發(fā)力電力能源！N32系列MCU全面助力“綠色化”發(fā)展

智能電網(wǎng)（Smart Grid）指電網(wǎng)的智能化（智能電力），也被稱(chēng)為“電網(wǎng)2.0”，它是基于集成的高效雙向通信網(wǎng)絡(luò )，采用先進(jìn)的傳感技術(shù)和測量技術(shù)，先進(jìn)的設備技術(shù)與控制方法，以及先進(jìn)的決策支持系統而構建的智能化應用，以實(shí)現電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效運行，環(huán)境友好和使用安全目標。為了實(shí)現更高效率的電能轉換，發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等智能化設備設施使用的控制芯片需要具有更高的性能、更強的實(shí)時(shí)性，更好的運行穩定可靠性。

國民技術(shù)擁有高性能SoC架構技術(shù)、低功耗技術(shù)、數?；旌显O計架構技術(shù)、高可靠性技術(shù)、安全性技術(shù)等核心技術(shù)并持續創(chuàng )新，基于成熟的ARM內核，在業(yè)內率先推出了40nm工藝制程的32位N32系列通用MCU產(chǎn)品，憑借高可靠性、高穩定性、高集成特性等優(yōu)勢特點(diǎn)，N32系列MCU可用于采集器、專(zhuān)變采集終端、能源控制器、斷路器、電表、數顯表等低壓配電場(chǎng)景。芯片內置有國際/國密雙標準密碼算法硬件加速引擎，支持HPLC升級應用。今年將推出的更高性能N32H系列MCU產(chǎn)品可滿(mǎn)足電網(wǎng)配變電終端新標準要求，可用于高壓配電FTU/TTU/DTU三合一統一平臺應用，進(jìn)一步拓展電力能源領(lǐng)域市場(chǎng)。

目前，N32系列通用MCU的多款型號已批量應用于光伏關(guān)斷器、智能斷路器、繼電器、采集器、營(yíng)配終端、變頻器、逆變器、電能計量、BMS與儲能電源、充電樁等多個(gè)電力能源產(chǎn)品，并獲得行業(yè)客戶(hù)廣泛認可。

1. 低壓配電端案例--光伏關(guān)斷器

當電網(wǎng)側停電時(shí)，光伏關(guān)斷器既能通過(guò)失壓保護、防孤島保護功能輔助防止光伏系統反送電，又能實(shí)時(shí)監測開(kāi)關(guān)狀態(tài)，驗證涉網(wǎng)保護是否正確和可靠地動(dòng)作，可實(shí)現電力載波信號的調制解調，市電異常檢測，異常時(shí)發(fā)送關(guān)機命令，溫度采樣及過(guò)溫保護，以及相關(guān)信息監控等。通過(guò)電力載波方式進(jìn)行通信無(wú)需另外增加通信線(xiàn)，可以降低系統成本及減少系統故障點(diǎn)。

N32G430、N32G435等系列產(chǎn)品的功能與性能滿(mǎn)足光伏關(guān)斷器主控MCU要求，并且已經(jīng)得到量產(chǎn)使用。

N32G430實(shí)現光伏關(guān)斷器具有如下應用優(yōu)勢：

1) 采用高性能M4F內核，具有128MHz主頻，64KB Flash配備16KB SRAM，執行保護算法效率更高，響應更及時(shí)。

2) 高達5Msps采樣率的12bit ADC，采樣及異常響應速度更快。

3) 自帶硬件加密存儲及分區隔離保護功能，可防止對軟件算法的破解。

2. 低壓配電端案例--智能斷路器

相比傳統斷路器，智能斷路器集監控、保護、通信為一體，增加了計量、故障指示、遠程控制、APP控制等功能，對于電力系統運行的穩定性、可靠性、安全性非常重要，不僅可防止過(guò)載而引發(fā)火災，還可實(shí)現高用電量設備的節電管理和能耗分析等智能化管理，可用于建筑智能化系統、移動(dòng)基站、智慧充電樁等各種用電場(chǎng)所的供電系統的安全用電管理。

根據智能斷路器產(chǎn)品性能要求不同，國民技術(shù)有多款產(chǎn)品可以很好匹配，并已得到廣泛量產(chǎn)使用，包括N32G031、N32G430、N32L40x、N32G455、N32G457、以及N32WB452（藍牙MCU）。

基于N32G455芯片實(shí)現的智能斷路器具有人機交互、電壓和電流監控測量、繼電器開(kāi)關(guān)控制、ADC模擬量采集、E2PROM讀寫(xiě)、液晶顯示等功能。

N32G455應用優(yōu)勢：

1) 具有144MHz高主頻，高達180DMIPS，提升算法運行效率和產(chǎn)品實(shí)時(shí)響應能力。

2) 5Msps高速12bit ADC，保證溫度等模擬量的精確實(shí)時(shí)采樣。

3) 支持SPI、UART等多種接口，接口資源豐富，可拓展性好。

4) 內置硬件加密，保護敏感數據和算法代碼安全。

5) -40℃~105℃工業(yè)級溫度范圍和±4kV ESD抗靜電，提升抗干擾能力。

3. 用電端案例--智能變頻器

隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器應用十分廣泛。變頻器根據電機的實(shí)際需要來(lái)調整輸出電源電壓，進(jìn)而達到節能、調速的目的。除了產(chǎn)品性能和品質(zhì)保障要求，過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)載保護等故障保護，以及知識產(chǎn)權保護等因素，也是變頻器需要考慮的問(wèn)題。

該類(lèi)應用中已獲得量產(chǎn)的型號包括N32G031、N32G435、N32G455、N32G457等，其中國民技術(shù)N32G435等系列具有接口豐富、系統穩定、開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)易、加密安全等特點(diǎn)，可為變頻器實(shí)現人機UI交互、電機PWM驅動(dòng)、ADC多路模擬量采集、SPI Flash讀寫(xiě)、片內Flash加密存儲以及讀寫(xiě)保護等多種功能提供支持。

N32G435應用優(yōu)勢：

1) 采用Cortex-M4F內核，108MHz主頻，支持浮點(diǎn)運算和DSP指令，達135DMIPS，內置2KB 指令緩存，支持Flash加速單元執行程序0等待。

2) PWM觸發(fā)ADC采樣，死區時(shí)間可編程的互補輸出，外部信號與定時(shí)器互聯(lián)的同步電路，具有對電機的精確控制能力。

3) 高達52個(gè)GPIO，2路SPI，6路UART，16路ADC等豐富資源。

4) 硬件密碼引擎，Flash加密存儲，不可逆的讀寫(xiě)保護設置。

4. 用電端案例--逆變器

逆變器是基于電壓逆變工作原理將DC轉化為AC的一種特殊變壓器，在汽車(chē)、戶(hù)外用電、應急電源等場(chǎng)所用于將電池或電瓶供給的低壓直流電轉變?yōu)?20V交流電供設備使用。

該類(lèi)應用中已獲得量產(chǎn)的型號包括N32G430、N32G031、N32G435、N32G455等，其中基于N32G455實(shí)現的逆變器具有三大特點(diǎn)：一是啟動(dòng)速度快，轉換效率高；二是安全性能好，產(chǎn)品具備短路、過(guò)載、過(guò)/欠電壓、超溫等保護功能；三是帶負載適應性與穩定性強。

N32G455應用優(yōu)勢：

1) 32位高性能ARM Cortex-M4F，運行速率最高144MHz。

2) 高穩定性，滿(mǎn)足-40℃~105℃工作溫度范圍，無(wú)懼戶(hù)外各種惡劣天氣條件影響。

3) 內置高性能模擬接口，具有4個(gè)12bit 5Msps高速ADC，支持差分模式；帶4個(gè)軌到軌運算放大器等模擬資源。

4) 通訊接口豐富，配置了7個(gè)串口，3個(gè)SPI接口，4個(gè)I2C接口，以及2個(gè)CAN總線(xiàn)接口等。

5) 豐富的定時(shí)器資源：集成2個(gè)高級定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有4個(gè)獨立的通道，其中3個(gè)通道支持6路互補PWM輸出，最高控制精度6.9nS。

6) 內置密碼算法硬件加速引擎，具有高安全性。

5. 計量端案例--電表協(xié)議轉換模塊（采集器）

對用戶(hù)用電進(jìn)行智能化管理不僅可以降低運營(yíng)成本，而且可以提高能源使用效率。采集器位于電表和集中器之間，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集不同時(shí)段（峰、谷、平）電表數據，保存、通過(guò)響應集中器的命令上傳數據或者向電表下傳執行命令（如切斷用戶(hù)用電）。

基于N32G455的電表協(xié)議轉換模塊通過(guò)RS232等通訊方式管理多個(gè)電表和收集電表數據，然后通過(guò)電力載波把這些電表的數據上傳給集中器，適用于集中裝表的情況，可使用它來(lái)采集每個(gè)電表的數據。

N32G455應用優(yōu)勢：

1) 豐富通信接口，3路USART實(shí)現RS485、無(wú)線(xiàn)模塊數據、RS232數據交換。

2) 144MHz高主頻，180DMIPS，支持高速運算處理能力：

● 支持多種規約解析，包括：DL/T645、DL/T376.1、DL/698.45。

● 實(shí)時(shí)傳輸多參數，如：有功電度、無(wú)功電度、功率因素、A相電壓、B相電壓、C相電壓傳輸和數據轉換。

● 可同時(shí)處理多達8塊電表數據上傳及電表狀態(tài)控制。

● 數據采集精準，支持多種數據業(yè)務(wù)。

6. 計量端案例--三相導軌式電能表

三相電能表是基于三相電的智能電能表，由測量單元、數據處理單元、通信單元等組成。三相導軌式電能表采用模塊化結構，體積小巧，安裝方便，運行可靠，為低壓照明終端的電能計量提供了有效的解決方案，可廣泛應用于樓宇、商場(chǎng)、會(huì )展中心、學(xué)校、機場(chǎng)、港口及工廠(chǎng)等用電計量。

電力計量場(chǎng)景推薦型號包括N32G430、N32G452、N32L406、N32G435、N32G455。其中N32L406采用增強工業(yè)級可靠性技術(shù)，適應復雜電氣環(huán)境，增強電表可靠性?；贜32L406實(shí)現的三相導軌式電能表的主要功能特點(diǎn)包括：強弱電分離設計、雙向電能計量、預付費、參數可編程等。

N32L406應用優(yōu)勢：

1) 基于Cortex-M4F內核，支持FPU浮點(diǎn)運算，提供1.25DMIPS/MHz的優(yōu)異性能。

2) 在STOP2模式下工作電流約為2uA，4MHz低功耗運行模式工作電流在1mA以?xún)?，可以有效降低產(chǎn)品功耗。

3) 片內集成2個(gè)SPI，速率可達16Mbps；5個(gè)串口波特率可配置，支持DMA，最高波特率可達2Mbit/s，可以滿(mǎn)足電表產(chǎn)品各種應用功能高速接口需求。

4) 芯片具備硬件級高安全性，為代碼安全以及用戶(hù)數據安全提供保護。

7. 能量?jì)Υ姘咐?-短交通電池BMS控制板

BMS是專(zhuān)門(mén)用來(lái)進(jìn)行電池運行管理的模塊，N32G031、N32G43x、N32L40x、N32G452、N32WB452（藍牙MCU）等系列MCU已經(jīng)應用消費，工業(yè)、汽車(chē)領(lǐng)域的BMS電池管理系統中，其中基于N32G45x實(shí)現的短交通電池BMS控制板具有高效節能、安全保護、實(shí)時(shí)監控、可擴展性好等功能特點(diǎn)。

N32G452應用優(yōu)勢：

1) 144M主頻，FLASH支持ICACE和預取，支持FPU和MMU指令，可高效率運行SOC、SOP、SOH等BMS核心控制算法，精準修正單節電池充/放電狀態(tài)，實(shí)現總輸入/輸出功率和電池組健康狀態(tài)的檢測。

2) 內置2個(gè)5Msps采樣率的12bit獨立ADC，可同時(shí)工作，多達16個(gè)采樣通道，輕松實(shí)現過(guò)壓檢測、欠壓保護、短路關(guān)斷、溫度檢測、電池均衡控制等各種安全保護功能。

3) 豐富的外設接口，支持UART、IIC、SPI等接口，同時(shí)支持CAN，實(shí)現故障診斷和警告上報，支持BMS系統的無(wú)線(xiàn)連接管理與監控。

4) 接口靈活，單芯片滿(mǎn)足未來(lái)新國標應用，可通過(guò)手機APP對BMS控制板固件進(jìn)行升級

5) 選擇內置BLE的N32WB452系列MCU，可實(shí)現手機APP升級BMS控制板固件，并且FLASH自帶加密存儲功能，保護用戶(hù)算法代碼。

8. 能量?jì)Υ姘咐?-戶(hù)外電源

戶(hù)外電源主要由內置電池組、MPPT模塊、雙向逆變模塊以及直流輸出模塊等模塊單元組成，各個(gè)模塊都需要內置MCU來(lái)實(shí)現狀態(tài)采集、功能控制、通信和保護等功能，國民技術(shù)多款MCU產(chǎn)品獲得國內移動(dòng)儲能行業(yè)標桿用戶(hù)應用。N32G031、N32G430、N32L403、N322G455等MCU已被用于電源主控、顯示、AFE前端或逆變模塊，具有高性能、低功耗、高集成度、高可靠性、安全等特點(diǎn)。

N32G031、N32G430、N32L403、N322G455應用優(yōu)勢：

1) 系列化的產(chǎn)品可滿(mǎn)足主控板、顯示板、逆變、MPPT、BMS等多種功能模塊的應用需求。

2) 內置先進(jìn)模擬外設，包括5Msps 12bit ADC，比較器和運放等，可節省外部芯片。

3) 內置Segment LCD驅動(dòng)，可直接驅動(dòng)無(wú)源液晶進(jìn)行電源狀態(tài)顯示。

4) 提供信息安全解決方案。

5) 高可靠性，全系列支持105℃耐溫。

電力行業(yè)應用N32系列MCU主要資源