兆易创新推出500W单级光伏微逆方案,助力控制精度更上层楼

Release time:2025-06-19
author:AMEYA360
source:兆易创新
reading:993

  在"双碳"目标推动下,分布式光伏因灵活部署优势成为能源转型的重要载体。作为光伏组件直流转交流的核心设备,微型逆变器凭借组件级精准控制,有效解决传统组串式方案的失配损耗与安全问题,在户用及光伏建筑一体化(BIPV)场景中价值凸显。随着行业对高集成度、高效率及低成本的需求升级,单级式架构以极简设计与高效能优势,正引领微型逆变器技术变革。

  兆易创新深耕半导体领域,根据光伏行业热点,推出了基于高性能MCU GD32G553芯片的单级微型逆变器方案。在2025 SNEC 国际光伏储能展览会上,兆易创新数字电源应用主管工程师王亚立详细解读该方案,揭示控制芯片与功率器件协同设计如何实现效率、可靠性与成本的多重突破。

  在单级架构上实现创新

  作为直接集成于单块或少量光伏组件背部的能量转换装置,微型逆变器的核心技术优势在于其独有的组件级最大功率点跟踪(MPPT)功能。该特性使其能够在组件间性能差异或局部阴影遮挡场景下,通过独立优化每块组件的功率输出,最大化系统发电量。目前,在户用分布式光伏系统、光伏建筑一体化(BIPV)等对灵活性和安全性要求较高的场景中得到广泛应用。

  根据电路结构的不同,微型逆变器主要分为两级式和单级式两种架构。与传统两级式架构相比,单级式架构凭借其更高的能量转换效率、更简洁的BOM以及更低的制造成本,成为行业技术演进的主要方向。兆易创新推出的 500W 单级微型逆变器解决方案,采用基于GD32G5系列MCU与纳微半导体双向GaNFast氮化镓功率芯片的单级一拖一架构,集中体现了该技术方向的核心优势。

兆易创新推出500W单级光伏微逆方案,助力控制精度更上层楼

  ▲单级式微逆与两级式微逆架构对比

  王亚立表示,单级架构通过省去一级直流-直流变换环节,在简化电路结构的同时实现效率提升。值得注意的是,该架构在实现微逆核心功能的基础上,同样支持无功THD优化及一拖n扩展等,满足不同应用场景下的技术需求。

  单级拓扑架构主要由原边全桥电路、变压器、副边半桥电路及 EMI 滤波电路构成。通过原边移相控制,与副边移相控制的协同作用,调节变压器漏感两端的电压,进而控制漏感电流的大小,实现高效的功率传输控制。王亚立指出,为满足微型逆变器应用中的宽电压增益和功率传输比的需求,单一的调制模式难以兼顾功率传输范围与效率优化的双重目标。而混合调制模式通过软开关及功率传输的条件,动态切换调制模式,在保证给定功率传输目标的同时,有效降低回流功率,并拓展软开关范围,从而满足高效率能量传输与高质量并网的要求。

  在技术实现层面,移相控制过程中很容易出现丢波、连波等问题。而兆易创新 GD32G553 MCU凭借高精度及高灵活性的高精度定时器(HRTIMER)外设,通过载波之间的移相计数复位及同步更新等功能,为上述问题提供了完善的解决方案。同时,GD32G553 MCU有着强大的算力,灵活的PWM发波机制及丰富的模拟外设资源,满足了单级微逆在发波、采样及环路控制中的严苛需求,确保单级微逆在复杂工况下的稳定运行。

  全链路控制架构与系统级优化设计

兆易创新推出500W单级光伏微逆方案,助力控制精度更上层楼

  ▲兆易创新500W单级微逆控制方案

  在系统控制架构中,GD32G553 MCU 作为核心控制单元,承担PWM生成、信号采样及环路控制等功能。副边功率转换部分采用了纳微双向 BDS GaN 功率器件。整个控制环路如下:首先通过最大功率点跟踪(MPPT)算法计算出PV电压参考值,经电压环控制器实现对PV电压参考值的动态跟踪;电压环计算得到的结果,与 SOGI PLL锁相环提取到的电网电压相位信息以及给定无功相角信息相结合,给前馈控制器及电流环控制器提供电流参考。最终,计算出原边移相控制量与副边移相控制量,并通过高精度定时器模块,转化为实际驱动脉冲,实现对功率电路的精准调控。

  控制算法在MCU实现过程中,主要由锁相环、前馈补偿、闭环控制及移相转换四部分组成,对这几个部分进行了执行时间的测试,结果表明GD32G553控制器展现出了良好的算力性能。

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  ▲GD32G553系列MCU与纳微双向 BDS GaN 功率器件性能指标

  王亚立表示,通过系统级优化,整个方案有着高效率、高质量并网以及高集成度的特点:在100kHz开关频率下,实现了97.5%的峰值效率和97%的CEC加权效率,MPPT效率为99.9%;500W条件下,THD为3.2%,PF为0.999。

  首先,在高效率与低损耗方面。所有开关管均可实现ZVS,显著降低开关损耗;通过优化的混合调制策略,拓宽了软开关范围;降低回流功率和变压器电流有效值,减少了导通损耗;同时使用纳微BDS GaN减少开关损耗。

  其次,在高质量并网方面。该方案的前馈控制能够提高功率响应速度,加强对电网电压的跟踪效果;闭环Q-PR控制可无静差跟踪交流信号,提高并网电流质量。同时,通过原边副边移相控制量之间的协同调整,实现模式间无扰切换,从而平滑变压器电流及并网电流。

  最后,在高集成度与成本优化方面。方案采用了单个集成电感的变压器的磁集成技术,实现了磁性元件体积的缩小,并采用双向BDS GaN来满足对交流侧双向开关的需求,进一步缩小了尺寸,降低方案的整体BOM成本。

  打造丰富的产品矩阵,建设高质量生态圈

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  ▲高性能GD32 MCU在数字能源领域的应用

  在新能源控制领域,兆易创新构建了覆盖全场景的 MCU 产品矩阵,广泛应用于光伏关断器、优化器、AI拉弧检测、储能ESS系统、BMS、逆变器、HMI通讯监控等产品应用。在拉弧检测、优化器、Bi DC-DC、工商储BMS等部分,兆易创新还提供了完整的方案供客户直接使用或者二次开发,能大幅减少研发周期。在功率控制方面,兆易创新分别有600Mhz高主频的GD32H7系列以及216MHz的GD32G5系列MCU供客户选择。

  本方案中采用的GD32G553属于兆易创新的GD32G5系列MCU。该系列有着出色的算力,采用Arm® Cortex®-M33内核,主频高达216MHz,内置单精度浮点单元(FPU),以及硬件三角函数加速器(TMU)和其他多种硬件加速单元。这些特性大幅提升了数据处理速度和复杂运算能力。同时,GD32G5系列MCU能支持最多16个Channel的高精度PWM输出,分辨率高达145ps。可支持变占空比、变频、移相等发波方式。

  除了算力及发波控制方面的优势以外,GD32G553还支持4个12位ADC模块,采样速率高达5.3MSPS,最多可支持高达42个采样通道,能够高效地采集和处理多种传感器的信号。同时,GD32G553配备了8个CMP(片上比较器),具有快速响应及灵活配置等特点,其输出信号可以内部直连至HRTIMER中,实现对PWM的封锁或切换。

  除了打造表现优异的产品外,兆易创新还加强生态建设。兆易创新与纳微半导体共建联合研发实验室通过将兆易创新高算力MCU和纳微半导体的高频、高效GaN技术进行整合,打造出智能、高效的数字电源产品,为客户带来更多方案选择。同时,配合兆易创新的全产业链的生态与纳微对系统应用的深刻理解,加速在AI 数据中心、光伏逆变器、储能系统、充电桩、电动汽车等领域的布局。


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全链布局+技术创新,兆易创新助力指纹识别技术落地IoT新兴场景
  从电容到屏下光学,指纹识别技术在如今的PC、智能手机等消费电子产品中已被广泛应用,逐渐成为标配。在这些成熟市场之外,随着IoT技术的飞速发展,指纹识别正不断突破传统应用边界,在智能家居、工业控制、金融支付、移动出行等众多IoT场景中崭露头角,逐步替代密码、刷卡等传统认证方式,成为身份识别的新选择。  成熟的指纹识别市场,  还有哪些市场机会?  在IoT产业快速扩张的背景下,身份认证的需求已渗透到生活与生产的各个角落,但当前市场仍面临显著痛点。多数设备依赖密码、刷卡等传统方式,不仅操作繁琐、便捷性差,还存在密码泄露、卡片丢失等安全隐患。同时,IoT场景具有高度碎片化特征,不同行业、不同产品对设备体积、功耗、成本、安全等级及开发周期的要求差异巨大,传统单一的认证方案难以满足多样化需求。  面对这一现状,指纹识别作为成熟的生物识别技术,具备天然的适配优势,其唯一性、便捷性与安全性恰好契合IoT设备的核心诉求,成为替代传统方案的增量赛道。  智能门锁毫无疑问是IoT领域最大的细分市场,过去十年智能门锁市场的快速扩张,已经使其成为指纹识别技术的核心场景之一,但随着智能门锁的广泛应用,目前市场增速已经放缓。  作为深耕消费电子领域的兆易创新,并未局限于智能门锁等成熟场景,而是从全球各区域市场特点与细分领域场景需求双维度出发,主动开拓咖啡机、工控显示屏、深度适配数字货币硬钱包、AR/VR 设备等未被充分挖掘的新兴场景,精准切入市场空白,释放IoT指纹识别的巨大潜力。  以数字货币硬件钱包为例,这类产品面向海外高净值人群,用于加密货币等资产的离线存储与私钥安全管理,对安全性要求极为苛刻,非常适配指纹识别技术的应用。与此同时,近年海外加密货币市场火热,需求也在随之得到逐步释放,为海内外硬件厂商带来了新的市场机遇。  兆易创新GSL6157指纹芯片的数字硬件钱包解决方案已经通过PSA/SESIP Level 3安全认证,达到行业高安全等级标准,并具备FRR 2%,FAR 1/50K高精度识别率和拒识率。基于该方案的高安全性,兆易创新已与全球前三的数字货币硬件钱包厂商达成合作,为用户资产安全提供可靠防护。  据兆易创新介绍,其指纹识别方案还在多个细分领域实现了量产:  1、在可穿戴设备领域  集成指纹识别的智能指环已实现量产,用户通过指纹即可解锁PC、文件及各类电子设备,兼顾便捷性与隐私保护;  2、在户外交通领域  针对中国台湾地区普及的电瓶车、摩托车场景,指纹识别方案已成功落地,替代传统钥匙解锁,提升出行安全性与便捷性;  3、在医疗领域  光学指纹产品通过近距离成像技术,可辅助检测牙齿状态等,为医疗设备提供便捷的身份认证与数据加密功能。  全链布局+技术创新,  构筑竞争壁垒  可以看出,IoT市场的碎片化,使得指纹识别应用场景覆盖范围非常广泛,各种应用需求繁杂多样,那么企业要如何满足碎片化的市场需求,构建指纹识别产品的竞争壁垒?  对兆易创新而言,得益于其全产业链整合能力,以及算法团队的自研能力,在指纹识别领域形成了难以复制的核心竞争力。  在产品布局上,兆易创新构建了涵盖电容、光学两大主流指纹识别技术平台的完整布局,能够覆盖当前市面上绝大多数 IoT场景的技术需求。  更重要的是,公司拥有自主知识产权的专业算法团队,打造涵盖传感器和算法的一体化交钥匙方案,客户无需投入大量资源进行二次开发,即可快速完成产品集成与量产,大幅缩短量产周期,显著降低开发门槛。凭借在软硬件上长期积累的技术底蕴,兆易创新能够更快速地响应碎片化的IoT市场需求。  算法是指纹识别技术的核心,兆易创新通过AI机器学习技术对算法进行全方位升级,实现三大关键突破:  1、特征点自学习提取,通过大规模指纹数据库训练,算法能够智能识别指纹关键特征点,在传感器面积受限的情况下,依然保证高效匹配,达到业界先进FRR 2%, FAR 1/50K高精度识别率和拒识率;  2、多场景自适应能力,针对干湿手指、手指磨损、不同肤色等复杂使用场景,算法可动态调整识别参数,确保在复杂场景下保持高稳定性识别;  3、强化防伪能力,在符合安卓系统防伪标准的基础上,进一步适配 2D、2.5D、3D 等多种伪造材料的检测需求,有效抵御硅胶指纹膜等恶意攻击,全方位提升产品安全性。  更值得关注的是兆易创新推出的MoC架构,集成度更高,并且在体积与传统的单传感器尺寸相同的情况下,即可兼容现有单传感器的设备结构,进一步降低落地门槛。  该架构实现了指纹识别的端侧本地化处理,这种架构设计不仅能够大幅节省主板占用面积,满足 IoT产品对小型化的需求,还能有效降低功耗并提升数据安全性。  聚焦IoT核心痛点,  三款产品精准匹配全场景需求  可能有人会认为,碎片化的市场,所对应的是需要无限细分的产品线。兆易创新目前针对IoT市场仅推出了GSL6157、GSL6150、GSL6186 三款核心产品,那么这三款产品,如何满足IoT市场多种场景的需求?  我们了解到,兆易创新通过与消费类、工业类、医疗类、海外客户等大量IoT客户的直接沟通,兆易创新梳理出两类核心客户画像:  1、一类是技术能力较强的客户,他们已拥有自有MCU,仅需要高性能的指纹传感器产品进行集成。针对该类客户,兆易创新推出GSL6157、GSL6150两款单传感器产品,其中GSL6157采用长条形(跑道型)设计,尺寸从14.3mm×2.4mm至15.5mm×3.6mm,极致小巧的体积使其能够轻松嵌入 AR/VR 眼镜、激光笔等空间受限的产品中,满足狭长形态设备的身份认证需求。  GSL6150为圆形设计,尺寸从8.5mm×4mm至12mm×12mm,与人体手指尺寸高度契合,适用于智能门锁、移动硬盘等对外观协调性要求较高的场景,兼顾实用性与美观度。兆易创新表示,这两种形态的单传感器产品,已经能够覆盖IoT市场95%以上的形态需求。  2、另一类是不擅长技术研发或希望快速量产的客户,亟需一站式的交钥匙方案来降低开发门槛。针对该类客户,兆易创新推出了MoC架构的GSL6186 产品,体积与 GSL6150 完全相同,在保持小型化优势的同时,实现了功能的高度集成。产品内置自主算法与固件,客户无需进行复杂的二次开发,仅需将其作为标准组件嵌入产品,即可快速实现指纹识别功能。  据了解,目前GSL6186 已在SSD硬盘、工控显示屏等场景实现量产,凭借“即插即用”的便捷性与高可靠性,获得市场广泛认可。  无论是单传感器产品还是MoC集成方案,兆易创新都围绕IoT产品的核心需求进行深度优化与适配。在功耗方面,通过优化芯片设计与算法,实现低功耗运行,满足 IoT设备长效续航需求;在开发门槛方面,提供标准化接口与完善的技术支持,让不同技术水平的客户都能轻松上手;在安全方面,从硬件到算法构建全链路安全防护,保障用户身份信息与设备数据安全。  小结  随着IoT技术的持续演进,指纹识别将朝着更低功耗、更小体积、更高安全性、更智能的方向发展,指纹识别凭借其成熟可靠的技术特性,在IoT领域的应用前景将更加广阔。未来兆易创新将持续聚焦IoT核心痛点,挖掘工业控制、智能汽车、医疗健康等领域的更多潜在需求,推动指纹识别与多模态认证、边缘计算、AI等技术的深度融合,让指纹识别技术在IoT领域得到更广泛的应用。
2026-02-05 17:50 reading:175
兆易创新GD32H7高性能系列MCU强势扩容,以“超高算力+实时通信”双擎驱动未来
  1月22日,兆易创新(GigaDevice)宣布正式推出新一代GD32H7系列超高性能MCU,包含GD32H789/779系列超高性能通用MCU,以及集成EtherCAT®从站控制器GD32H78E/77E超高实时性系列MCU,该系列产品基于Arm® Cortex®-M7内核,主频高达750MHz,配备高速大容量内存架构及640KB可与CPU同频运行紧耦合内存(TCM),实现了高性能、低动态功耗与高速通信的有机统一。该系列微控制器可适用伺服控制、变频驱动、数字电源、便携电子产品、智能家居以及消防等领域,树立性能新标杆,为下一代智能装备的升级奠定核心硬件基础。  性能铁三角:750MHz内核、高速存储与零等待访问  GD32H78E/77E、GD32H789/779系列MCU均基于性能强悍的Cortex®-M7内核,主频高达750MHz。该系列芯片拥有超高存储配置,最高可支持2MB Execution Flash与8MB Storage Flash,并搭载1.2MB的SRAM,更特别配备高达640KB大容量紧耦合内存(TCM),实现CPU同频运行,指令与数据的零等待执行。无论是高实时任务、复杂算法还是密集型数据处理,这一革新架构可让算力持续释放,系统响应更快、执行更稳。  灵活存储与强大扩展接口  该系列MCU在外部存储与扩展连接方面展现出高度灵活性,配备2个OSPI接口支持高达200MHz时钟频率与双倍数据速率(DTR)模式,可高效直连PSRAM、HyperRAM、NAND Flash及NOR Flash等多种外部存储器,实现高速数据交换。  同时,GD32H78E/77E、GD32H789/779系列微控制器均集成16/32位EXMC模块,进一步扩展了连接能力,可支持直接对接外部SDRAM与FPGA,不仅大幅提升了系统内存容量与数据处理带宽,也为复杂系统集成与定制化硬件协同提供了便捷可靠的桥梁。  GD32H78E/77E系列MCU,运动控制核心芯片  ▲GD32H78E/77E芯片框图  GD32H78E/77E系列芯片集成了EtherCAT®从站控制器,其DC同步周期精度提升至62.5微秒,达到业界先进水平。该设计不仅支持复杂的多轴联动与高动态响应控制,更能满足工业自动化、机器人、数控机床等领域对时序一致性的严苛要求,助力实现系统整体性能的提升。  GD32H78E/77E系列芯片还配备了全面的高性能编码器接口,可原生支持多摩川(Tamagawa)T-format、HIPERFACE DSL、EnDat 2.2、BiSS-C及尼康(Nikon)A-format等主流工业编码器协议与旋转变压器(R/D Converter),同时其通信接口具备CBC保护机制。结合其强大算力内核,GD32H78E/77E系列MCU可直接适配各类高端伺服电机与精密位置传感器,为伺服驱动器、机器人关节控制器及数控系统提供了高度集成的一站式解决方案。  GD32H789/779系列MCU,高性能通用芯片  ▲GD32H789/779芯片框图  GD32H789/779系列芯片不仅为复杂应用构建了全功能的通信与交互枢纽,更在模拟性能上实现突破。其内置的14-bit ADC凭借出色的设计,实现了优异的有效位数表现,同时集成的高性能数字滤波器模块(HPDF),能直接处理外接高精度Sigma-Delta ADC,形成了从芯片内置到外接扩展的完整高精度解决方案。该系列产品核心外设资源包括:  先进多媒体:图形处理加速器、 TFT-LCD接口、数字摄像头接口  高速有线通信:8xU(S)ART、4xI²C、6xSPI、4xI²S  先进网络与总线:2x10/100Mbps Ethernet、3xCAN-FD  高性能模拟系统:2x14bit ADC(具有优异有效位)、1x12bit ADC、2CHsx12bit DAC、2xCOMP、1xHPDF(可外接高精度Σ-Δ ADC)  高速数据接口:1xUSB HS OTG(内置PHY)、1xUSB FS(内置PHY)、2xSDIO  全方位构建安全屏障  兆易创新GD32H78E/77E、GD32H789/779系列MCU构建了从硬件到软件的全栈安全体系,系统性地实现了安全启动、安全调试、代码保护与安全升级等核心功能。该体系不仅提供基于安全启动与安全更新(SBSFU)的软件平台,更依托用户安全存储区等硬件机制,实现对代码与数据的多级防护,确保固件升级、完整性校验、真实性验证及防回滚检查全程可靠。  在硬件加密层面,芯片内置的CAU模块支持DES、TDES及AES算法,并具备高效的DMA传输能力。HAU模块则支持SHA-1、SHA-224、SHA-256、MD5及HMAC等多种哈希算法,保障数据完整性与身份认证安全。此外,该系列芯片还提供EFUSE用于安全存储系统关键参数,并集成TRNG真随机数发生器,可生成高质量的32位随机数。  该系列MCU集成了全面且高等级的安全功能,MCU STL获得德国莱茵TÜV IEC 61508 SC3(SIL 2/SIL 3)功能安全认证,全面支持 IEC 60730 Class B等各行业安全标准,并助力客户产品从容符合欧盟《网络弹性法案》(CRA)等法规,提升市场准入效率。
2026-01-22 11:33 reading:404
兆易创新与联合电子、伊世智能推出先进网联安全解决方案,聚力生态共赢
  当《汽车整车信息安全技术要求》强标落地、汽车密码应用规范全面实施,信息安全已成为先进网联汽车的“生命线”。近日,兆易创新携手联合电子、伊世智能推出了基于GD32A7系列车规级MCU与国密 HSM 固件的先进网联安全解决方案,该方案已在联合电子车身控制模块量产,为先进 EE 架构下的网联化产品筑起安全与效能兼具的技术底座。此次合作表明,兆易创新的GD32A7系列车规MCU已通过国内头部Tier 1厂商的严格验证,成功进入汽车电子市场主流供应链,此举也将进一步夯实产品的竞争优势。  在本次合作中,兆易创新的GD32A7系列车规级MCU芯片,以其卓越的性能和可靠的品质,为网联安全解决方案奠定了坚实的硬件基础。该芯片主频高达320MHz,符合AEC-Q100 Grade1和ISO 26262 ASIL-B/D等级,在功耗、可靠性和信息安全等方面表现出色,完美适配汽车电子复杂应用场景的需求。  在坚实的硬件基座之上,联合电子联合将伊世智能自主研发的SecIC-HSM信息安全固件与GD32A7系列车规MCU适配。该固件针对汽车繁杂的应用场景,集成了完备的国密算法(SM2/SM3/SM4)与国际密码算法加速,完全满足即将实施的汽车行业密码强制性标准及整车信息安全强标要求。  此次,兆易创新与联合电子、伊世智能的深度协作,是三方推动供应链多元化、助力国产信息安全解决方案发展的重要举措。该方案的落地,不仅能显著增强联合电子“先进网联”产品在智能互联时代的市场竞争力,更将以坚实的国产化内核,筑牢汽车电子安全生态技术根基。  未来,兆易创新将持续扩大在汽车电子领域的投入,不断丰富车规产品矩阵,打造更加安全、可靠的芯片与解决方案组合。公司还将携手更多产业链伙伴,共同构建安全、开放、协同的国产汽车电子生态,推动汽车产业向智能化、网联化稳步迈进。
2026-01-14 15:49 reading:365
兆易创新成功登陆香港交易所:构建全球资本平台,开启国际化新征程
2026-01-14 15:43 reading:364
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