瑞萨节能的“功能模块”解决方案

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电力电子技术是指，生成电能（发电）、输送电能（输电）、改变电能（变电）、储存电能（蓄电）这个系统整体的名称，也包含构建并运用该系统的含义。
电力电子是由电路技术、控制技术、运用技术等技术组成。当前电力电子的最大目的可以说是减少电耗。如何更高效地发电、输电、变电、蓄电，支撑电力电子的技术为推动低功耗化而不断进行着改良。

为降低功耗,今天的电力电子系统追求精确的工作控制，高效率的运转,降低能耗的浪费。因此，传统的模拟控制将被使用MCU进行的数字控制所替代。
模拟控制对于电力电子技术的电路设计者来说,并不需要了解MCU的知识.但一旦到了数字控制的时代,电力电子技术的电路在设计时就必须要对MCU及适合其的器件有足够的了解.同样,软件设计者也必须理解复杂的电力电子技术电路。

实际上,我们能从很多电力电子技术电路的模拟设计者那里听到他们难以适应MCU和MCU软件开发导致摸不到头绪等反应。
此外,在设计时也要从功能、性能和成本出发，光是选择最合适的MCU和与其匹配的器件就要花费大量的时间。
并且，对于越来越多需要数字运算控制的电力电子技术系统来说，灵活运用比传统MCU更高性能的MCU，并融合电力电子技术电路和控制软件的高精度系统设计，就需要设计者具备更高的知识和经验。

长期以来，瑞萨对于IGBT和MOSFET等功率器件以及模拟数字IC、光电耦合器、驱动器IC等产品推出了低端到高端的各类控制用MCU，而瑞萨提案把电力电子技术电路基本功能的“AC-DC”、“DC-DC”、“DC-AC”功能作为“功能模块”将充分发挥这种技术实力。
由此，为了实现所要求的功能，瑞萨可以支持从MCU和功率器件、各类IC的全方位提案到系统实现。

之前也曾提到，推进数字控制的电力电子技术系统在开发时，电力电子技术电路设计者对于MCU和MCU软件开发的知识和经验不足，以及对MCU及各器件的选择上所花费的时间都是一大课题。
但在使用瑞萨作为“功能模块”所推荐的MCU和各器件后，设计者们无需在选择上花费太多时间，可以将精力更集中到电路设计和软件开发中去。此外，瑞萨还准备了大量MCU例程以及器件使用方法等技术资料，设计者们可以得到充分可靠的支持。
此外，设计者们还可以通过参加瑞萨安排的器件应用和电力电子技术电路设计、MCU控制程序开发等各类研讨会，设计出更高水准的电路。

瑞萨提供的“功能模块”可以说是克服电力电子技术系统开发课题的“答案”吧。

普通的电力电子系统由数个功能模块组成，其功能模块可以找到通用的结构。输入为模拟信号，输出为PWM（Pulse Width Modulation）信号，控制电路由MCU和程序构成，电源电路由驱动电路和功率器件构成。

输入的模拟信号有电圧、电流、温度、转速等。输出的PWM信号则振幅恒定，持续时间不同的脉冲序列来驱动IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）和功率MOS FET等功率器件。控制电路将控制算法作为软件程序集成在内。即使是相同的功能模块也可以通过更改程序来满足不同的规格。

下面让我们实际看一下使用了瑞萨提供的活用“功能模块”的电力电子技术系统中，特别受关注的4个领域的案例吧。

◆最大程度发挥太阳能的家用太阳能调节器

首先我们要介绍的是家用太阳能发电系统。该系统被称作“家用太阳能调节器”，由“DC/DC升压模块”、“变频器模块”和MCU组成的控制电路构成。太阳能电池板发电产生的直流电通过变频器转换为交流电后输送给商用电源系统。

太阳能电池板的输出功率除了会因日照条件发生变动之外，还会因负载侧要求的电压发生变动。而这时利用MCU控制DC/DC升压模块， 通过一种叫做“最大功率点跟踪（MPPT：Maximum Power Point Tracking）”的控制方式使太阳能电池的输出功率一直保持在最大值。

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