在數字化浪潮席卷各行各業的今天，穩定可靠的電力供應已成為保障設備正常運行的生命線。不間斷電源（UPS）作為電力系統的“守護者”，其設計質量直接關系到關鍵設備的運行安全。

然而，現代UPS設計面臨著低功耗、高效率、小型化、穩定運行等多重挑戰，如何在有限空間內實現最優性能，成為工程師們亟待解決的難題。

東芝半導體推出的完整的不間斷電源解決方案，覆蓋電源單元、逆變器/轉換器單元、控制單元到信號傳輸單元等各個環節。東芝不僅提供高性能的半導體產品，更配備詳實的電路配置示例，助力工程師快速攻克設計難點，打造具有市場競爭力的UPS產品。

東芝不間斷電源解決方案系統框圖

01能效優先：降低系統功耗是關鍵

東芝UPS方案如何實現高效DC-DC轉換？其核心在于構建了一個強大的“功率矩陣”：高效的DTMOS/SiC/U-MOS MOSFET與隔離光耦。而掌控這個矩陣的“指揮家”則是內置3相PWM逆變控制的TXZ+ M4N組MCU，確保每一份能量都精準轉換。

“能效之王”：讓每一分電力都用在刀刃上

東芝DTMOS系列MOSFET（TK25A60X等）通過優化RDS(on)×Qg性能指標，顯著提升了開關特性。RDS(on)×Qg的改善和體二極管反向恢復特性的提升，為電源效率的提升立下了汗馬功勞。

“秒開關”：性能狂飆80%

東芝SiC MOSFET TW015N65C采用第三代先進芯片設計，開關特性性能指標RDS(on)×Qg較前代產品降低80%，漏極源極導通電阻典型值僅為15m?，內置的SiC肖特基勢壘二極管更能有效防止高閾值電壓導致的故障。

DC-DC轉換器和控制電路

“百搭小能手”：簡單設計，高效輸出

TPN19008QM等U-MOS系列MOSFET產品線豐富、設計友好，輕松選型不糾結。在保持高效率的同時，它能滿足多樣化應用場景，是節能提效路上的“貼心搭檔”！

在AC-DC轉換器（帶PFC電路）和DC-AC逆變器環節，東芝同樣部署了上述先進的功率器件、光耦和MCU。

“省電先鋒”：低損耗、高可靠

東芝SiC肖特基勢壘二極管采用新型金屬與優化設計，實現低正向電壓（VF），有效降低導通損耗，提升整機效率，是高效電源設計中不可或缺的“節能利器”！

AC-DC轉換器（帶PFC電路）及控制電路

DC-AC逆變器及控制電路

02智慧核心：精準控制，確保系統穩健運行

高性能的UPS系統離不開強大的“大腦”。東芝TXZ+系列M4N組MCU以其卓越的性能，為UPS系統注入了智慧內核。

“最強大腦”：精準控制，穩如泰山

東芝TXZ+系列M4N組MCU內置ArmCortex-M4 CPU內核，最高工作頻率達200MHz，配備單周期MAC指令、優化SIMD指令和單精度浮點運算單元。

豐富的外設資源包括高精度AD轉換器、多功能定時器和各類通信接口，實現低功耗傳感器監測，滿足從電機控制到高效信號處理的各種應用需求。

這套智能控制系統貫穿UPS的各個關鍵環節：在DC-DC轉換器中實現精確的功率轉換控制；在AC-DC轉換器中優化功率因數校正；在DC-AC逆變器中確保輸出波形質量。

全方位的控制架構如同給UPS系統裝上了“智慧大腦”，確保每一個環節都精準可靠。

DC-DC轉換器模塊（雙向型）

AC-DC轉換器模塊（帶PFC電路）

DC-AC逆變器模模塊

03安全屏障：高速通信與可靠隔離并重

在追求性能的同時，系統安全同樣不容忽視。東芝為UPS系統控制和通信的電氣隔離和安全構建了多重保護。

“安全衛士”：高隔離，多功能，自動防護

在實現穩定和隔離高速通信的同時，東芝智能柵極驅動光耦TLP5214A、TLP5212采用長爬電間隙SO16L封裝，具備4.0A輸出電流能力。其完善的智能保護功能包括：IGBT去飽和檢測可及時識別隔離故障狀態，提供系統自診斷能力；軟IGBT關斷和有源米勒箝位確保開關過程平穩；欠壓鎖定（UVLO）功能防止電壓異常的風險。它在高溫下也能穩定工作，是系統安全的“全能保鏢”！

“信號放大鏡”：數據采集又快又準

東芝TLP7820隔離放大器通過先進的光耦技術實現高精度電流電壓檢測。其線性度好、抗干擾強，隔離性能優越，實時反饋系統狀態，確保控制“眼明心亮”！可選輸出類型可為用戶提供更多選擇。

MCU與轉換器之間的控制信號傳輸線

“靜電克星”：接口不怕靜電沖擊

東芝低電容TVS二極管DF2B7ASL動態電阻低，箝位電壓穩，能輕松吸收ESD靜電，保護通信接口不受損傷，尤其適合高密度板設計！

RS-232接口

04小型化典范：實現更緊湊布局

現代電子設備對空間利用率的追求永無止境，東芝功率器件的小型化特性為此提供了完美解決方案。它不僅節省了寶貴的電路板空間，更通過優化布局降低了寄生參數，進一步提升了系統整體的穩定性和可靠性。

“小巧能量塊”：安靜供電，助力高密度安裝

碳化硅器件的高功率密度特性允許使用更小的散熱器和更緊湊的布局，大幅提升空間利用率。

而小型表面貼裝LDO穩壓器TCR15AG等小身材、低噪聲，具備高壓差、高電源抑制比（PSRR）特性，輸出干凈穩定，為核心芯片提供“靜音級”供電，再也不用擔心電源波動！

電源單元

東芝不間斷電源解決方案以其創新的技術、可靠的產品和完整的支持體系，為工程師提供了通往成功的鑰匙。無論是追求極致效率，還是需要緊湊設計，或是要求最高可靠性，這個方案都能提供滿意的答案。

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