基于瑞萨MCU的电池测试系统设计：高精度双向电源转换与测量方案

在现代电池化成与测试系统中，对电流、电压的测量精度以及能量转换效率提出了更高的要求。为此，瑞萨电子代理-中芯巨能为您介绍一种基于瑞萨电子高性能32位MCU的系统设计方案，具备双向电源转换能力，同时实现高精度的电流和电压采样控制，适用于电池测试、电源转换及逆变器等应用场景。

系统架构概述

该方案采用瑞萨RA6T2和RA2A1双MCU协同架构，分别负责电源转换控制与模拟信号采集处理。通过软硬件协同优化，系统实现了高集成度、高精度和良好的动态响应性能，具有较高的性价比优势。下图该方案的框图。

核心器件选型与功能解析

1. RA6T2：高性能电机与电源控制MCU

RA6T2搭载240MHz Arm Cortex-M33内核，支持TrustZone安全扩展，并内置高实时控制引擎，适用于需要快速响应的双向DC-DC或AC-DC转换控制场景。其丰富的PWM资源可精确调节功率开关时序，提升能效表现。

2. RA2A1：集成24位ADC的高精度测量单元

RA2A1 MCU内置24位Sigma-Delta ADC，配合外部低噪声运放（如ISL28291、READ2304G），可实现对电池电流与电压的高精度采样。其48MHz Cortex-M23内核足以支撑复杂滤波算法与校准逻辑，确保测量结果稳定可靠。

3. 电源管理IC配置

RAA214250：20V/500mA线性稳压器，为ADC、传感器等敏感电路提供干净供电；

RAA211250：集成FET的30V/5A同步降压稳压器，具备内部补偿和频率可编程特性，适合作为主控电源模块；

RV1S9231A：高隔离耐压光电耦合器，支持2.5A输出驱动能力，用于IGBT栅极驱动保护；

READ系列运算放大器：包括READ2304G和READ4606G，具备高带宽、高转换速率、低温漂特性，适用于电流检测放大、信号调理等环节。

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系统关键性能优势

双向电源转换能力：结合RA6T2的PWM控制能力，实现高效充放电双向能量流动控制；

高精度测量：RA2A1内置24位ADC配合温度补偿算法，实现μV级电压分辨率和nA级电流检测精度；

集成化程度高：减少外围元件数量，提高系统稳定性并降低PCB设计难度；

灵活扩展性：模块化设计便于扩展至多通道电池测试系统；

安全性强：多重过流、过温、欠压保护机制，保障系统长时间运行可靠性。

应用方向

本设计主要面向以下典型应用场景：

电池化成与测试设备：适用于锂电池、超级电容等储能器件的充放电测试；

双向DC-DC变换器：用于新能源汽车、储能系统中的能量回收与管理；

工业逆变器：实现高精度输出控制与反馈监测。

随着电池技术不断发展，对测试与能量管理系统的要求也日益严苛。该基于瑞萨MCU的系统方案，在保证高性能的同时兼顾了成本控制，是当前电池测试系统中值得参考的一种实现路径。对于工程师而言，合理利用RA6T2与RA2A1的功能组合，配合外围器件优化设计，将有助于构建更加精准、高效的测试平台。