芯耀
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在當(dāng)今科技飛速發(fā)展且生活節(jié)奏日益加快的時(shí)代，便攜式電源設(shè)備應(yīng)用越來(lái)越廣泛。其中，太陽(yáng)能充電功能與精確電池管理的電量計(jì)雖極具價(jià)值，但也面臨諸多挑戰(zhàn)，如充電效率起伏不定，難以保障設(shè)備持續(xù)穩(wěn)定供電；以及太陽(yáng)能充電模塊的集成設(shè)計(jì)需兼顧便攜性與轉(zhuǎn)換效率，在有限空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效轉(zhuǎn)化等。
面對(duì)這些趨勢(shì)與挑戰(zhàn)，瑞薩的便攜式電源系統(tǒng)解決方案應(yīng)運(yùn)而生，其專(zhuān)為多功能、高功率充電而精心設(shè)計(jì)，具備多種輸入和輸出選項(xiàng)，完美契合當(dāng)下多樣化的用電需求。
瑞薩便攜式電源系統(tǒng)解決方案
瑞薩的便攜式電源系統(tǒng)方案集成了一個(gè)數(shù)字控制升降壓電池充電器，搭配用于充電和放電的USB Type-C?端口控制器（TCPC），符合USB供電（PD）3.1擴(kuò)展功率范圍（EPR）標(biāo)準(zhǔn)，可從車(chē)載電源向USB Type-C?端口提供高達(dá)240W的功率。該方案配備3.6KW雙向功率因數(shù)校正（PFC）和雙有源橋（DAB）數(shù)字電源，不僅實(shí)現(xiàn)了高效穩(wěn)定的充電，還能靈活應(yīng)對(duì)不同設(shè)備的連接需求。
值得一提的是，該方案還具備太陽(yáng)能充電功能，能夠充分利用可再生能源，為電源系統(tǒng)提供更多的能量來(lái)源途徑，進(jìn)一步提升其在各種環(huán)境下的適用性。此外，用于精確電池管理的電量計(jì)IC在單個(gè)封裝中集成了MCU和模擬前端（AFE），能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控電池狀態(tài)，有效延長(zhǎng)電池續(xù)航能力。
該系統(tǒng)由中央控制板、供電端和負(fù)載端三個(gè)模塊組成。
控制部分，中央控制板采用瑞薩入門(mén)級(jí)MCU RA2E1，該MCU基于48MHz Arm Cortex?-M23內(nèi)核打造,具有高達(dá)128KB代碼閃存和16KB SRAM存儲(chǔ)器，支持構(gòu)建各種通用設(shè)計(jì)。RA2E1具有1.6V至5.5V寬工作電壓范圍，擁有各種內(nèi)存和封裝可供選擇。
為系統(tǒng)提供電池電量測(cè)量和管理的電量計(jì)模塊采用瑞薩旗下3至10串鋰離子電池電量計(jì)IC RAJ240100GFP，它將一個(gè)MCU器件和AFE器件集成在單個(gè)封裝中，具備多種電池管理功能。此外，瑞薩還提供用于電池管理的RAJ240090/100評(píng)估套件和快速入門(mén)指南，該套件具有用戶可配置的設(shè)置，用于確定器件的不同閾值，實(shí)現(xiàn)從評(píng)估到客戶認(rèn)證的無(wú)縫過(guò)渡，而無(wú)需進(jìn)行固件開(kāi)發(fā)。
方案中的雙向PFC+DC/DC是一個(gè)數(shù)字電源系統(tǒng)，采用瑞薩高性能MCU RA6T2，專(zhuān)為支持650V GaN FET而設(shè)計(jì)，通過(guò)DAB和圖騰柱拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提供3.6kW雙向轉(zhuǎn)換，可實(shí)現(xiàn)＞98.5%的效率。
在太陽(yáng)能應(yīng)用的部分，本方案搭載的智能太陽(yáng)能電池充電器模塊通過(guò)MPPT和降壓升壓優(yōu)化太陽(yáng)能電池陣列的功能，實(shí)現(xiàn)高效充電、可調(diào)電壓、可編程速率和強(qiáng)大的電池保護(hù)，從而獲得最佳性能。供電端的240W USB PD AC/DC適配器模塊則是一個(gè)符合USB PD 3.2 EPR標(biāo)準(zhǔn)的電源，具有緊湊的設(shè)計(jì)。其內(nèi)置的零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS）最大限度地減少了開(kāi)關(guān)損耗，確保高轉(zhuǎn)換效率（＞94%）。
100W USB Type-C DC輸入模塊支持寬輸入電壓范圍（4-20V，高達(dá)8A）。它提供符合USB PD標(biāo)準(zhǔn)的 VBUS電源，具有可編程電壓選項(xiàng)（3.3至21V），并支持雙 USB Type-C??輸出。此外，該模塊具有多端口電源管理器功能，可為現(xiàn)代USB供電應(yīng)用提供可擴(kuò)展的系統(tǒng)。
負(fù)載端的12V同步降壓穩(wěn)壓器RAA211650是一個(gè)集成式60V 5A同步降壓穩(wěn)壓器，開(kāi)關(guān)頻率200kHz-2.5MHz可調(diào)。其集成的低導(dǎo)通電阻MOSFET、柵極驅(qū)動(dòng)器和控制器，使之成為一個(gè)高效的降壓解決方案。
瑞薩的便攜式電源系統(tǒng)方案專(zhuān)為快速原型設(shè)計(jì)而構(gòu)建，適合移動(dòng)電源、離網(wǎng)能源解決方案和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的便攜式電源。利用瑞薩評(píng)估板、參考設(shè)計(jì)和軟件，有助于開(kāi)發(fā)者實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)發(fā)和測(cè)試，大大縮短產(chǎn)品上市周期。
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