在雙碳目標的引領下，新型儲能及分布式電源是建設新型電力系統、推動能源綠色低碳轉型的重要裝備基礎和關鍵技術，是實現碳達峰、碳中和目標的重要支撐， 恩智浦MCU器件(LPC, Kinetis V, MCX及DSC)可以系列化滿足家庭儲能及戶外電源方面的方案設計需求，今天我們來看看恩智浦在這些應用領域有哪些優勢。

產品中適合的相關技術

首先我們先看一下恩智浦產品中有哪些適合的相關技術：

LPC55，MCX，DSC系列MCU集成PowerQuad DSP協處理器，大大提升電力電子變流器FFT，IIR，FIR等常用算法運算效力。

恩智浦獨有的FreeMASTER工具提供可代替示波器的快速在線波形監視及存儲分析功能，提升電力電子應用的調試效率。

經由VDE認證的Function Safety軟件庫，支持功能安全的快速部署。

提供LVGL GUI Guider工具支持快速UI界面設計。

MC3377x系列AFE芯片提供經過汽車市場廣泛驗證的準確，高可靠的模擬前端解決方案。LPC551x/0x+MC33771/2C及LPC551x/0x+MC33665/MC33774C組合提供極具性價比的高可靠BMS解決方案。

依托NXP在WIFI和BLE上豐富的產品線，實現系統快速配網及云接入。

典型的家庭儲能系統

下面我們來觀察一個典型的家庭儲能系統（包含儲能電池及儲能變流器）或者戶外電源，它主要由MPPT模塊，DC-DC模塊，逆變模塊，電池組，以及直流輸出模塊等單元組成（如下圖所示），各個模塊都需要內置MCU來實現狀態采集、功能控制、通信和保護等功能。

恩智浦LPC5500，MCX，DSC，Kinetis系列MCU均支持105℃耐溫，同時部分MCU內置了高速16bit ADC(2Msps)，FlexPWM（產生互補PWM信號，支持死區），HSCMP比較器，OPAMP運放，FlexIO（可模擬多種顯示接口時序），TSI（觸摸按鍵）等外設，系列化滿足MPPT，LLC，DAB，純正弦波逆變，LCD顯示，BMS，通信等功能的需求。同時恩智浦MCU支持IAR，Keil，MCUXpresso IDE等多種集成開發環境，有助于用戶快速上手。

相關應用技術介紹

接下來我們分別介紹恩智浦產品的各項相關技術，及在家庭儲能及戶外電源領域中的功能角色。

第一個要介紹的是PowerQuad。PowerQuad是MCU內部集成的一個DSP協處理器，能大大提升常用DSP算法在MCU中的執行性能，如在電力電子應用領域，PowerQuad內含的FFT/iFFT, FIR, IIR模塊，能提供相較于Arm Cortex-M內核更高效能的實現方案。

LPC55(s)3x和MCX N947等器件均內嵌PowerQuad協處理器。

FreeMaster調試工具

第二個當屬FreeMASTER，這是一款不得不提的工具。FreeMASTER是NXP獨有的運行時調試工具，一種用戶友好的實時調試監測器和數據可視化工具，可用于運行時配置和調試嵌入式軟件應用。

FreeMASTER支持對正在運行的系統上的變量進行非侵入式監測，并且可以在示波器或顯示器上以標準小部件（儀表、滑塊等）或文本形式的數據形式顯示多個變量，從而提供易于使用的數據記錄器（下圖所示數據記錄結果）。

FreeMASTER可以與自定義HTML、MATLAB?或Excel鏈接到其他可編寫腳本的框架，以將MCU硬件添加到控制環路中。從運行FreeMASTER的主機到目標系統的連接可直接在廣泛的通信外設或調試通道上進行。FreeMASTER直接在桌面應用中嵌入圖形、表格網格和Web視圖。FreeMASTER連接通過使用JSON RPC調用的網絡連接建立，客戶端實施可用于Python、C/C ++/C#和其他語言。

FreeMASTER提供了一個新組件：FreeMASTER Lite。它是一種輕量級服務，利用可以在Windows或Linux主PC上運行的JSON RPC協議，并允許在Web瀏覽器應用（在本地或遠程主計算機或移動設備上運行）上實施自定義UI應用。

下圖所示，通過FreeMASTER我們可以方便地監視各級電力電子變換器的輸入輸出電壓，電流等監測量。

功能安全方面的支持

電力儲能系統因其應用的特殊性，越來越需要具備功能安全方面的支持。

在MCU應用市場中，NXP率先在部分MCU的SDK庫中提供了Function Safety Library，支持IEC61508工業功能安全標準及IEC60730家用功能安全標準（其中LPC55(s)36通過TUV SOD官方認證）。幫助客戶產品快速實現對以上功能安全標準的支持，客戶可以通過MCUXpresso SDK提供的SDK Builder功能可以方便地在SDK庫中集成Safety Library（如下圖所示勾選相應選項）。

炫酷的用戶界面設計

現代很多電源產品都需要實現炫酷的用戶界面，接下來我們介紹簡單易用的LVGL GUI Guider圖形工具。GUI Guider是恩智浦提供的用戶友好型圖形用戶界面開發工具，可通過開源LVGL圖形庫快速開發高品質的顯示。GUI Guider的拖放編輯器可以輕松利用LVGL的眾多特性，如小部件、動畫和樣式來創建GUI，而只需少量代碼或根本無需任何代碼。

如下圖所示，單擊按鈕，您可以在模擬環境中運行應用或將其導出到目標項目?？梢院茌p松地將GUI Guider生成的代碼添加到MCUXpresso IDE或IAR Embedded Workbench項目中，從而加速開發過程，并允許無縫地將嵌入式用戶界面添加到應用中。GUI Guider可免費與恩智浦的通用和跨界MCU一起使用，并包括用于多個受支持平臺的內置項目模板。

BMS系統

下面讓我們把聚光燈給到大明星BMS系統， BMS系統是專門用來進行電池運行管理的模塊，是整個儲能系統電池安全的重要保障，恩智浦的BMS方案在汽車市場得到了廣泛應用和認可。

針對家庭儲能(48V低壓系統 )和戶外電源應用方向，如下圖所示，LPC551x/0x+MC33771C（Battery Cell Controller）可提供單芯片3-6及7-14串電池管理功能，LPC551x/0x具備96-150Mhz的主頻，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，實現總輸入/輸出功率和電池組健康狀態的監測。

針對家庭儲能(高壓500V-600V系統 )，如下圖所示，LPC551x/0x+ MC33665/MC33774C的技術方案通過菊花鏈方式，提供對500V以上的電池包的支持。其中MC33774C作為恩智浦新一代模擬前端，單芯片支持18串電池管理，同時內建電池均衡功能；MC33665作為網關（Battery Gateway），為LPC551x/0x與MC33774C模擬前端提供橋接服務。

同時通過BJB模塊總體負責高壓側電池包的電壓電流采樣，與LPC551x/0x之間采用通信方式實現有效電氣隔離，有利于降低用戶實現高壓電氣隔離的成本。

此外LPC551x/0x提供了豐富的外設接口，其中LPC55(s)16支持多達9個FlexComm模塊讓你隨心所欲增加UART、IIC、SPI等接口，同時支持1路CAN-FD，實現故障診斷和警告上報。

最后，恩智浦MCU目前支持多種接口的OTG實現方式，可以來對BMS控制板固件進行升級，可實現手機APP升級BMS控制板固件，并且自帶多種加密算法模塊（AES，SHA），有效保護用戶代碼。

BLE/WIFI無線通信產品

最后我們來介紹恩智浦BLE/WIFI無線通信產品線，恩智浦提供豐富的單模2.4GHz，及雙模2.4GHz+5Ghz WIFI產品，并同時分別支持BLE4.2及BLE5.1標準，可用于家庭儲能及戶外電源的無線接入，同時恩智浦合作伙伴基于恩智浦芯片提供多種無線模組，方便用戶快速接入亞馬遜，百度云，阿里云，中移OneNET等云平臺。

在結束本文前，將恩智浦MCU相關產品的基本資源配置，列表如下以供參考：

來源：恩智浦MCU加油站

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審核編輯 黃宇