廣芯微電子（廣州）股份有限公司今日正式發(fā)布基于其自研多功能工業(yè)實(shí)時(shí)微處理器UM32G421開發(fā)的全新一代720W雙向四開關(guān)Buck Boost升降壓充電管理模塊，內(nèi)置高效MPPT算法，集成電池充電管理功能，功率密度高于7W/cm3。該模塊以超高轉(zhuǎn)換效率、全場(chǎng)景安全防護(hù)及智能化控制為核心亮點(diǎn)，面向新能源儲(chǔ)能、光伏系統(tǒng)、AGV/電動(dòng)兩輪車及工業(yè)電源等領(lǐng)域，提供高可靠、高適配的一站式DCDC數(shù)字電源解決方案。
雙向四開關(guān)DCDC升降壓充電管理模塊（10cmx4cmx2.5cm）
該模塊采用廣芯微自研多功能工業(yè)實(shí)時(shí)微處理器芯片UM32G421來實(shí)現(xiàn)主要控制與數(shù)字電源功能。
UM32G421功能框圖
UM32G421采用ARM Cortex-M4F內(nèi)核，支持浮點(diǎn)運(yùn)算，支持DSP指令集，性能強(qiáng)大，集成了包括高精度PWM、高采樣率SAR ADC、硬件坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)運(yùn)算協(xié)處理器、豐富的外設(shè)接口等多種資源，可在-40~125℃穩(wěn)定工作，能夠滿足工業(yè)控制、汽車電子、新能源等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用需求。
控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖
Buck-Boost系統(tǒng)框圖
核心功能與技術(shù)亮點(diǎn)
1.雙向Buck-Boost升降壓控制，寬電壓范圍靈活適配，支持CV和CC模式
模塊支持10V~75V寬范圍輸入與輸出電壓，采用雙向四開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)升降壓無縫切換，滿足復(fù)雜工況下的電壓匹配需求，適配鋰電池、超級(jí)電容等多種儲(chǔ)能設(shè)備。
DC-DC峰值效率：99%
輕載（<10%負(fù)載）效率：>95.97%
輸入： 10-75V DC，支持太陽能光伏、鉛酸/鋰電池、工業(yè)電源等
輸出： 10-75V DC
·恒壓模式 (CV)：10-75V 可編程輸出
·恒流模式 (CC)：0.5A - 15A 精準(zhǔn)調(diào)節(jié)輸出電流
工作溫度范圍：-40℃~+85℃（滿足工業(yè)級(jí)嚴(yán)苛環(huán)境）
2.全階段智能充電管理，適配多樣化電池需求
支持涓流充電、預(yù)充、恒流充電、恒壓充電等模式，精準(zhǔn)控制充電流程，延長(zhǎng)電池壽命，兼容多化學(xué)電池體系，包括鉛酸電池、磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池等，滿足高安全性充電場(chǎng)景需求。
3.光伏MPPT與高效率能量轉(zhuǎn)換
內(nèi)置MPPT（最大功率點(diǎn)跟蹤）算法，光伏追蹤效率≥99.96%（行業(yè)領(lǐng)先），最大化太陽能利用率；DC-DC峰值轉(zhuǎn)換效率高達(dá)99%，顯著降低系統(tǒng)能耗，助力綠色能源應(yīng)用。
4.多維度安全防護(hù)，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行
集成OCP（過流保護(hù)）、OVP（過壓保護(hù)）、UVP（欠壓保護(hù)）、OTP（過溫保護(hù)）及短路保護(hù)等軟硬件機(jī)制，結(jié)合實(shí)時(shí)電壓、電流、溫度檢測(cè)功能，確保極端環(huán)境下的系統(tǒng)穩(wěn)定性與安全性。
·硬件過流保護(hù) (HOCP)： 響應(yīng)時(shí)間 < 500ns
·軟件多級(jí)電流限制 (SOCL)： 基于系統(tǒng)狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整保護(hù)閾。
·軟件過壓/欠壓保護(hù) (OVP/UVP)
·溫度梯度監(jiān)控與過溫保護(hù) (OTP)
·CAN 總線緊急關(guān)斷：符合 ISO 11898 標(biāo)準(zhǔn)
5.高兼容性通信與擴(kuò)展能力
支持CAN-FD高速通信協(xié)議，適配工業(yè)自動(dòng)化與車載網(wǎng)絡(luò)需求；預(yù)留擴(kuò)展接口并提供CLI調(diào)試工具，支持二次開發(fā)，縮短客戶產(chǎn)品開發(fā)周期。
應(yīng)用領(lǐng)域
基于該模塊的寬電壓范圍（10V~75V）、雙向能量流動(dòng)能力、MPPT功能及電池充電管理特性，其適用場(chǎng)景可覆蓋以下領(lǐng)域：
1. 新能源汽車與充電設(shè)施
·車載充電機(jī)（OBC） ：實(shí)現(xiàn)車輛電池與電網(wǎng)/光伏系統(tǒng)的雙向充放電。
·電池均衡系統(tǒng)：用于鋰電池組內(nèi)部電芯間的能量轉(zhuǎn)移與均衡管理。
·直流快充樁：適配不同電壓等級(jí)的電動(dòng)汽車電池，提升充電兼容性。
2. 光伏儲(chǔ)能一體化系統(tǒng)
·光伏MPPT控制器：最大化太陽能利用率，適配寬范圍光伏板電壓輸出。
·儲(chǔ)能逆變器前端：實(shí)現(xiàn)光伏-電池-負(fù)載的能量高效調(diào)度，支持離網(wǎng)/并網(wǎng)模式切換。
3. 工業(yè)與能源管理
·不間斷電源（UPS） ：支持寬輸入電壓范圍，適配不同電池組（鉛酸、鋰電），實(shí)現(xiàn)高效能量轉(zhuǎn)換。
·智能電網(wǎng)設(shè)備：參與電網(wǎng)調(diào)峰，通過雙向功率控制實(shí)現(xiàn)能源動(dòng)態(tài)分配。
·工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備：為機(jī)器人、AGV小車等提供寬電壓適配的電源解決方案。
4. 戶外與移動(dòng)能源系統(tǒng)
·便攜式儲(chǔ)能電源：適配多種電池類型，支持太陽能充電與多設(shè)備供電。
·房車/游艇供電系統(tǒng)：整合光伏、電池與負(fù)載管理，實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)能源自給。
5. 特種與新興領(lǐng)域
·5G基站儲(chǔ)能系統(tǒng)：支持寬電壓電池組，滿足高可靠性與高效率需求。
·電動(dòng)船舶動(dòng)力系統(tǒng)：適配高壓鋰電池與低壓直流母線的雙向能量轉(zhuǎn)換。
·農(nóng)業(yè)光伏灌溉系統(tǒng)：結(jié)合MPPT與水泵控制，提升能源利用效率。
實(shí)驗(yàn)室測(cè)試
1.DC-DC效率測(cè)試
下圖展示了Buck-Boost轉(zhuǎn)換器在不同負(fù)載和輸入電壓下的效率性能：
·總體趨勢(shì)：隨著輸入電壓的變化，效率曲線呈現(xiàn)出波動(dòng)的趨勢(shì)，Buck模式下效率最高。
·負(fù)載功率影響：隨著負(fù)載功率的增加，效率曲線整體上移，表明在較高負(fù)載下，轉(zhuǎn)換器的效率更高。
·峰值效率：99.05%
·輕載效率：>95.97%
Buck-Boost效率（輸出@48V）
2.MPPT追蹤效率
光伏MPPT追蹤效率達(dá)到了99.96%。
MPPT光伏追蹤效率
