概述
传统多电平拓扑受限于控制复杂度与成本，难以规模化商用。本次突破性采用自研UM32G421芯片实现三大创新：
1. 五电平SiC变流拓扑：采用碳化硅五电平AC/DC 变流器，减少功率转换器的损耗，10 – 100% 负载范围内效率大于98%，电流纹波低至4A（满载46A），iTHD＜5%（50%负载起）。
2. 自适应模块化控制（AMC）：根据负载情况动态调节工作模块数量，确保整机最大效率
的同时，轻载效率也获得大幅提升。
该平台的核心优势如下：
·超高效率（>98% @ 10%-100%负载）： 这是最核心的优势。适用于长时间运行、能耗成本敏感的应用，如数据中心、通信基站、照明系统、工业生产线、充电桩、储能系统。
·五电平拓扑： 输出极低的输出电压纹波和THD的高质量清洁电能。这对敏感电子设备和需要高精度控制的设备至关重要。同时也降低了EMI滤波需求，有助于提高功率密度。
·宽输出范围（360V-400V DC可调）： 适配多种需要高压直流母线的应用标准（如HVDC 380V, 工业驱动器母线）。
·宽负载范围高效率： 适应实际应用中负载波动大的场景（如数据中心服务器负载变化、工业设备启停）。
·单相220V AC输入： 部署灵活方便，适用于普通市电环境，无需三相电，适合分布式部署。
平台硬件方案介绍
直流供电系统硬件方案示意图
主控芯片是广芯微UM32G421采用ARM Cortex-M4F内核，204MHz主频，支持浮点运算，支持DSP指令集，性能强大，集成了包括多路支持硬件移相的高精度PWM、高采样率SAR ADC、硬件坐标旋转运算协处理器、丰富的外设接口等多种资源，可在-40~125℃稳定工作，能够满足工业控制、汽车电子、新能源等多个领域的应用需求。
平台软件方案介绍
对交流网进行电压、电流采样，通过“调频移相”控制方法实时计算出需要的开关频率和移相角度，实现对输入220V/50Hz电网的交流电压、电流的精确控制，以获得高质量的直流输出电流。
直流供电系统软件方案示意图
直流供电系统平台 DEMO
下图是广芯微直流供电系统平台 DEMO板，包括主控MCU，SiC开关管、驱动器、电容等零部件。
直流供电系统DEMO板
平台功能参数及测试波形
下图是直流供电系统的效率、功率因数和电流总谐波失真曲线。由于采用了AMC控制，电源效率在大于10%负载下达到98%以上，峰值效率可达98.8%。一般情况下，效率高于98.5%。
下图是直流供电系统在0.5kW和10kW输出功率下的波形，说明直流供电系统在不同功率下进行可靠工作。
下图是直流供电系统在启动以及步长为1kW负载变化下的波形图。说明直流供电系统可以在不同的负载情况下，启动相应的功率模块数量，确保整机最大效率。
下图是直流供电系统在0.5kW和6kW以及1kW和9kW阶跃负载变化下工作波形，说明直流供电系统在大负载变化下可以保持稳定的直流输出。
应用案例
用户使用该平台开发的直流供电系统成功安装在香港某停车场，为直流照明系统供电。左下图为停车场照明系统，为了说明节能效果，同时装有直流照明灯和交流照明灯。右下图是直流照明灯和交流照明灯的能量消耗对比图。相比交流照明系统，直流照明系统可以提供稳定的供电，同时效率提高10%以上。
文章来源：广芯微