在移動設(shè)備和戶外應(yīng)用場景日益豐富的今天，用戶對便攜式電源系統(tǒng)提出了更高要求：不僅要支持多種輸入源（如USB-C、AC/DC、太陽能），還需具備高效的能量轉(zhuǎn)換能力、智能化的電池管理以及輕量化設(shè)計。針對這一需求，瑞薩電子推出了一套高度集成的便攜式電源解決方案，適用于便攜式發(fā)電站、儲能系統(tǒng)（ESS）、不間斷電源（UPS）及電動汽車（EV）移動充電等多種場景。瑞薩電子代理商-中芯巨能為您介紹該解決方案的系統(tǒng)架構(gòu)及優(yōu)勢。

一、系統(tǒng)架構(gòu)概覽

該系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計理念，核心由以下幾個關(guān)鍵部分組成：

多輸入USB PD充電器（支持240W輸出）

數(shù)字PFC + 雙有源橋（DAB）雙向AC/DC變換器

智能太陽能充電控制器（基于ISL95338）

高精度電量計IC（FGIC）與R-BMS F固件方案

RA6T2 MCU + SuperGaN FET功率器件

系統(tǒng)整體可支持3至10節(jié)串聯(lián)鋰電池組，適配消費(fèi)級到工業(yè)級應(yīng)用需求。

二、關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)與應(yīng)對策略

1. 輸入/輸出多樣化帶來的復(fù)雜性

現(xiàn)代便攜式電源需兼容多種輸入方式（如市電、車輛電源、太陽能板）和輸出協(xié)議（如USB PD 3.1 EPR）。為此，瑞薩通過集成多輸入USB PD控制器實現(xiàn)高達(dá)240W的雙向充放電功能，并引入RAJ240100GFP電量計+R-BMS F固件，簡化了SOC/SOH估算流程，提升了系統(tǒng)的適應(yīng)性和開發(fā)效率。

2. 能量轉(zhuǎn)換效率優(yōu)化

為了提升能量利用率，系統(tǒng)采用了基于RA6T2 Arm?內(nèi)核MCU和650V SuperGaN FET的圖騰柱無橋PFC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，配合DAB隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器，構(gòu)建了一個高效的雙向數(shù)字AC/DC轉(zhuǎn)換平臺。該結(jié)構(gòu)支持高達(dá)3.6kW功率傳輸，適用于高性能便攜式電源系統(tǒng)。

此外，系統(tǒng)還集成了ISL95338降壓-升壓控制器，用于太陽能輸入端的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制，確保在不同光照條件下實現(xiàn)最佳充電效率。

3. 電池管理與安全控制

電池管理系統(tǒng)（BMS）是整個系統(tǒng)的核心之一。瑞薩提供的FGIC（Fuel Gauge IC）電量計IC，集成了15位Delta-Sigma ADC電壓檢測和18位電流積分電路，電壓測量精度±5mV，電流精度±10mA，為SOC估算提供了高可靠性數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

同時，該IC支持自診斷功能、電池均衡控制、健康狀態(tài)（SOH）評估等高級特性，有助于延長電池壽命并提升安全性。結(jié)合R-BMS F固定固件方案，開發(fā)者可以顯著縮短BMS子系統(tǒng)的開發(fā)周期。

三、輕量化與便攜性設(shè)計

盡管系統(tǒng)功能復(fù)雜，但瑞薩通過以下措施實現(xiàn)了良好的便攜性：

使用RA2E1低功耗MCU作為輔助控制器，降低整體功耗與體積；

采用GaN器件替代傳統(tǒng)Si MOSFET，減小功率變換模塊尺寸；

模塊化設(shè)計便于根據(jù)應(yīng)用需求靈活配置系統(tǒng)組件。

這種設(shè)計使得該系統(tǒng)既能滿足專業(yè)級戶外電源或小型儲能裝置的需求，也適合消費(fèi)類便攜式發(fā)電站的應(yīng)用場景。

四、典型應(yīng)用場景分析

1. 便攜式發(fā)電站 / 戶外電源

支持多種輸入方式（太陽能、市電、車載充電），滿足露營、應(yīng)急救援等場景下的多設(shè)備供電需求。

2. 儲能系統(tǒng)（ESS）與不間斷電源（UPS）

在家庭或小型商業(yè)環(huán)境中提供備用電力，在電網(wǎng)不穩(wěn)定或停電時保障關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行。

3. 移動式電動汽車充電器

作為EV車主的“移動充電樁”，尤其適用于無法安裝固定充電樁的用戶。

4. 工業(yè)與偏遠(yuǎn)地區(qū)供電

為野外施工、通信基站、監(jiān)測設(shè)備等提供穩(wěn)定可靠的離網(wǎng)供電解決方案。

五、總結(jié)

瑞薩電子推出的這套便攜式電源系統(tǒng)，融合了高效能轉(zhuǎn)換技術(shù)、智能化電池管理與模塊化設(shè)計思路，成功解決了當(dāng)前便攜電源產(chǎn)品在多功能性、能效、安全性與便攜性之間的平衡難題。

對于工程師而言，該方案不僅提供了完整的硬件參考設(shè)計，還配套了成熟的軟件固件支持（如R-BMS F），大幅降低了開發(fā)門檻，適用于從消費(fèi)類到工業(yè)級的廣泛市場。未來，隨著能源管理需求的進(jìn)一步升級，這類集成化、智能化的電源系統(tǒng)將成為行業(yè)發(fā)展的主流方向。如需瑞薩電子產(chǎn)品規(guī)格書、樣片測試、采購、BOM配單等需求，請加客服微信：13310830171。