水芯电子重磅发布DSP和数字无桥PFC+LLC单芯片方案 推动自主可控“中国芯”

近日，水芯电子重磅发布DSP和数字电源控制芯片——M2025及M3010。本文将重点为大家介绍这两款产品以及基于无桥PFC和LLC的单芯片M3010的控制实现方案和基于微逆、PFC、LLC以及CLLLC的M2025的单芯片实现方案，覆盖通信、工业控制、光伏、储能、微逆、服务器等多应用场景。

据悉，水芯电子的DSP芯片全面对标TI的C2000系列芯片，数字电源控制芯片将全面对标TI的数字功率控制器系列芯片。值得期待的是，水芯电子的DSP芯片和数字电源控制芯片都将在今年进入量产销售阶段，水芯电子力争成为国内首家拥有全系列自主知识产权DSP芯片产品线的芯片公司。

01——M2025

M2025是一款基于ARM核开发的数字信号处理芯片，其外设资源对标TI C2000系列的F280025、F2813X等产品，主频最大可达80MHZ，自带硬件3P3Z，能快速完成环路计算，内部FLASH为64KB、内部RAM为32KB，自带硬件CRC校验，可最大限度确保代码的运行安全。

产品亮点：

•高性能、多功能

•集成高速、低延迟的模拟和控制外设

•内部集成硬件环路运算加速器

性能参数：

• 集成ARM Cortex      

-最高运行频率：80 MHz     

-内置Coresight调试接口     

-提供中断控制器

• 定点硬件加速器     

-CRC 引擎和指令     

-支持3P3Z补偿器

•片上存储器     

-64KB FLASH     

-32KB RAM

•时钟监控系统

•3.3V单电源

•系统外设

•CLB

•丰富的通信接口

•模拟系统     

-两个 4 MSPS 12 位模数转换器     

-两个 12 位数模转换器     

-四个窗口比较器     

-四个可编程增益放大器

•增强控制外设

•温度范围：-50℃至125℃

（一）交错图腾柱PFC应用

特点：

•高可靠和稳定的ADC模块，降低输出纹波

•支持PWM的CBC和OST封波功能，最大限度确保系统安全

•支持PWM抖频，降低EMI频谱尖峰

•支持将程序直接加载到RAM中运行，提升程序运行速度

•支持硬件数学运算，最大限度缩短环路计算时间

•广泛应用于PC、服务器、通信/UPS、导轨、砖块、充电桩、OBC等领域

（二）微型逆变器应用

特点：

•电路体积小、结构简单、便于安装和维护

•较高精度和较稳定的ADC，确保提升最大的追踪效率

•支持复杂的防孤岛效应算法和高低压穿越算法

•支持谷开关，确保每次谷底导通，提升系统效率

•支持与外部多种通信模式

•在电力、通信、交通、农业等领域有广泛的应用场景

（三）全桥LLC应用

特点：

•通过硬件3P3Z，确保环路计算的硬件实现，最大限度提高环路运行速度

•电路控制采用PFM+PWM模式，极轻载采用打嗝模式提升效率

•采用可变死区时间，兼顾可靠性和效率

•支持硬件TZ，确保极端情况下功率硬件安全

•对外通信端口采用SCI、CAN、SPI等

•广泛应用于PC、服务器、通信/UPS、导轨、砖块、充电桩、OBC等领域

（四）双向DCDC（CLLLC拓扑）应用

特点：

•较高精度和较稳定的ADC，确保系统波纹小

•PWM支持打嗝输出，可以支持系统运行在空载模式

•具备快速硬件保护功能，能最大限度确保系统的安全运行；

•系统对外支持CAN、SCI、SPI等多种通信方式；

•主要用于调峰、分担负载、紧急备份等功能，主要可完成双向能量的调节功能，多应用于PCS、充电桩等领域；

02——M3010

水芯电子M3010是一款单芯片集成无桥PFC+LLC控制器的数字控制器芯片。

交错图腾柱PFC+全桥LLC

特点：

•单路低感量，单路纹波较大，交错后纹波系数小于0.3 

•单路电流CBC及OST保护，CBC处理电网异常，不会误触发关机，极端情况可通过 OST保护硬件

•软件有效值过流，有效值过压，有效值过功率，温度等全面保护

•软件引入前馈占空比及电流采样DCM校准，并自主判断CCM及DCM模式，提升轻载THD

•轻载关闭其中一相，提升轻载效率

•两相间动态均流确保两路电流一致

•电压环快速环路功能确保后级突加载母线电压稳定

•开关频率抖动，降低EMI频谱尖峰

•电流的CBC保护及输入前馈，确保再立即和电流电网异常下的可靠性

•软件工频陷波器滤除100hz纹波，可提升电压环带宽

•控制环路为输出电压环和输出电流环，采取双环竞争模式

•电路控制采用PFM+PWM模式，极轻载采用打嗝模式提升效率

•采用可变死区时间，兼顾可靠性和效率

•闭环缓起避免过冲，对不同特性负载适应良好

•提供多重保护机制，包括过欠压保护、多级过流保护以提升动态性能，过载保护、过温保护等保护且可配置重启时间提供灵活应用

•对外通信端口采用SCI、CAN、SPI等

突破技术垄断加速DSP国产替代

在电源数字化时代背景下，DSP已成为通信、计算机、消费电子等领域的基础器件。研发DSP芯片，除了需要较强的芯片硬件设计功底，还需要团队掌握编译器、指令集等软件相关能力，研发技术门槛较高。 水芯电子拥有完整的芯片设计团队，包括SoC/DSP架构设计、DSP验证、版图设计&封装测试设计以及数字电源/电机软硬件和系统开发等研发人员，具有丰富的数字电源芯片研发经验。

水芯电子M2025、M3010完全实现自主知识产权，将进一步突破国外对高端控制类DSP芯片和数字电源芯片设计的技术垄断，为中国新质生产力发展贡献力量。