“功能模塊”是由瑞薩的高性能MCU和功率器件、模擬器件組合而成的，將硬件、軟件和系統技術作為整套解決方案提供給客戶。通過這種方式，可縮短系統開發的時間、減少元器件的數量，推動系統的更高性能、更高功能。

推進低功耗化的電力電子技術

電力電子技術是指，生成電能（發電）、輸送電能（輸電）、改變電能（變電）、儲存電能（蓄電）這個系統整體的名稱，也包含構建并運用該系統的含義。
電力電子是由電路技術、控制技術、運用技術等技術組成。當前電力電子的最大目的可以說是減少電耗。如何更高效地發電、輸電、變電、蓄電，支撐電力電子的技術為推動低功耗化而不斷進行著改良。

電力電子技術開發的
現狀與課題

為降低功耗,今天的電力電子系統追求精確的工作控制，高效率的運轉,降低能耗的浪費。因此，傳統的模擬控制將被使用MCU進行的數字控制所替代。
模擬控制對于電力電子技術的電路設計者來說,并不需要了解MCU的知識.但一旦到了數字控制的時代,電力電子技術的電路在設計時就必須要對MCU及適合其的器件有足夠的了解.同樣,軟件設計者也必須理解復雜的電力電子技術電路。

實際上,我們能從很多電力電子技術電路的模擬設計者那里聽到他們難以適應MCU和MCU軟件開發導致摸不到頭緒等反應。
此外,在設計時也要從功能、性能和成本出發，光是選擇最合適的MCU和與其匹配的器件就要花費大量的時間。
并且，對于越來越多需要數字運算控制的電力電子技術系統來說，靈活運用比傳統MCU更高性能的MCU，并融合電力電子技術電路和控制軟件的高精度系統設計，就需要設計者具備更高的知識和經驗。

電力電子技術系統開發課題的“答案”
期待“功能模塊”

長期以來，瑞薩對于IGBT和MOSFET等功率器件以及模擬數字IC、光電耦合器、驅動器IC等產品推出了低端到高端的各類控制用MCU，而瑞薩提案把電力電子技術電路基本功能的“AC-DC”、“DC-DC”、“DC-AC”功能作為“功能模塊”將充分發揮這種技術實力。
由此，為了實現所要求的功能，瑞薩可以支持從MCU和功率器件、各類IC的全方位提案到系統實現。

之前也曾提到，推進數字控制的電力電子技術系統在開發時，電力電子技術電路設計者對于MCU和MCU軟件開發的知識和經驗不足，以及對MCU及各器件的選擇上所花費的時間都是一大課題。
但在使用瑞薩作為“功能模塊”所推薦的MCU和各器件后，設計者們無需在選擇上花費太多時間，可以將精力更集中到電路設計和軟件開發中去。此外，瑞薩還準備了大量MCU例程以及器件使用方法等技術資料，設計者們可以得到充分可靠的支持。
此外，設計者們還可以通過參加瑞薩安排的器件應用和電力電子技術電路設計、MCU控制程序開發等各類研討會，設計出更高水準的電路。

瑞薩提供的“功能模塊”可以說是克服電力電子技術系統開發課題的“答案”吧。

電力電子技術系統的“功能模塊”

普通的電力電子系統由數個功能模塊組成，其功能模塊可以找到通用的結構。輸入為模擬信號，輸出為PWM（Pulse Width Modulation）信號，控制電路由MCU和程序構成，電源電路由驅動電路和功率器件構成。

輸入的模擬信號有電圧、電流、溫度、轉速等。輸出的PWM信號則振幅恒定，持續時間不同的脈沖序列來驅動IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）和功率MOS FET等功率器件。控制電路將控制算法作為軟件程序集成在內。即使是相同的功能模塊也可以通過更改程序來滿足不同的規格。

下面讓我們實際看一下使用了瑞薩提供的活用“功能模塊”的電力電子技術系統中，特別受關注的4個領域的案例吧。

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◆最大程度發揮太陽能的家用太陽能調節器

首先我們要介紹的是家用太陽能發電系統。該系統被稱作“家用太陽能調節器”，由“DC/DC升壓模塊”、“變頻器模塊”和MCU組成的控制電路構成。太陽能電池板發電產生的直流電通過變頻器轉換為交流電后輸送給商用電源系統。

太陽能電池板的輸出功率除了會因日照條件發生變動之外，還會因負載側要求的電壓發生變動。而這時利用MCU控制DC/DC升壓模塊， 通過一種叫做“最大功率點跟蹤（MPPT：Maximum Power Point Tracking）”的控制方式使太陽能電池的輸出功率一直保持在最大值。

◆實現節能及靜音的空調用電機變頻器

接下來要介紹的是家用空調的電機控制系統。該系統被稱作“空調用電機變頻器”，由“PFC（Power Factor Correction）模塊”、“三相變頻器模塊”和MCU組成的控制電路構成。PFC模塊可以把輸入的商用電源交流電整流成直流電，同時去除諧波噪音。三相變頻器模塊將直流電轉換為三相（三個電勢相位互差120度）的交流電，平穩驅動電機。通過傳感器監測電機的轉速，通過MCU將功能模塊的工作一直控制在最佳值。

◆高效后備電源的UPS（不間斷電源供電裝置）

接下來要介紹的是小型UPS的應用實例。該系統可以在商用電源因某種原因停止送電時作為備用電源來供電。不同的UPS其供電時間也有從3分鐘到3小時。

UPS由“PFC模塊”、“DC/DC升壓模塊”、“變頻器模塊”和MCU組成的控制電路構成。PFC模塊可以把商用電源輸入的交流電整流為直流電，同時去除諧波噪音。直流電存儲在UPS內部的蓄電池內。DC/DC升壓模塊平時把PFC的輸出轉換成合適的直流電圧，同時向蓄電池供電。停電時，從蓄電池中輸出并升壓至合適的直流電圧。變頻器模塊將DC/DC升壓模塊輸出的電流轉換成與商用電源相同的交流電。

◆支持下一代汽車的電動汽車（EV）用充電站

最后介紹的是電動汽車（EV）用充電站的例子。EV用充電站是可在短時間內對電動汽車（EV）進行充電所必需的新系統，相信今后在國內外的數量會呈現急速增長。

EV用充電站由“三相PFC模塊”、“絕緣型DC/DC轉換器模塊”和MCU組成的控制電路構成。輸入電源并不是平時的 100V交流電源，而是三相200V交流電源。為縮短充電時間還使用了大功率的電源。三相PFC模塊和與前面說過的PFC模塊相同，可以把三相交流電轉變為直流電。絕緣型DC/DC轉換器模塊將輸入和輸出進行電氣絕緣，同時生成EV充電時所需的高電圧和大電流。

至此，田本博士向我們介紹了許多活用“功能模塊”的電力電子技術系統實例。下一回我們就要介紹支撐起“功能模塊”解決方案的瑞薩MCU及功率器件、模擬器件產品。