IDH 深圳市智玩无疆科技有限公司

黄经理 18682116158