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新兴的新太空领域更令人兴奋的一件事是发射大量近地轨道 (LEO) 卫星,这些卫星体积较小且经济可行,同时还具有抗辐射性和可靠性,增强了世界范围内的通信和连接。在以前的卫星领域,大多数任务都在距地球高达 22,236 英里的地球同步轨道上执行,并且预计持续时间超过 10 年,与之不同的是,LEO 卫星的轨道距离地球更近,不超过 1,300 英里。由于这些卫星相对容易更换,因此其工作寿命通常不到七年。

在符合严格预算并保持竞争力的情况下,LEO 卫星电子设计所面临的主要挑战是:

  • 使用更小、集成度更高的元件来减小电路板尺寸。

  • 为短周期设计找到交货周期短的器件。

  • 使用能承受太空恶劣条件的电子元件。

对于刚进入航天领域的设计人员而言,航天领域具有陆地产品无法解决的特定挑战,其中包括:

  • 辐射性能。

  • 商用现成 (COTS) 器件中典型的控制工艺和材料变化。

  • 卫星绕地球运转时,由于温度波动剧烈,因此会产生热循环。

  • 未密封塑料封装的释气。

TI 的航天 EP 认证流程攻克了上述挑战,因此无需再使用高风险和资源密集型升级筛选方法(之前偶尔使用)。升级筛选是在数据表规格之外的条件下对器件进行电气或环境测试的做法。虽然升级筛选有助于对航天器件性能进行分类,但仍有许多风险,如果在不完全了解器件的“配方”及其测试向量的情况下进行升级筛选,则可能会导致现场故障和卫星将在任务执行期间正常运行的错误安全感。

抗辐射塑料器件如何降低风险

利用 TI 的经认证航天产品,设计人员和器件工程师能够设计和验证其电路板,而无需考虑卫星在 LEO 航天环境中的具体注意事项。航天 EP 产品无需考虑的部分注意事项包括:

  • 受控基线流程。对于每款航天 EP 器件,TI 都在一个制造工厂、组装场所和测试场所制造完成,以便减少各工厂在材料组合、辐射耐受性和电气规格方面的差异。

  • 辐射批次验收测试。航天 EP 器件经过测试,至少确保每个晶圆批次的电离辐射总剂量 (TID) 为 20krad (Si)(对于能够满足更高 TID 额定量的器件,测试额定值更高),从而消除了任何批次间的辐射差异风险。这些器件在认证期间通常具有高达 30krad (Si) 至      50krad (Si) 的 TID,可实现额外的辐射性能。(对于需要更高级别 TID 性能的项目,TI 以前的 QMLV 航天产品的额定值通常为 100krad(Si) 或更高。)

  • 金线。航天 EP 器件仅使用金键合线,从而消除了铜在更严格的容差要求下可能发生的键合完整性和可靠性问题。

  • 无锡须风险。由于太空中的恶劣条件,即使使用保形涂层,也要考虑锡须问题。为避免这种风险,航天 EP 产品不使用锡含量高的端子。相反,涂层采用的是镍-钯-金或 63% 锡/37% 铅。

  • 工作温度范围。航天环境通常要求 -55°C 至 125°C 的温度容差。将航天 EP 器件限定在该温度范围内之后,就无需为工作温度范围进行升级筛选,否则会使 TI 的保修失效并可能损坏飞行中使用的器件。

  • 恶劣环境资质认证。航天 EP 产品接受特定于航天环境的补充认证流程,如更严格的高加速应力测试、对每个器件和增强材料组合的温度循环测试,以便满足 NASA 牵头的美国材料与试验协会 E-495 释气规格要求。

加快产品推出时间表

凭借 TI 航天 EP 器件的质量和可靠性,设计人员能够更快地开发和验证新设计。在 TI.com 上的器件产品文件夹中,我们提供了针对 LEO 要求优化器件的所有辐射数据以及释气数据和可靠性报告。使用我们的详细报告可以节省大量成本,因为在 LEO 卫星应用中使用 COTS 产品时,会在辐射测试、升级筛选和易生不良品分析方面投入大量费用。

我们的报告包括:

  • 针对 TID 的辐射报告,包括 30krad (Si) 至      50krad (Si) 的特性数据和 20krad (Si) 至      50krad (Si) 的耐辐射加固保障数据

  • 针对单粒子效应的辐射报告,43MeVcm2/mg 的单粒子锁定数据以及电源管理产品额外的破坏性单粒子和单粒子瞬变特性。

  • 释气和可靠性报告,提供有关产品流程、可靠性数据、可追溯性和释气测试的信息。该报告中的信息有助于加快电路板认证并减少对外部认证工作的需求,从而更大限度地降低选择新产品时所面临的风险,并使您确信器件从一开始就可以正常工作。

1 列出了完整的航天 EP 器件产品组合。

产品

资源

立即从 TI   store 订购

TPS7H4010-SEP   3.5V 至 32V 6A 同步降压转换器

数据表

辐射报告

TPS7H4010MRNPSEP

TPS7H4010MRNPTSEP

TPS7H4003-SEP 3V   至 7V 18A 同步降压转换器

数据表

辐射报告

 TPS7H4003MDDWSEP

TPS7H4003MDDWTSEP

TPS73801-SEP 1A   低噪声和快速瞬态响应   LDO

数据表

辐射报告

TPS73801MDCQPSEP

TPS73801MDCQTPSEP

TPS7H1210-SEP 1A   低噪声、小外形尺寸负电压线性稳压器

数据表

辐射报告

 TPS7H1210MRGWSEP

TPS7H1210MRGWTSEP

TPS7H2221-SEP    5.5V 1.25A 小外形尺寸负载开关

数据表

辐射报告

 PTPS7H2221MDCKTSEP

 TPS7H5005-SEP 具有同步整流功能的抗辐射、2MHz、双输出 PWM 控制器

数据表

辐射报告

 TPS7H5005MPWSEP

TPS7H5006-SEP 具有同步整流和死区时间设置功能的抗辐射   2MHz PWM 控制器

数据表

辐射报告

 TPS7H5006MPWSEP

TPS7H5007-SEP 具有同步整流功能的抗辐射   2MHz PWM 控制器

数据表

辐射报告

 TPS7H5007MPWSEP

TPS7H5008-SEP 抗辐射、2MHz、双输出 PWM 控制器

数据表

辐射报告

 TPS7H5008MPWSEP

TL7700-SEP 40V 电源电压监测器

数据表

辐射报告

TL7700CMPWPSEP

TL7700CMPWTPSEP

ADC128S102-SEP 八通道、50kSPS 至 1MSPS、12 位模数转换器 (ADC)

数据表

辐射报告即将发布

ADC128S102PWTSEP

LMX2694-SEP 15GHz   宽带   PLLatinum 射频合成器

数据表

辐射报告

LMX2694SRTCTSEP

INA240-SEP 具有增强型 PWM 抑制功能的 80V 低侧/高侧、电流检测放大器

数据表

辐射报告

INA240PMPWPSEP

INA240PMPWTPSEP

OPA4H014-SEP 耐辐射四路 11MHz 低噪声精密 RRIO JFET 放大器

数据表

辐射报告即将发布

OPA4H014PWSEP

OPA4H014PWTSEP

LMH5485-SEP 采用航天级增强型塑料的抗辐射、850MHz   全差分放大器

数据表

辐射报告即将发布

PLMH5485DGKSEP

TLV1704-SEP 2.2V   至 36V 4 通道比较器

数据表

辐射报告

TLV1704AMPWPSEP

TLV1704AMPWTPSEP

SN55HVD233-SEP 采用增强型航天塑料封装且具有待机模式的   3.3V CAN 收发器

数据表

辐射报告

SN55HVD233MDTPSEP

SN65C1168E-SEP RS-422   双路差分驱动器和接收器

数据表

辐射报告

SN65C1168EMPWSEP

SN65C1168EMPWTSEP

ISOS141-SEP 100Mbps   抗辐射、四通道、3/1   数字隔离器

数据表

辐射报告

ISOS141FDBQSEP

ISOS141FDBQTSEP

1:已发布的航天 EP 器件

太空的恶劣环境要求提高可靠性水平,以确保系统的安全。使用我们的航天 EP 器件产品组合,在下次发射任务中节省时间并降低风险。

其他资源

关于德州仪器(TI)

德州仪器(TI)(纳斯达克股票代码:TXN)是一家全球性的半导体公司,致力于设计、制造、测试和销售模拟和嵌入式处理芯片,用于工业、汽车、个人电子产品、通信设备和企业系统等市场。我们致力于通过半导体技术让电子产品更经济实用,创造一个更美好的世界。如今,每一代创新都建立在上一代创新的基础之上,使我们的技术变得更小巧、更快速、更可靠、更实惠,从而实现半导体在电子产品领域的广泛应用,这就是工程的进步。这正是我们数十年来乃至现在一直在做的事。 欲了解更多信息,请访问公司网站www.ti.com.cn

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阿斯麦(ASML)今日发布了2022年第三季度财报。2022年第三季度,ASML实现了净销售额58亿欧元,毛利率为51.8%,净利润达17亿欧元。今年第三季度新增订单金额创历史新高,达到89亿欧元。ASML预计2022年第四季度净销售额约为61亿至66亿欧元,毛利率约为49%。基于第四季度预期的中位数,预计2022年营收约为211亿欧元。2022年因快速发货流程*产生的递延到2023年的收入,预计为约22亿欧元。

(*) 快速发货流程跳过了我们工厂内的一些测试环节。最终测试及验收将在客户现场进行。虽然该措施导致了这些货物的收入确认将递延至客户正式验收时,但能帮助客户提早进行晶圆的生产。

ASML 2022年第三季度财报一览

(除非特别说明,数字均以百万欧元为单位)

Q2 2022

Q3 2022

净销售额

5,431

5,778

其中装机管理销售额1

1,290

1,524

售出的全新光刻系统(台)

83

80

售出的二手光刻系统(台)

8

6

新增订单金额2

8,461

8,920

毛利润

2,665

2,994

毛利率(%)

                  49.1

                       51.8 

净利润

1,411

1,701

基本每股收益(欧元)

3.54

4.29

季末现金及现金等价物和短期投资

4,402

3,363

(1)累计装机管理销售额等于净服务和升级方案(field option)销售额的总和。

(2)订单包括所有的系统销售订单。

数字已经四舍五入,方便读者阅读。基于美国通用会计准则合并的财报完整摘要发布在www.asml.com

CEO声明及展望

ASML总裁兼首席执行官Peter Wennink表示:第三季度的净销售额为58亿欧元,毛利率为51.8%,高于预期。受包括通货膨胀、消费者信心和经济衰退的风险等全球宏观经济因素的影响,市场存在不确定性。虽然每个细分市场的需求动态存在分化,但我们整体的客户需求依然强劲。这推动第三季度新增订单金额达到约89亿欧元,创下历史新高,这其中38亿欧元来自EUV系统订单,包括High-NA系统订单。”

我们正在继续评估和关注美国新颁布的出口管制条例。根据我们的初步评估,新的限制并未修订ASML从荷兰运出光刻设备的规则,我们预计其对ASML 2023年整体出货计划的直接影响有限。

此外,Peter Wennink还表示:“ASML预计2022年第四季度净销售额为61亿至66亿欧元,毛利率约为49%。预计研发成本约为8.8亿欧元,销售及管理费用约为2.65亿欧元。预计2022年全年营收约为211亿欧元,2022年全年的毛利率约为50%。

产品和业务亮点

在DUV业务中,我们交付了第一套TWINSCAN NXT:2100i系统。此最新的浸润式光刻机台提高了20%以上的套刻精度**(on-product overlay)。

一些客户已在先进节点上应用12波长优化(Alignment Optimization 12 Color)作为登记工艺。相比仅使用4波长的晶圆对准,通过发射和测量12波长(或颜色)的测量信号,可确保更稳健的对准能力,配合光刻机曝光模型和对准优化软件,可将晶圆片与片的套刻精度误差波动降低20%以上。

在EUV High-NA业务中,我们收到了TWINSCAN EXE:5200的额外订单;目前所有的EUV客户都已提交High-NA订单。

(**) 对于典型的逻辑芯片而言

股息与股票计划以及季度分红简介

基于在2021年至2023年施行的股票回购计划,ASML在2022年第三季度回购了约10亿欧元的股票。该计划的细节及相关的交易都会在ASML的网站(www.asml.com/investors)上公布。目前的股票回购计划已完成。

我们将在2022年11月11日举行投资者日,届时我们将提供关于长期业务计划的最新情况,包括新的股票回购计划。

我们将在2022年11月14日支付中期股息,即每股普通股1.37欧元。相关的细节已公布在ASML的网站上。

季度视频采访、新闻发布会和投资者电话会议

随着本新闻稿的发布,ASML也发布了一段视频访谈,首席财务官Roger Dassen在访谈中分享了2022年第三季度的业绩,并进行了对2022年的展望。可登录www.asml.com查看视频和文字记录。

首席执行官Peter Wennink和首席财务官Roger Dassen将于欧洲中部时间2022年10月19日15:00/美国东部时间9:00与投资者和媒体进行投资者电话会议,详情可访问官网:www.asml.com

关于ASML

ASML是半导体行业的领先供应商,为芯片制造商提供硬件、软件和服务,以大规模生产集成电路(芯片)。我们与合作伙伴一起促进实现价格更合理,性能更强大、能耗更少的芯片。我们驱动创新的技术来帮助解决医疗、能源、交通和农业等各领域人类活动中的各种挑战。

ASML的总部位于荷兰菲尔德霍芬,在欧洲、美国和亚洲各地设有办公室,员工超过37,500名。ASML为荷兰阿姆斯特丹证券交易所和美国纳斯达克上市公司。更多关于ASML及其产品和技术、职业发展机会,请参阅: www.asml.com

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致力于推动和普及USB技术的支持性组织USB实施者论坛(USB-IF)今天宣布发布USB4® 2.0版规范。这一重大更新通过USB Type-C®电缆和连接器实现了USB 80Gbps性能。更新后的USB4规范将USB的最大总带宽提高了一倍,以支持更高性能的显示器、存储器和基于USB的集线器和扩展坞。USB Type-C和USB Power Delivery (USB PD)规范也已更新,以支持这一更高水平的数据性能。

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基于USB4®规范的经认证解决方案的USB 80Gbps品牌化概览。(图示:美国商业资讯)

更新后的规范现在可供产品开发人员下载,网址:www.usb.org

USB-IF理事会主席兼首席执行官Brad Saunders表示:“对于工程师来说,USB4由多协议隧道定义,在架构上区别于之前的USB 3.2和USB 2.0。更新后的技术规范扩展了USB4的速度和数据协议性能。此次更新使制造商能够向最终用户提供现有USB 40Gbps和USB 20Gbps之外的具备USB 80Gbps性能的产品。”

更新后的USB 80Gbps解决方案的主要特点包括:

  • 利用基于PAM3信号编码的新物理层架构,通过现有的 40Gbps USB Type-C无源电缆和新定义的80Gbps USB Type-C有源电缆可提供高达80Gbps的传输速度。

    • 对于某些应用,例如驱动基于USB4的高性能显示器,USB Type-C 信号接口可以进行非对称配置,即在一个方向上提供高达120Gbps的速度,同时在另一个方向上保持40Gbps。

  • 对数据和显示协议的更新能更好地利用所增加的可用带宽

  • USB数据架构更新如今能够使增强型超高速USB数据隧道的速度超过20Gbps。

  • 与DisplayPort™修订版2.1和PCI Express®修订版4保持一致。

  • 向后兼容所有以前的USB版本。

用于识别已获认证的USB 80Gbps解决方案和电缆的指南将遵循统一的新USB-IF品牌化和营销计划。需要提醒的是,USB规范名称和技术术语并非用于向终端消费者描述USB功能。USB-IF认证的标识和品牌细节可在以下网址查询:www.usb.org/logo-license

2022年USB开发者日(USB Developer Days 2022)系列活动将包括详细的技术培训,涵盖USB4、USB Type-C和USB PD规范的最新更新。在以下网址获得两场预定活动的注册信息:www.usb.org

  • USB开发者日--西雅图

2022年11月1日至2日

美国华盛顿州西雅图君悦酒店

  • USB开发者日--首尔

2022年11月15日至16日

韩国首尔君悦酒店

关于USB-IF

非营利组织USB实施者论坛旨在为推动USB规范所定义的USB技术的发展和普及提供一个支持性组织与论坛。USB-IF通过其标识与合规计划促进品质高、兼容性佳的USB设备的开发,以及宣传USB的裨益和已通过合规测试的优质产品。如需获取更多信息,包括发布的最新产品和技术公告,请访问USB-IF网站:www.usb.org

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2022年10月18日,全球光学及光电技术领军者蔡司在苏州工业园区奠基启动“凤栖” 工程建设,这是蔡司在国内首次购地自建项目,标志着蔡司在中国本土化进程的进一步深化与扩展。 “凤栖”工程建成后,蔡司苏州将成为蔡司在中国更高规格的研发与制造的重要据点,为其工业质量、研究显微镜、手术显微镜、眼科设备等多业务部门提供本地化研发和生产服务,从而更好地落实蔡司 “立足中国,辐射全球”的战略定位,为全球市场带来更加优质的创新解决方案。

蔡司大中华区总裁兼首席执行官福斯特先生表示:“蔡司始终对中国的发展充满信心,在苏州投资‘凤栖’工程体现了蔡司持续深耕中国市场,不断推进本土化进程的坚定信念。新工程落成后将有助于蔡司利用苏州深厚的制造业、人才及产业链优势,加速与合作伙伴的联合创新,在长三角地区打造更具韧性、更可持续的产业生态圈。未来,蔡司将继续加大对中国市场的投资,进一步深化本土化创新战略,助力“中国制造”升级和大健康产业的高质量发展。”

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苏州工业园区党工委委员、管委会副主任刘华女士表示:“作为江苏全省首家且唯一一家省级外资总部经济集聚区,苏州工业园区已由制造业、加工贸易为主逐步升级为创新产业驱动的发展阶段,更关注培育创新生态系统。立足苏州工业园区,蔡司苏州取得的发展和进步值得祝贺,祝愿蔡司在中国继续阔步向前,充分发挥科技影响力,促进本地生态圈蓬勃发展。”

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2022年是蔡司来到中国的第65年,自1957年进入中国市场,蔡司一直致力凭借其光学领域的技术优势和多元产品组合,赋能医疗、制造、科研、视光等众多领域的高质量发展和创新。如今,中国已成为蔡司在全球的第一大战略市场。自2004年落户苏州工业园,十余年间,蔡司苏州创造的营收迅速增长,并积极带动产业链上多类型合作伙伴提升质量和效率。蔡司依托苏州及长三角地区丰沛的人才和技术资源,逐渐扩大其高科技、高精密产品的研发和制造优势,携手众多客户与合作伙伴共同发展。

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扎根中国65年,蔡司一如既往地看好中国市场的发展,持续完善本地布局,携手本地合作伙伴共享机遇,共同成长。目前,蔡司已经建成以上海为中心的地区总部及创新研发中心,未来将协同苏州研发与制造基地,形成“蔡司长三角高端设备创新发展生态圈”。在粤港澳大湾区,以蔡司广州知识城制造基地为中心,蔡司正在带动“视光产业生态圈”的建设,逐步形成以高端光学镜片、医疗耗材为主的产业链闭环。顺应“十四五”规划中建设重大科技创新平台战略,蔡司将持续以高质量为起点、以“依托全球高科技、面向人类未来”为要求,深入长三角地区和粤港澳大湾区两地的产业链腹地,助力中国多产业的高质量、可持续发展。

关于蔡司集团

蔡司是全球光学和光电领域的技术先锋。在2020/21财年,蔡司集团的全年营收超过75亿欧元,覆盖工业质量与研究、医疗技术、光学消费品市场、半导体制造技术四大业务部门(数据截至2021年9月30日)。

蔡司致力于为客户开发、生产和行销前沿创新的工业测量及质保解决方案,针对生物及材料科学领域的显微镜解决方案,以及应用于眼科及显微外科诊疗的医疗技术解决方案。蔡司也是全球光刻技术的行业标杆,其技术被芯片行业应用于半导体元件的制造。除此之外,蔡司品牌的眼镜镜片、相机镜头及望远镜等创新产品也适销全球。

凭借着迎合数字化、医疗保健及智能制造等未来发展趋势的产品组合,以及强大的品牌,蔡司正在塑造光学和光电及更多领域的未来。蔡司在研发方面进行的可持续且大量的投入,为技术的不断发展、市场的持续扩张和公司的未来成功都奠定了坚实的基础。

蔡司在全球近50个国家共拥有约35,000名员工,近60个销售与服务机构,超过30座工厂和约25个研发机构。公司于1846年在耶拿成立,总部位于德国奥伯科亨。卡尔蔡司股份公司由卡尔蔡司基金会全资所有,后者在德国致力于积极促进科学发展。

关于蔡司中国

蔡司于1957年进入中国,目前蔡司集团在大中华区覆盖半导体制造技术、工业质量解决方案、研究显微镜解决方案、医疗技术、视力保健和消费者光学所有业务领域。中国区是蔡司集团快速增长的市场之一,我们在大中华区共有约6,500位员工,分布于各地的45个生产基地、销售与服务中心及研发中心,为本地客户提供强有力的支持,也为全球各相关业务提供生产保障。

蔡司大中华区总部位于上海自由贸易试验区,设有销售服务总部、应用服务与培训中心、蔡司工业测量部生产工厂及蔡司集团在德国以外的首个企业级创新研发中心,同时具备面向整个国内市场的中央物流与仓储功能,全面支持中国本土研发与生产,积极拓展合作领域,深耕中国市场。

2021年起,中国已成为蔡司在全球最大的单一市场,也是最具创新活力、增长最快的市场之一。

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2022年10月19日,致力于亚太地区市场的领先半导体元器件分销商---大联大控股宣布,其旗下品佳推出基于英飞凌(Infineon)IMD111T驱动IC的直流无刷电机驱动方案。

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图示1-大联大品佳基于Infineon产品的直流无刷电机驱动方案的展示板图

变频电机驱动是节能减排的重要手段,以白色家电为例,随着全球双碳目标的颁布,越来越多的电器选择采用变频控制的方式来满足节能环保的需求。在家电市场纷纷转向变频控制的市场趋势下,直流无刷电机(BLDC)成为各种电器和电动设备的主要驱动力。为了使客户能够快速的设计出高能效的直流无刷电机,大联大品佳基于Infineon产品推出了直流无刷电机驱动方案。

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图示2-大联大品佳基于Infineon产品的直流无刷电机驱动方案的场景应用图

本方案的核心IMD111T以紧凑封装将iMOTION运动控制引擎(MCE)、稳压器与三相栅极驱动器结合在一起。这款栅极驱动器基于英飞凌独特的绝缘体上硅(SOI)技术,具有宽工作电压,可以在变频器中驱动一系列MOSFET和IGBT。而电机控制使用的最新MCE 2.0技术可以提供现成的电机和PFC(可选)控制,并且MCE 2.0软件算法能够在无传感器或基于霍尔传感器的电机逆变器中实现高效的磁场定向控制(FOC)。另外,IMD111T集成式稳压器能实现多种供电方案,有助于减少BOM用料。

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图示3-大联大品佳基于Infineon产品的直流无刷电机驱动方案的方块图

此外,根据UL/IEC 60730(B类)的要求,IMD111T器件通过了面向要求功能安全应用的预认证。得益于IMD111T完整性,本方案可以帮助用户以极低的成本完成电机系统的开发。

核心技术优势

  • 经过大量实际系统产品验证的运动控制引擎(MCE);

  • 单一Shunt电流采样或桥臂电流采样,无传感器FOC控制;

  • 电隔离的板载调试接口;

  • 集成保护功能;

  • 类似于小型虚拟机的集成脚本引擎;

  • 单片板BOM成本低;

  • 内置Pre-Driver,可以驱动一系列变频MOS/IGBT;

  • 使用MCEWizard和MCEDesigner工具轻松实现电机参数设置和调整;

  • 电机控制功能调试不需要编程。

方案规格:

  • MCU:MCE 2.0;

  • 支持单条或多条支路分流电流测量;

  • 支持电机控制算法(无传感器/基于霍尔的FOC);

  • 支持保护功能;

  • 支持死区插入和击穿防护;

  • 支持过流/过压/欠压闭锁;

  • 支持具有600V阻断电压的高压三相栅极驱动器;

  • 支持栅极驱动器的15V电源电压;

  • 内置LDO,支持5V输出。

如有任何疑问,请登陆【大大通】进行提问,超过七百位技术专家在线实时为您解答。欢迎关注大联大官方微博(@大联大)及大联大微信平台:(公众账号中搜索“大联大”或微信号wpg_holdings加关注)。

关于大联大控股:

大联大控股是全球第一、亚太区最大的半导体元器件分销商*,总部位于台(TSE:3702)旗下拥有世平品佳诠鼎友尚员工人数约5,000人,代理产品供货商超250家,全球80个分销据点,2021年营业额达278.1亿美金大联大开创产业控股平台,专注于国际化营运规模与在地化弹性,长期深耕亚太市场,以「产业首选.通路标杆」为愿景,全面推行「团队、诚信、专业、效能」之核心价值观,连续21年蝉联「优秀国际品牌分销商獎」肯定。面临新制造趋势,大联大致力转型成数据驱动(Data-Driven)企业,建置在线数字化平台─「大大网」,并倡导智能物流服务(LaaS, Logistics as a Service)模式,协助客户共同面对智能制造的挑战。大联大从善念出发、以科技建立信任,期望与产业「拉邦结派」共建大竞合之生态系,并以「专注客户、科技赋能、协同生态、共创时代」十六字心法,积极推动数字化转型。 (*市场排名依Gartner 2022年03月公布数据)

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随着电动汽车的大力发展,对高压辅助系统如电动压缩机、电动涡轮增压、电动冷却风扇、电动泵等的需求越来越多。这些高压执行系统在电动/混动汽车(以下简称“xEV”)中取代了传统的内燃机皮带驱动系统,执行着暖通空调、电池冷却循环、主动悬挂、发动机冷却及泵油等功能。

在xEV的高压辅助电源系统中仍然包含12 V电源网络,为能驱动大功率负载,还需添加高压电源网络400 V或800 V。有些OEM为了减小布线尺寸,还可能添加有48 V电源网络。

无论什么样的xEV平台,安森美(onsemi)都能提供全面的高压辅助系统解决方案,从12 V到800 V,包括各类电压和电流等级的功率模块和分立器件,易于扩展各种功率等级,从数百W到十几千W,辅以门极驱动器、电流检测运放、通用运放和比较器、反激控制器、DCDC、低压降稳压器(以下简称“LDO”)、理想二极管、CAN/LIN、电感式位置传感器、E2PROM、其它的小信号分立器件等,覆盖整个高压辅助系统,一站式方案和服务满足各种不同的设计需求。在整个高压辅助系统的应用中,安森美产品的物料单(BOM)含量可以达到10~15美金左右,器件类型多达20多种。本文将回顾这些系统级应用,并介绍安森美对应的解决方案和产品及其优势。

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图1:安森美提供完整的高压辅助系统解决方案

高压辅助系统应用概览

在xEV中,高压辅助系统使用逆变器驱动辅助电机,以取代传统的皮带驱动模块。逆变器的功率及能效直接影响着系统级的性能和能效乃至xEV的续航里程。逆变器将高压直流电转换成3相交流电驱动电机,同时可以通过控制逆变器输出的电压、电流和频率等来控制电机的速度、加速度和扭矩。一般用于驱动这些电机的逆变器的输出功耗需求为500 W~10 kW左右,供电电压为400 V或800 V。为提高系统性能,需要最优化逆变器模块的损耗及散热。 此外,高压辅助电源中还需包含有电压、电流和温度监测、及车载网络,同时需要考虑到高压隔离。

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图2:汽车高压辅助系统应用框图 (橙色代表安森美可提供的产品)

选用安森美的方案,在车辆层面能达到的优势包括:

  • 对系统输入的反应速度更快,如可以更快地加速到所需的速度、可以实现高粘度液体的扭矩控制

  • 可以达到更高的能效,因而在xEV上相同的电池容量就能实现更长的续航里程

  • ASPM模块的尺寸相对分立方案要小很多,因此占用较小的车辆空间

  • 功率模块的热阻相对分立方案也要更小,从而简化系统的散热设计,进一步减小整个系统的物理体积

汽车智能功率模块

针对400 V和800 V系统,安森美分别有650 V和1200 V的汽车智能功率模块(以下简称“ASPM”),都符合AQG324车规,电气上可以根据客户的功率需求集成多个大电流的IGBT,布局上非常紧凑以减小整个模块的寄生电感,还能内置缓冲电路以改善EMI特性,可以选择合适的Rg优化di/dt和dv/dt,热阻非常低,内含隔离层,能实现较高的功率密度,且集成度非常高,内置门极驱动器、续流二极管,并具有过流关断、温度监测、欠压保护、故障输出等保护功能。从整个系统来看,ASPM具有非常显著的尺寸优势,热性能和电气性能都优于分立方案,从整个系统成本来说,考虑到PCB、机械安装、质量和性能成本,系统功率越高,使用ASPM模块会比分立器件更具成本优势。

650 V ASPM27有V2和V3两个版本,分别使用第3代和第4代场截止沟槽技术。V3相对于V2,导通损耗和开关损耗都有所降低。安森美的650 V ASPM涵盖30 A、40 A、50 A和60 A的应用,其中60 A的模块为实现大功率输出,其覆铜板(以下简称“DBC”)材料为AlN,结到外壳的热阻极低。

1200 V ASPM34的IGBT使用的是NPT trench技术,涵盖25 A、35 A和50 A的应用。同样50 A的模块其DBC材料为AlN,结到外壳的热阻非常低。

ASPM27和ASPM34内部门极驱动器的源电流和灌电流能力分别为2 A和4A,控制频率可达到50 kHz,内部集成的IGBT具有低导通损耗和开关损耗的特性,能够为电机控制提供优化的dv/dt和di/dt。内部集成的续流二极管是软恢复特性,具有较好的EMI性能。

1. ASPM应用实例:压缩机尺寸减小

xEV高压系统中电子压缩机的功率输出需达到5 kW甚至是7 kW,由于压缩机尺寸越来越小,那么要求电路板的尺寸也需较小,此外还要求散热性能好、性价比高。对于400 V系统,可选用安森美的ASPM27,对于800 V系统,可选用安森美的ASPM34。

下面这两个图是PCBA采用三相分立方案和模块方案的尺寸对比,可以看到使用模块方案PCBA尺寸可减小80%。

3.png

图3:电子压缩机采用安森美的ASPM比采用分立方案显著缩减尺寸

2. ASPM应用实例:变速箱油泵转向电动油泵,节省能耗

传统的变速箱机械式油泵,其动力来源于发动机,只要发动机运转,变速箱油泵就得全时运行,浪费能量。在xEV中切换成电动油泵后就可以选择性地电机控制,可更大限度地节省液压系统能量消耗。

再者,变速箱油在低温下粘度很高,会造成低温下启动电流过大及启动转矩过大的问题。因此需要高压电机驱动油泵,安森美的650 V/50A ASPM27模块能较好地契合此应用需求。

门极驱动器

1. 单通道

NCV57000和NCV57001是全功能型的隔离型IGBT 门极驱动器,包含有负压驱动、desat检测、软关断、门极钳位、欠压检测、故障输出等功能。其中NCV57000有分开的source和sink输出引脚,而NCV57001只有单个输出引脚。

简化功能版本的IGBT 门极驱动器,如NCV57080、57090、57084和57085,只包含有门极钳位或负压驱动或desat检测等,还分别有窄体和宽体版本。

非隔离型的IGBT 门极驱动器NCV5700和NCV5702是全功能型的,包含有负压驱动、desat检测、门极钳位、欠压检测、故障输出等功能。NCV5701、5703和5705等是简化功能版本的非隔离型的IGBT 门极驱动器。

2. 双通道

对于IGBT,安森美有两类双通道的门极驱动器。其中NCV57200和NCV57201是半桥型的,只有高边驱动是隔离的,NCV57200内置死区时间。而NCV57252、NCV57255和NCV57540是双通道型,其中NCV57255是窄体的,NCV57252和NCV57540是宽体的。而NCV57540是14引脚的,去掉了中间的两个NC引脚,增加了电气间隙和爬电距离。

对于MOSFET的双通道隔离门极驱动器,可以采用NCV51561A/B。对于SiC MOSFET的双通道隔离门极驱动器,可以采用NCV51561C/D,具有更高的欠压保护值。

模拟信号链

安森美的模拟信号链产品如通用运放、低功耗运放、精密运放、电流检测运放和比较器广泛用于汽车主动安全、自动驾驶、车身、动力总成、音频娱乐和LED照明等应用,为汽车的所有电源和传感器信号调节提供低功耗和高性能的方案。

其中,高边电流检测运放有5个系列,其中NCV21x系列是26 V共模产品,NCV2167x和NCV21671系列是40 V共模产品,NCV7041和NCV703x系列是80 V共模产品,采用零漂移结构,能实现非常高的精度,允许电路中选用尽可能小的采样电阻,以降低采样电阻的损耗。零漂移结构能持续性校准偏置电压,不仅能保证较小的偏置电压,还能减小偏置电压随温度和时间的变化,提高产品整个生命周期的性能。此外,还能降低采样电阻直流电压的低频噪声。

安森美的高边电流检测运放还内部集成了增益电阻,具有非常低的温度系数,可以减小阻值随温度的变化,因此进一步提高了检测精度,另外,还具有低电流消耗、低压供电、轨到轨、非常宽的增益带宽积、多通道、封装小等特性。

对于低边电流检测,安森美提供需外置增益电阻的电流检测运放,有高精度、高增益带宽的产品,同时也提供了高性价比的产品。NCVx333系列和NCV2191x系列具有非常小的偏置电压和偏置电压漂移,NCV2191x系列同时具有高增益带宽积。

对于低成本电流检测运放有NCV2009x、2008x、2006x、2023x和2007x系列,其中NCV2023x系列的供电范围较宽,偏置电压也较小。

安森美提供6个系列的低功耗运放:NCV2009x、2008x、2006x、2003x、2007x和27x,消耗电流都不到1 mA。

隔离电源

1. 隔离辅助电源

在逆变器、辅助逆变器、车载充电器(OBC)、DCDC中都需要有辅助电源,可以从高压侧取电,也可以从低压侧取电,用于生成后级的门极驱动器供电电源、运放/IVN等的供电电源。如果从高压侧取电,一般需求是输入电压范围为250 V~900 V,在48 V系统中输入电压范围为24 V~54 V,输出电压一般为15 V、20 V或24 V,输出功耗范围为15~150 W,具备2 kV~5 kV的隔离电压等级,一般使用反激拓扑实现。

如安森美的15 W隔离辅助电源方案SECO-HVDCDC1362-15W-GEVB,输入电压范围为250 V~900 V,输出电压为15 V,选用了初级端脉宽调制(PWM)控制器NCV1362作为反激拓扑的控制器,能提供恒定的电压和电流调节,主MOS选用了1200 V 160 mohm的SiC MOS,可以降低损耗,提高能效。整个方案物料较少,成本最优化。当辅助电源还需要驱动额外的负载时,该15 W方案还可以扩展到40 W (SECO-HVDCDC1362-40W-GEVB)。

2. 辅助电源——门极驱动器电源

当前级辅助电源设计好后,门极驱动器的供电电源可由前级辅助电源的输出电压产生,范围一般为6 V~24 V。每路门极驱动器的驱动功率大约为1.5 W,对于驱动SiC MOSFET需要输出20 V和-5 V,对于驱动IGBT需要输出15 V和-7.5 V。门极驱动器的供电电源也使用反激拓扑。如安森美的1.5 W隔离型IGBT 门极驱动器供电电源方案SECO-LVDCDC3064-IGBT-GEVB和1.5 W隔离型SiC门极驱动器供电电源方案输入电压范围为6 V~18 V,输出电压分别为15 V、7.5 V/-7.5 V和20 V、5 V/ -5 V,选用了1.5 A多拓扑的NCV3064作为DCDC控制器。整个方案简单稳定可靠,外围器件数量少。

电感式位置传感

安森美的NCV77320电感式位置传感器方案,可以通过USB控制,进行灵活的编程和快速验证,为安全攸关的应用提供所需的精确位置传感。

总结

xEV的辅助系统逐渐取代了传统皮带传动的机械应用。xEV高压辅助模块要求跨功率层级的灵活性,同时保持系统性能和最小化热耗费和物理尺寸。安森美提供一站式方案,包括SiC、IGBT、超级结MOSFET、 ASPM、门极驱动器等,可开发出可扩展的系统,满足从12 V到800 V的应用需求,这些方案具有高能效、高功率密度和高性能及成本优势,辅以安森美的销售和技术团队支援,助力设计人员开发出同类最佳的设计。相关技术文档,请到这里下载。

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引言

在工业、汽车和仪器仪表应用中,因操作不当、存在电气噪声的操作环境,甚至雷击造成的大瞬态电压可能会形成巨大压力,导致通信端口和基础电子设备受损。对此,ADI推出了信号和电源隔离式ADM3055E/ADM3057E CAN FD收发器,能够承受其中许多瞬态电压,并保护敏感的电子设备。

根据IEC标准和瞬态电压大小,瞬态电压可分为静电放电(ESD)、电快速瞬变脉冲群(EFT)和浪涌。通过ADM3055E/ADM3057E CAN FD收发器的片内集成保护,可实现4级IEC 61000-4-2 ESD保护、IEC 61000-4-4 EFT抗扰度和4级+跨栅IEC 61000-4-5浪涌保护。

当跨栅浪涌通过iCoupler®隔离栅吸收时,通过总线侧接地返回的浪涌会在收发器上耗散大量功率,除非将这些浪涌转移。本文将介绍ADM3055E/ADM3057E收发器CAN FD端口上IEC 61000-4-5浪涌保护的解决方案。根据所需浪涌保护级别、共模范围要求和可用PCB面积,确定了设计选项的特性。

本文提及的组件测试使用ADM3055E/ADM3057E进行,其他器件ADM3050EADM3056EADM3058E将共用一个收发器芯片。

概述

CAN FD标准

CAN FD(具有灵活数据速率的控制器局域网)是内置故障处理功能的分布式通信的标准,该标准详细描述了基于ISO-118981-2:2016开放系统互连(OSI)模型的物理和数据链路层规定相关要求。CAN FD最初专为汽车应用开发,由于其所用通信机制具有一些固有优势,因而广泛应用于工业和仪器仪表领域。

ADM3055E/ADM3057E隔离信号和电源收发器的扩展共模范围为±25V。共模范围超过ISO 11898-2:2016的要求,即使网络节点之间存在较大的接地失调,也能提供可靠的通信。在全速模式下,该隔离型收发器也大大超过ISO 11898-2:2016的时序要求。低环路延迟使设计人员能够将每位的大部分用于建立时间。扩展的共模范围和时序规范支持工业应用实现更可靠的远程通信。

有关CAN FD的更多信息,请参阅AN-1123

ADM3055E/ADM3057E CAN FD收发器

在现场安装中,直接接触、电线损坏、感应开关、电源波动、电弧甚至附近的雷击都有可能对网络造成损坏。设计人员必须确保设备不仅能在理想条件下工作,而且能够在恶劣的现实环境中可靠运行。为了确保这些设计能够在电气条件恶劣的环境下工作,各个政府机构和监管机构推行了EMC法规。如果设计的产品符合这些法规,终端用户就会确信它们在恶劣的电磁环境下也能正常工作。

隔离信号和电源ADM3055E/ADM3057E CAN FD收发器是一款CAN FD物理层收发器。该器件采用ADI公司的iCoupler技术,将3通道隔离器、CAN FD收发器和ADI公司的isoPower®隔离型DC/DC转换器集成于单个表贴式小尺寸集成电路(SOIC_IC)封装中。

EFT和ESD瞬变具有相似的能量水平,ADM3055E/ADM3057E上的ESD和EFT防护通过片内保护结构实现。浪涌波形的能量水平要高很多,浪涌瞬态电压可以施加于隔离栅或收发器裸片。集成的iCoupler隔离栅技术为跨栅发生的浪涌瞬变提供了更强的保护。集成保护级别见表1。保护收发器免受高水平浪涌的影响需要外部保护器件,本文中将对此进行讨论。

1.ADM3055E/ADM3057EESDEFT保护级别

EMC规范

保护级别

IEC 61000-4-2 ESD

接触放电

±8kV,4级

空气放电

±15kV,4级

IEC 61000-4-4 EFT

±2kV,4级

跨栅IEC 61000-4-5浪涌

±6kV,4+级,VIOSM增强型

浪涌抗扰度测试

浪涌瞬变通常由开关操作造成的过压情况或雷击造成。开关瞬变的起因可能是电力系统切换、配电系统中的负载变化或各种系统故障(例如安装时与接地系统形成短路和电弧故障)。雷电瞬变的起因可能是附近的雷击将较高的电流和电压注入电路中。IEC 61000-4-5定义了在容易受到这些浪涌现象影响的情况下用于评估电子电气设备抗扰度的波形、测试方法和测试级别。

图1显示了1.2µs/50µs浪涌瞬变波形。标准的波形由波形发生器产生,用于表征开路电压和短路电流事件。浪涌瞬变被认为是最严重的EMC瞬变,其能量水平比ESDEFT脉冲中的能量大三到四个数量级。因此,由于其高能量,通常需要外部保护器件来提高浪涌抗扰度水平。

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1.IEC 61000-4-5浪涌1.2µs/50µs波形

2显示了本应用笔记中用于浪涌测试的CAN端口的耦合网络。电阻并联总和为40。对于半双工器件,各电阻为80Ω。请注意,浪涌测试期间还包括高速CAN总线的终端网络。

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2.适用于CAN FD收发器的浪涌耦合网络

浪涌测试期间,将10个正脉冲和10个负脉冲施加于数据端口,各脉冲最长间隔时间为10秒钟。在测试期间,器件在三种条件下进行设置,即未通电模式、正常工作模式和待机模式。在施加浪涌脉冲应力之前和之后检查CANH和CANL引脚上的泄漏,同时在测试之前、期间和之后监测开关信号和ICC电流。进行浪涌测试以确保IEC 61000-4-5标准所述的性能判据B。判据B允许暂时丧失功能或暂时降低性能,但必须在无需操作人员干预的情况下进行自我恢复。

基于CAN FD的浪涌瞬变保护解决方案

EMC瞬态事件随时间变化。必须进行精心设计并确定特性,了解受保护器件的输入/输出级的动态性能,并且使用保护元件,才能确保电路达到EMC标准。器件数据手册一般只包含直流数据,由于动态击穿和I/V特性可能与直流值存在很大差异,因此这些数据没有太多价值。

本文介绍具有完整特性的五种不同浪涌解决方案。每种解决方案都为ADI公司的ADM3055E/ADM3057E CAN FD收发器提供不同的成本/保护级别,并使用一系列外部电路保护元件增强了浪涌保护。使用的两种外部电路保护元件包括瞬态电压抑制器(SM712-02HTGCDNBS08-T24CTCLAMP1202P)和晶闸管浪涌保护器(TISP7038L1TISP4P035L1N)。

TVS保护器件选项

第一种解决方案使用不同的瞬态电压抑制器(TVS)阵列。由两个双向TVS二极管组成的典型TVS阵列如图3所示。表2显示了有关防止浪涌瞬变的电压电平、共模电压和封装PCB尺寸的详细信息。

3.png

3.TVS保护方案

TVS是基于硅的器件。正常工作条件下,TVS具有很高的对地阻抗;理想情况下,它是开路。保护方法是将瞬态导致的过压箝位到电压限值。这是通过PN结的低阻抗雪崩击穿实现的。当产生大于TVS的击穿电压的瞬态电压时,TVS会将瞬态箝位到小于保护器件的击穿电压的预定水平。瞬变立即受到箝位(< 1 ns),瞬变电流从受保护器件转移至地。

典型双向TVS的I/V特性如图4所示。TVS的VRWM必须与CAN FD端口的共模电压匹配。确保击穿电压VBR在受保护引脚的正常工作范围之外,这一点也很重要。IPP的RDYN和VCLAMP较低,通常会将大部分浪涌电流分流至地,并将电压箝位到引脚的故障电压以下。

4.png

4.典型双向TVS I/V特性

2.TVS保护选项

器件名称

VRWM   (V)

单位数1

尺寸面积2 (mm2)

高度2 (mm)

IEC 61000-4-5浪涌

电压(kV)

级别

SM712-02HTG

+12/-7

1

8.23

1.12

±1

2

CDNBS08-T24C

±24

1

31.68

1.75

±1

2

TCLAMP1202P

±12

2

8.82

0.60

±4

4

1      CANH/CANL端口对所需的保护器件数量。

2      数值来自器件数据手册。

TISP保护器件选项

另一种类型的电涌保护器件是快速恢复器件,例如完全集成式浪涌保护器(TISP)。图5显示了作为外部浪涌保护器件进行研究的两种Bourns TISP。这些器件提供了更多具有不同共模电压范围和成本/浪涌性能水平的选项,如表3所示

5.png

5.TISP保护方案

3.TISP保护选项

器件名称

VRWM   (V)

单位数1

尺寸面积2

(mm2)

高度2 (mm)

IEC 61000-4-5浪涌

电压(kV)

级别

TISP7038L1

±28

1

32.63

1.75

±1

2

TISP4P035L1N

±24

2

18.72

1.35

±2

3

1      CANH/CANL端口对所需的保护器件数量。

2      数值来自器件数据手册。

TISP的非线性电压-电流特性通过转移产生的电流来限制过压。作为晶闸管,TISP具有非连续电压-电流特性,它是由于高电压区和低电压区之间的切换动作而导致的。图6显示了器件的电压-电流特性。在TISP器件切换到低电压状态之前,它具有低阻抗接地路径以分流瞬变能量,雪崩击穿区域则导致了箝位动作。

6.png

6.TISP切换特性和电压限制波形

在限制过压的过程中,受保护电路短暂暴露在高压下,因而在切换到低压保护打开状态之前,TISP器件处在击穿区域。当转移电流降低到临界值以下时,TISP器件自动复位,以便恢复正常系统运行。

关于这类器件的选择,需要考虑几点。首先,TISP的击穿电压必须高于端口的共模电压。此外,TISP具有出色的功率密度效率,通常会提供较高的IPP。但是,脉冲上升终端的电压过冲可能非常高,并可能损坏被测端口,这通常会限制浪涌保护级别。不过,在IEC ESD测试期间,TISP的低保持电压可能会导致一些闩锁问题。此处列出的TISP解决方案已按照IEC 61000-4-2 ESD进行测试,可以消除此问题。

结论

在设计面向CAN FD网络的EMC兼容解决方案时,主要难题是让外部保护元件的动态性能与CAN FD收发器输入/输出结构的动态性能相匹配。文中介绍了适用于ADM3055E/ADM3057E隔离信号和电源CAN FD收发器的五种浪涌保护解决方案,为设计人员提供了多种选项,可根据保护级别、共模范围和成本要求进行选择。表4总结了这些保护器件选项。

虽然这些设计工具不能取代所需的系统级严格评估和专业资质,但能够让设计人员在设计早期降低EMC问题导致的风险,从而避免已知缺陷,并缩短整体设计时间。

4.针对不同系统要求和IEC 61000-4-5浪涌级别的浪涌保护解决方案

器件名称

VRWM   (V)

单位数1

尺寸面积2

(mm2)

高度2 (mm)

IEC 61000-4-5浪涌

电压(kV)

级别

SM712-02HTG

+12/-7

1

8.23

1.12

±1

2

CDNBS08-T24C

±24

1

31.68

1.75

±1

2

TISP7038L1

±28

1

32.63

1.75

±1

2

TISP4P035L1N

±24

2

18.72

1.35

±2

3

TCLAMP1202P

±12

2

8.82

0.60

±4

4

1      CANH/CANL端口对所需的保护器件数量。

2      数值来自器件数据手册。

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意法半导体在GitHub网站上创建了 STM32 Hotspot社区,为开发者寻找专业开发的STM32 微控制器嵌入式软件项目提供了一个新场所。STM32 Hotspot 包含意法半导体内部工程师原本是为展品和概念验证模型等用途开发的非产品化代码。

srxYkHSAiw.jpg

意法半导体通常不会与外部分享此类代码示例。意法半导体已经为用户提供大量的 STM32 参考代码,现在STM32 Hotspot又将内部项目代码分享供给更广泛的开发者社区,助力他们创造更多的产品附加值。通过意法半导体GitHub社区获取软件资源,用户对软件的真实来源放心。

STM32 Hotspot 中的项目来自实际用例,有助于加快常用功能的开发,减少项目开发工作量和总体研发周期。这些代码可以免费下载,软件发行协议是意法半导体简化商贸手续的常规许可条款,方便客户直接集成到自己的应用程序中。

STM32 Hotspot 与意法半导体的GitHub主社区并存,后者让用户可以访问意法半导体官方发行的所有STM32开源软件,包括 STM32Cube平台和 STM32MPU 嵌入式软件发行版。这两个社区并立扩大了对 STM32 系列 1200 多款Arm® Cortex®-M 嵌入式内核和 Cortex-A7 MPU 内核微控制器的开发支持。

GitHub 用户可以在 https://github.com/stm32-hotspot 找到 STM32 Hotspot网页。了解更多信息,加入 ST GitHub 主社区,请访问 https://github.com/STMicroelectronics

了解详情还可以阅读我们的博文: https://blog.st.com/stm32-hotspot/

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华大九天(301269)公告,公司拟通过全资子公司深圳华大九天科技有限公司(简称“深圳九天”)以1000万美元现金收购芯達芯片科技有限公司(简称“芯達科技”)100%股权,并签署了相关收购协议,投资完成后目标公司成为深圳九天的全资子公司,并纳入公司合并报表范围。芯達科技从事存储器/IP特征化提取工具的开发,该工具是数字设计和晶圆制造领域的关键环节工具之一。芯達科技的技术在业界具有领先优势。本次投资芯達科技将有助于公司不断丰富EDA工具、补齐数字设计和晶圆制造EDA工具短板,符合公司的发展战略。

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作者:Alessandra Fusco 英飞凌科技股份有限公司 系统应用工程师

1.引言

物联网 (IoT) 正在兴起。智能设备正在释放技术优势,帮助人们创造附加值,提高行业生产率。然而,物联网也带来了许多挑战,例如新技术的复杂性,以及获取和处理数据以做出明智决策的需求。换句话说,将产品特性转化为系统解决方案是一项挑战。英飞凌通过提供基于 XENSIV™ 连接传感器套件的可立即部署的解决方案来应对这些挑战。该套件是一个原型平台,用于简化和加速新应用和创新用例的开发。

虽然定义物联网 (IoT) 的方法有很多种,但物联网通常被称为连接到互联网的网络。是配备传感器、执行器、处理能力和连接性的物理对象。物联网世界中的设备通常被定义为智能设备。智能部分主要是收集和解释传感器数据的结果,用于触发动作。这就需要连接到互联网或专用云,以便设备可以相互交互,在网络内交换数据,并进行远程控制。这样,物联网技术就可以帮助人们解决社会挑战,为人们带来好处,并提高行业生产率。

数十亿台互联设备已投入使用,预计未来这一数字将稳步增长 (图1a)。物联网基础设施是智能家居市场增长的最重要驱动力之一。根据 Statista 的数据,到 2027 年,全球家庭中的智能设备数量将会翻一番 (图1b[1]

图1a. 2019-2030 年全球物联网互联设备数量(以十亿计).jpg

1a. 2019-2030 年全球物联网互联设备数量(以十亿计)

图1b. 智能家居分析中包含的所有产品类型都将在不久的将来实现巨大增长.jpg

1b. 智能家居分析中包含的所有产品类型都将在不久的将来实现巨大增长

2.释放物联网的力量

每个物联网解决方案的核心都是微电子:传感器、执行器、微控制器、通信模块和安全组件。这些组件使系统能够测量、处理相关环境数据,并连接到互联网。然而,要构建成功的物联网设备,仅仅能访问物理模块还不够。这些模块还必须能快速高效地集成到网络中,必须以智能方式处理大量数据,必须建立稳定安全的云连接。

为了克服这些基本挑战并进一步加速开发,英飞凌提供了一个专用的开发平台,工程师借助该平台能够快速、轻松、安全地实施其物联网理念。XENSIV™ 连接传感器套件 (CSK) 是英飞凌的第一个物联网传感器平台(图2),支持基于英飞凌雷达、环境传感器及其他传感器的快速原型设计和开发。希望快速设计、部署物联网解决方案的客户可以访问英飞凌的一体化开发生态系统,其中包含全面传感器库以及传感器和连接用例的应用代码示例。所有这些特性使客户能够显著缩短智能 家居或智能 楼宇应用从概念验证到完全开发物联网设计的时间。

图2. 英飞凌 XENSIV™ 连接传感器套件 (CSK) 配备了 XENSIV™ BGT60TR13C 雷达 和 XENSIV™ PAS CO2 传感器.jpg

2. 英飞凌 XENSIV™ 连接传感器套件 (CSK) 配备了 XENSIV™ BGT60TR13C 雷达 XENSIV™ PAS CO2 传感器。欲了解更多信息,请点击访问

3.英飞凌物联网平台的构建块

XENSIV™ 连接传感器套件 (CSK) 包括四个基本构建块(图3):

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3. 英飞凌 XENSIV™ 连接传感器套件中的组件

3.1 感测

传感器赋予物联网设备人类感官,建立态势感知。在英飞凌众多传感器产品组合中,XENSIV™ DPS368 气压、XENSIV™ BGT60TR13C 雷达和 XENSIV™ PAS CO2 传感器已集成到 CSK 中。以后将会继续添加其他传感器实现。在参考设计中的感测元件极具特色,同时也包括所有必要的组件,例如稳压器、电压转换器和振荡器 [2]。这在设计和测试阶段节省了大量时间和资源,降低了技术风险和 BOM 成本。

3.2 计算

微控制器 (MCU) 处理获取的数据、做出决策,并协调与设备的通信。物联网领域对微控制器的要求与物联网应用本身一样极具多样化。CSK 采用 PSoC™ 62,这是一款专为物联网设计的低功耗、高性能 32 Arm® MCU。应用代码示例通过 ModusToolbox™ 软件环境提供,可以让基于PSoC 处理平台上的评估和开发工作更容易。代码示例包括三层:1. BSP(板级支持包),包括时钟、外设和参考评估板引脚的配置说明;2. 传感器驱动程序,包括与 XENSIV™ 传感器连接的函数;3. 算法层,其中包括从传感器原始数据到经过处理的应用输出的整个信号处理链。

3.3 连接

基于以上的理念,英飞凌开发出专用于LED驱动电源的NFC控制芯片NLM0010NLM0011,封装是非常紧凑的SOT-235脚封装,内建了丰富的功能。既可以在出厂前设置,也可以在终端客户安装前根据不同的光源设置,极大地简化了设计和使用。为了使设备能够相互通信,并与云实现通信,模块需要连接到物联网。对于外形小巧的物联网设计,英飞凌的 CSK 提供了 AIROC™ 连接组合模块,在单芯片解决方案中集成了双频 2.4 GHz 5 GHz Wi-Fi 4 (802.11n) 和蓝牙® 5.0。关于软件资产(在软件实例部分),我们使用 CSK 演示了 MQTT 客户端实现。MQTT 是物联网中非常流行的开源发布/订阅通信协议,因为它可以跨平台使用,同时占用的带宽最小。发布器()和订阅器()在空间上解耦(相互独立)。客户端连接到配置的 MQTT 代理:客户端发送消息(发布器)以传达传感器事件,并从代理接收消息(订阅器)。用户无需为客户端识别生成证书和密钥;这块由英飞凌负责帮您实现。

3.4 安全

安全性是物联网的基础,因为只有在嵌入式系统中有足够的安全性和隐私性,才有可能建立必要的信任,以增强和充分探索物联网的可能性。这便是英飞凌 OPTIGA™ Trust M 的优势所在,它为嵌入式安全解决方案和使用 CSK 时的安全移动连接提供了理想的解决方案。运行 OPTIGA™ Trust M 设置时,即可以从主机库中受益,主机库专用 API 以与安全芯片交互,还可以从相互验证、安全通信、数据存储保护和安全 OTA 软件更新等示例应用中受益。

4.支持 CSK 的用例

获取、处理和解释数据的能力,以及与其他设备通信、互连的能力,正在成为降低功耗、提高多种环境安全性,甚至让我们的日常生活变得更加舒适的强大工具。

例如,一个要求颇高的智能设备功能是存在检测,旨在通知附近是否有人类目标。照明、声音、供暖、制冷、通风和门禁系统都可以从这些信息中受益,并可以及时激活,提高用户舒适度,同时也能节省能源。英飞凌基于雷达的高灵敏度存在检测解决方案不仅能够检测宏观运动,还能够检测微观运动。用户与设备的交互会变得更加自然,因为用户无需再在感测元件前挥手以确保设备做出反应。传感器集成和算法开发是主要挑战,但英飞凌的 CSK 可以在这方面提供帮助,可为存在检测提供参考设计和可立即部署的用例。

另一个用例体现在医疗保健和健康方面:英飞凌的 XENSIV™ BGT60TR13C 雷达传感器可以检测人体胸部由心肺活动引起的细微运动。英飞凌的雷达解决方案可确保持续监测呼吸和心跳,而无需与用户直接接触或记录隐私敏感信息。持续的生命体征跟踪可用于提高我们的健康意识,也有助于医疗保健专业人员研究生命体征信号与年龄、性别和生活习惯的关系。该解决方案提供了有关不同人群健康和幸福感的及时信息:可以在家中持续监测老年人,从而减少去医院和医生诊所就诊的次数;也可以在夜间监测婴儿,让父母更加方便和安心,无需再经常查看育儿室。

CSK XENSIV™ PAS CO2传感器结合使用,可以实现持续的空气质量监测。通风不良会导致氧气含量降低和二氧化碳(CO2)积聚。即使是中等浓度的 CO2 也会对健康和工作效率产生负面影响:当浓度达到 1000 ppm 时,人们就开始感到困倦,难以集中注意力。如果 CO2 传感器在房间内的空气质量恶化时能立即发出警告,那当然是件好事。然而,为了充分利用互联世界的可能性,CO2 传感器预计会先将此类警告发送到自动化系统,之后再通过调节通风系统或自动打开窗户来做出相应的反应。得益于按需控制的通风系统、空气净化器和恒温器,配备实时 CO2 监测系统的智能家居可以从改善的空气质量和更加舒适的环境中受益。

需要考虑的一个方面是节能的巨大潜力,因为互联设备只有在用户处于范围之内才能激活。欧盟 [3] 50% 的能源消耗来自楼宇和工业中的供暖和制冷系统。例如,配备英飞凌 CO2 传感器 的通风系统可节省高达 55% 的能耗 [4][5]。在楼宇额外配备智能恒温器和楼宇自动化系统时,节能效果会更好。

图4. XENSIV™ 连接传感器套件支持的创新用例示例.jpg

4. XENSIV™ 连接传感器套件支持的创新用例示例

其中一些用例(图4)已经作为可部署的物联网解决方案在 CSK 中实施。然而,英飞凌的物联网开发平台已经为新的用例实施做好了准备:工程师可以简单地利用现有的代码示例来探索无数未来应用,这些应用可为用户带来更多的舒适度和便利性,同时还更加环保。

这两个IC的使用非常简易,硬件电路主要涉及IC的输出信号设计、Vcc的设计和天线设计。

5.结论

开发可靠的智能解决方案需要多个组件协同工作——这对工程师来说是一项真正的挑战,尤其是考虑到大量可选择的制造商,以及掌握每个组件所需的深度知识。无线和嵌入式系统的相互作用不容忽视,安全、云集成和能源管理也不容忽视。此外,必须收集、合并和处理环境数据,以控制互联设备的行为和反应方式。应对所有这些挑战非常耗时,而且需要大量专业知识。使用英飞凌的 XENSIV™ 连接传感器套件可以加速物联网设备的开发:该套件不仅可以收集准确、多样的数据,还可以很好地利用态势感知。

6.Alessandra Fusco 高级工程师系统应用

Alessandra Fusco 是一位经验丰富的系统应用工程师,目前在慕尼黑英飞凌科技股份有限公司担任物联网传感器系统组的技术主管。她专门研究消费类应用的算法和系统设计,目前正在研究结合传感器、边缘分析和连接的创新型应用解决方案,该方案适用于从使用超声波的目标跟踪到使用雷达的生命感应算法开发等应用。过去,Alessandra 的研究范围涵盖了从构思到解决方案上市部署的整个产品开发周期。

7.文献

[1] Statista,家庭变得越来越智能。 https://www.statista.com/chart/27324/households-with-smart-devices-global-iot-mmo/

[2] 有关 KIT_CSK_BGT60TR13C https://www.infineon.com/cms/en/product/evaluation-boards/kit_csk_bgt60tr13c/ KIT_CSK_PASCO2https://www.infineon.com/cms/en/product/evaluation-boards/kit_csk_pasco2/的更多详细信息,请参阅《用户手册》。

[3] 欧盟委员会,供暖和制冷。 https://energy.ec.europa.eu/topics/energy-efficiency/heating-and-cooling_en

[4] 通过环境感测进行占用检测,Jin 等人。2016

[5] 占用驱动恒温器对住宅楼宇的节能影响,Wang 等人。2020

8.信息框– ModusToolbox

英飞凌的 ModusToolbox 软件是一个现代的、可扩展的开发环境,支持广泛的英飞凌微控制器器件。该软件提供了一套灵活的工具,以及多样化、高质量的、以应用为中心的软件集合。其中包括配置工具、低级驱动程序、库和操作系统支持,其中大部分与 LinuxmacOS Windows 托管环境兼容。

图5. ModusToolbox™中的 XENSIV™ 连接传感器套件软件堆栈.jpg

5. ModusToolbox™中的 XENSIV™ 连接传感器套件软件堆栈

5 总结了连接传感器套件的整个 ModusToolbox™ 软件堆栈,从板级支持包 (BSP) 到应用层。

如需了解更多信息,请访问: https://www.infineon.com/cms/en/design-support/tools/sdk/modustoolbox-software/

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