All Node List by Editor

winniewei的头像
winniewei

过去,人机界面 (HMI) 包括一个物理控制面板,用户可通过其中的按钮、开关和指示灯与机器进行交流。随着技术的进步,用户能够监控过程、查看状态信息显示和发送命令。如今,HMI 应用随处可见,包括用于控制电视的智能手机应用程序、在车内发出语音命令、医院内的患者监护或智能工厂里的触摸屏控制面板。

在日常生活中,我们发现机器的触点越来越多。那么,HMI的未来如何?除了数据收集、控制和显示外,新一代HMI将抛开传统的人机界面,在各种应用中提供人机交互,使机器可以智能地作业并与人类交流。

步入人机交互的新世界,将需要交互式的智能应用,同时,用于支持实现HMI的处理器也面临一系列新的挑战。下面,我们来详细了解下一代 HMI的3个考虑因素。

考虑因素 1:采用边缘 AI 实现新功能

新一代 HMI 设计将依赖于边缘人工智能 (AI) 来实现新功能。例如,机器视觉可通过面部识别来实现对机器的受控访问或通过手势识别来实现无接触操作,如图 1 所示。此外,向 HMI 设计中添加边缘AI功能(如机器视觉),可以对当前系统状态和预测性维护进行更准确的分析。创建全新的HMI应用时,需要考虑边缘AI应用开发的工作量以及处理器的功能。

image004.jpg

图 1:一名专业医疗人员使用手势识别与智能 HMI 系统进行交互

考虑因素 2:平衡性能和功耗

在单个芯片上高度集成会影响器件功耗,尤其是在边缘AI功能完全启用的情况下更是如此。小型设计通常需要小巧的外形,特别是在恶劣环境中,这会使得最终产品的功耗设计更为复杂。设计人员必须克服挑战,在既考虑热限制又不增加整体系统成本的情况下,创建高功效的设计。低功耗设计应包括超低功耗和多个低功耗模式,以便延长产品寿命。

考虑因素 3:集成智能连接和差异化显示支持

现场设备和传感器以及新兴的实时工业通信协议数量不断增加,给新的HMI应用带来了挑战。例如,智能工厂环境中的HMI需要与其他设备和机器进行通信,这意味着HMI设计需要具备连接和控制功能。显示不仅是设计HMI的另一考虑因素,还能提供独特的功能和增强人机交流的方法。

在HMI设计中使用TI的全新处理器系列

随着HMI不断发展,支撑此类应用的处理器技术必须能够满足发展要求。TI的Sitara™ AM62 处理器系列采用具有多个工业外设的低功耗设计,在考虑下一代HMI设计因素的前提下,向双显示和小尺寸应用添加了高能效边缘AI 处理功能。

通过可扩展的单核至四核 Arm® Cortex®-A53(高达 1.4GHz)平台和支持TensorFlow的主线 Linux®,AM62 处理器可促进边缘AI功能的实现。软件和开箱即用演示简化了在 AM62 处理器上评估边缘AI应用的过程,同时,边缘AI开发资源和培训学院可帮助您减少设计工作量并节省时间。

这款处理器的低功耗设计支持比上一代高 30% 以上的内核电压,从而将功耗降低 30% 以上并实现更高的性能。简化的硬件设计可实现具有紧凑尺寸和成本效益的系统解决方案。多个功耗模式(低至5mW)可实现便携式的电池供电设计。

片上资源(包括通用异步接收器/发送器、串行外设接口和 I2C)可为常见的工业传感器或控制器提供各种连接选项。借助第三方生态系统,AM62处理器还提供双以太网支持和 EtherCAT主站支持。

AM62处理器支持各种显示接口,包括具有成本效益的RGB888接口,以及支持2K和全高清显示的低压差分信号接口。双显示功能可实现设计灵活性和创新。

结语

未来的HMI会为各种环境和应用中的人机交流注入更多智能和创新元素:比如,手术室里的专业医疗人员通过声音而非触控屏幕即可与患者监护系统交互,从而保持无菌环境;或者,在嘈杂的工厂环境中,工人仅通过一个手势即可操作控制面板。借助AM62处理器系列,开始设计您的下一代HMI吧。

其他资源

  • 详细了解全新的AM62处理器系列。

  • 了解适用于AM62处理器的基准测试。

  • 了解如何借助Linux Academy实现低功耗模式。

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TI.com


围观 52
评论 0
路径: /content/2022/100561134.html
链接: 视图
角色: editor
winniewei的头像
winniewei

作者:Jethro BorsjeMendix公司首席低代码解决方案官

从孤立系统到支持决策的信息体系

二十世纪下半叶,丰田开发的“Toyota Production System”(TPS)曾帮助公司提高了效率并能快速生产出高质量的汽车,TPS的价值得到了广泛的认可并在全球普及。该系统的核心理念之一是“准时制”,即每个流程环节只生产下一个流程环节所需的产品,并组成一整套连续的流程。准时制不注重流程的当前状态,而是注重理想的未来状态以及如何实现这一状态。目前,这种理念侧重于改善和优化现实生产中的有形流程。

准时制信息

Mendix公司已经帮助许多企业加速了数字化转型,其中许多成功的企业认可准时制信息(JITI)。这些客户认识到在正确的时间向正确的人员提供正确的信息能够发挥关键的作用,并大大改善客户的满意度以及流程的效率。事实证明,已使用JITI的企业收获了更多的客户并提高了多达45%的生产力。JITI是企业管理组织内部信息的理想未来状态。虽然“准时制”理念诞生于上世纪六十年代,但当今大多数企业距离掌握这一理念仍有较大差距。

Mendix公司认为,为了在企业机构内部成功实现JITI,必须满足四个条件:一体化、开放、智能化和个性化。这四个条件是推动数字战略以实现JITI的“四大支柱”,它们建立在信息技术最佳实践的坚实基础上。每个支柱的重要性都是同等的,因此企业可以逐个去实现。参与流程的每一位成员都应该思考信息是否符合这四个条件,这样才能在相应的流程环节实现信息价值的最大化。

image002.png

支柱一:一体化

信息应该始终服务于各个流程环节所需的决策。流程应超越系统,并且系统不应限制所能看到的信息。例如机械师在修复设备时需要更换零件,而根据公司流程,机械师必须更新企业的产品生命周期管理(PLM)系统、仓库管理系统(WMS)和工单系统中的信息。现在,机械师无需在各种系统里进行切换操作,而只需在一个界面上点击几下就能将信息同步到这些系统里,快速完成自己的工作。在一体化的环境中,企业可以组合并协调业务流程,并且在需要时使用组织中的所有可用信息对流程进行实时调整。

支柱二:开放

企业中的信息是保持竞争优势的核心之一,因此在分享信息时必须小心谨慎。但在目前这个不断变化、开放的全球化世界中,如果只将注意力放在内部,就会错过外部的机会。多样的信息可以为客户提供服务,甚至创造全新的业务模式产生新的收入来源。例如,Mendix公司的客户三菱利用西门子低代码应用所提供的性能洞察,实现了一种新的许可业务模式。如能与企业的整条价值链(包括供应商、监管机构、物流公司以及客户等)共享信息并开展合作,那将会带来巨大的效益。

支柱三:智能化

企业应能够通过一个直观、现代化的前端,在任何设备上提供实时、在线和离线信息。智能化信息指数据和技术仅用于向工作人员展示在某个时刻和地点所需要的有价值的信息。机器学习等先进技术可以识别规律并创建主动预警,例如企业可以提前知晓某个设备将在几周以后出现过热的情况而提前准备维护工作的安排。凭借这些技术,企业可以事半功倍,为他们的客户创造更大的价值。

支柱四:个性化

终端用户希望在流程中获得当下有价值的特定信息,这些信息应当根据角色的不同在流程环节中提供相对应的信息。如果能够支持多种语言并根据每个员工的经验水平进行信息量显示的调整,那么所提供的信息就会更有价值。根据各个流程环节中的个人即时需求提供个性化的信息,可以优化生产力并提升价值。

总结

信息是当今企业运营的核心,充分利用信息可以显著改善工作流程、生产力和不同人员之间的沟通效率,甚至可以产生新的业务模式。Mendix公司发现不同企业的信息处理方式存在很大的不同,但能够实现准时制信息“四大支柱”的企业,往往收获更多的市场份额。如果能够成功执行JITI,企业就能在需要的时间和地点向内部和外部所有的相关方提供个性化、一体化、开放和智能化的信息。

当业务流程超越系统时,企业需要摆脱信息孤岛与原始数据思维模式,并通过JITI创建数字战略,为业务流程提供支持。而实现JITI的关键是:跳脱出当前的IT环境,以业务目标为导向并明确达成目标所需要的信息以及如何通过这些信息将目标落实。

通过JITI优化现场服务管理

如欲进一步了解如何将JITI应用于现场服务管理,敬请下载电子书《共同进步:将准时制信息应用于改进现场服务管理

围观 35
评论 0
路径: /content/2022/100561129.html
链接: 视图
角色: editor
winniewei的头像
winniewei

6月12日——几个月前成立的开源固件基金会旨在促进整个行业的开源固件使用。LinuxBoot现在是最新加入开源固件基金会的一方。开源固件基金会(OSFF)是作为一个非营利性的法律实体成立的,旨在帮助在行业内推广开源固件,并为企业和个人提供开源固件使用、培训、活动和其他任务的信息。

作为OSFF的一部分,也一直在呼吁英特尔对其FSP(固件支持包)更加开放。

本周末,开源固件基金会宣布,LinuxBoot项目已经加入了这个伞状组织。LinuxBoot正在努力让一个基于Linux内核的实现取代大部分UEFI的驱动执行环境。加入开源固件基金会后,LinuxBoot可以进入到实际的Linux安装的kexec'ing或继续兼容另一个支持的操作系统。

LinuxBoot是一个自由软件项目,旨在用Linux内核取代统一可扩展固件接口(UEFI)固件中的大部分驱动执行环境(DXE)模块。LinuxBoot必须在硬件初始化软件的基础上运行才能启动。这可以是UEFI的Pre-EFI Initialization(PEI)部分、coreboot或U-Boot。它可以通过kexec syscall的方式启动Linux,但也能用不同的方法启动Windows。

NERF是EFI的一个精简版本,包含了Linux内核和用户区应用程序。这个项目被拆分为LinuxBoot(包含引导块和内核)和u-root(包含用户区应用程序)。LinuxBoot在2018年成为Linux基金会的一个官方项目。

1.jpg

目前,LinuxBoot的EFI支持仅限于少数服务器:

戴尔R630

开放计算项目Winterfell、Leopard、Monolake和Tioga Pass

英特尔S2600WF

理论上,LinuxBoot也支持coreboot项目所支持的所有主板,其中包括OCP Monolake,在实践中,由于闪存大小的限制,支持是有限的。

如果不熟悉LinuxBoot是什么,请访问LinuxBoot.org了解更多:

https://www.linuxboot.org/

2.png

来源:cnBeta.COM

围观 32
评论 0
路径: /content/2022/100561128.html
链接: 视图
角色: editor
winniewei的头像
winniewei

6月13日,阿里云智能总裁张建锋在峰会上正式发布CIPU(Cloud infrastructure Processing Units),这是为新型云数据中心设计的专用处理器,未来将替代CPU成为云计算的管控和加速中心。

在这个全新体系架构下,CIPU向下对数据中心的计算、存储、网络资源快速云化并进行硬件加速,向上接入飞天云操作系统,将全球数百万台服务器连成一台超级计算机。

1.png

阿里云智能总裁张建锋发布CIPU

例如,CIPU与计算结合,快速接入不同类型资源的服务器,带来算力的“0”损耗,以及硬件级安全的加固隔离;CIPU与存储结合,对存算分离架构的块存储接入进行硬件加速,云盘存储IOPS最高可达300万,长尾时延降低50%;CIPU与网络结合,可对高带宽物理网络进行硬件加速,构建大规模弹性RDMA高性能网络,时延最低可达5us。

2.jpg

CIPU架构示意图

基于CIPU和飞天的新一代云计算架构体系,在通用计算、大数据、人工智能等核心场景的计算测试中展现了优越的性能。在通用分布式计算领域,Redis性能提升了68%、MySQL提升了60%,Nginx提升了30%;高吞吐类的互联网业务上云之后,比自建物理机的集群吞吐量提升了30%,业务高峰期延迟下降了90%;在大数据和AI等计算与数据双密集场景下,相比传统的TCP网络,弹性RDMA高性能网络的吞吐能力提升30%以上;云原生方面,容器启动速度快了350%,在Serverless 场景下6秒可拉起3000个弹性容器实例。

3.png

CIPU特性简介

为什么要有CIPU?张建锋认为,过去十多年,云计算技术经历了两个发展阶段:第一阶段是分布式和虚拟化技术替代了大型机,满足了当时企业所需的算力规模;第二阶段出现了资源池化技术,以阿里巴巴为例,通过计算存储分离架构,将计算、存储、网络资源分别池化,突破了规模和稳定性的瓶颈,提供了超大规模的云计算服务。

但随着数据密集型计算场景的普及,用户对低时延、高带宽的需求也越来越高,传统以CPU为中心的计算体系架构无法适应这一趋势。为了解决这一问题,阿里云相关研发团队早在2015年就开始技术攻关,并于2017年推出业内首款虚拟化损耗为零的神龙云服务器。经过多年自研迭代,神龙、弹性RDMA等核心技术不断深入垂直整合,演进出以CIPU为中心的全新架构形态,云计算开始进入第三阶段。

阿里云还不断夯实技术底座,建立了自研的芯片、服务器、飞天操作系统等软硬一体的基础设施。这些基础设施有力支撑了阿里云产品的四大核心:神龙计算、盘古存储、洛神网络和安全内核。在国际权威机构Gartner发布的年度报告里,阿里云获得计算、存储、网络、安全4项单项最高分以及IaaS整体基础设施能力的全球最高分。

围观 176
评论 0
路径: /content/2022/100561127.html
链接: 视图
角色: editor
winniewei的头像
winniewei

6月12日消息,根据IDC《中国可穿戴设备市场季度跟踪报告,2022年第一季度》,2022年第一季度中国可穿戴设备市场出货量为2,584万台,同比下降7.5%。其中耳戴设备市场2022年第一季度出货量1,596万台,同比增长3.5%。其中仅真无线耳机保持同比增长3.2%,但受到去年末促销季需求透支、产品功能升级有限以及局部地区疫情影响,市场增速显著放缓。

手表市场2022年第一季度出货量716万台,同比下滑15.3%。其中成人手表386万台,同比下降1.7%;儿童手表出货量330万台,同比下降27.2%。该季度手表市场以优化渠道库存为主,为本季度“618”促销做好准备。同时,疫情对户外活动的限制以及消费情绪的影响,对在一定程度上造成了一季度出货的下滑。

1.png

手环市场2022年第一季度出货量263万台,同比下降33.6%。手环市场受到产品形态竞争、疫情居家以及新品即将上市的多重影响,持续下滑趋势明显。

IDC中国高级研究经理潘雪菲认为,可穿戴市场的成长过程并非是一帆风顺的线性发展,而是在探索中阶段性成长。多次单品引爆市场之后,增长速度放缓,进而蕴育等待下一次成功探索的爆品出现。过去三年时间,运动手表、真无线耳机、主动降噪耳机先后引爆市场,成就可穿戴市场的高速增长时期。接下来,市场一方面需要通过精细化定位尽可能延长阶段性增长周期,另一方面应该持续探索下一阶段增长点。

来源:TechWeb

围观 71
评论 0
路径: /content/2022/100561125.html
链接: 视图
角色: editor
winniewei的头像
winniewei

上个月一组新的Linux补丁上线,为支持AMX的"Sapphire Rapids"服务器提供更好的电源管理。这些补丁有助于确保支持AMX的CPU能够达到其较低的功率状态,以实现最大的功率节省,这也有助于确保其他CPU核心有更大的热/功率预算,以达到其额定的睿频频率,这一变化/修复将在今年夏天晚些时候的Linux 5.20周期中出现。

1.jpg

这个问题源自初代Xeon Scalable"Sapphire Rapids"服务器中引入了高级矩阵扩展(AMX),如果AMX的大寄存器状态没有被正确初始化,就会导致CPU核心无法达到CPU核心的最低功率状态。

本次发布的Linux补丁是关于确保AMX状态在英特尔空闲驱动之前被正确初始化,以便能够实现低功耗的空闲状态:这是C1E与内核较深的C6睡眠状态的区别。

2.jpg

如果AMX状态没有被正确初始化,这种较浅的睡眠状态的行为被视为Sapphire Rapids的早期实施特定行为。对于支持AMX的系统来说,了解这种早期行为很重要,这样内核就能正确处理它,以最大限度地节省电力,并确保非睡眠的CPU内核有更大的电力/热预算来达到其额定的睿频频率。

本周的消息是,这些补丁已经在TIP的x86/fpu分支中落地,但现在已经过了v5.19的合并窗口时间,这个面向Sapphire Rapids的改进将在今年夏天的Linux 5.20内核周期中出现。

了解更多:

https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/tip/tip.git/commit/?h=x86/fpu&id=43843d58393026fef4a43d192b641a4fabdc42bf

来源:cnBeta.COM

围观 74
评论 0
路径: /content/2022/100561124.html
链接: 视图
角色: editor
winniewei的头像
winniewei

日前,硅谷创业芯片公司Tachyum公布了一颗神奇的处理器“Prodigy”,号称全球第一颗“通用处理器”(universal processor),最多拥有128个核心,而且频率高达5.7GHz,着实不可思议。现在,更多细节来了。Tachyum Prodigy处理器采用的是自研架构,64位VLIW架构核心,顺序执行,但对编译器优化后也可做4路乱序执行。

每个核心有另两个1024-bit矢量单元、一个4096-bit矩阵单元、64KB一级指令缓存、64KB一级数据缓存、1MB二级缓存,而且闲置的二级缓存还可以给其他核心用作三级缓存。

1.png

2.png

顶级型号“Prodigy T16128-AIX”,频率高达5.7GHz,支持16通道DDR5-7200内存,最大容量8TB,还支持64条PCIe 5.0,功耗也高达950W,必须液冷散热。

它主要面向高端AI、HPC领域,AI推理训练性能12PFlops(1.2亿亿次计算每秒),FP64 HPC计算性能90TFlops(90万亿次计算每秒)——AMD RISC-V MI250X计算卡可以跑到96TFlops,而且只需560W。

支持双路、四路并行,也就是单系统最多可以做到512个核心、32TB内存。

另外三颗128核心,分别叫做T16128-AIM、T16128-AIE、T16128-HT,频率分别为4.5GHz、4.0GHz、4.5GHz,功耗分别为700W、600W、300W,其中HT版本内存频率降至DDR5-6400。

64核心有两款,T864-HS、T864-HT,频率分别5.7GHz、4.5GHz,支持八通道DDR5-6400、32条PCIe 5.0,功耗都是300W

32核心也有两款,T832-HS、T832-LP,频率分别5.7GHz、3.2GHz,后者内存频率降至DDR5-4800,功耗分别为300W、180W

3.png

不过,Tachyum至今还没有一颗硅片,一切顺利的话预计8月中旬完成流片,使用台积电N5P 5nm增强版,核心面积预估不超过500平方毫米,12月份获得第一颗硅片。

这次现场展示的,还是用FPGA模拟的平台,四颗模拟八核心。

即便第一代还停留在PPT上,Tachyum已经开始展望下一代了:台积电N3 3nm,支持PCIe 6.0,同等功耗下性能翻一番!

GYrb6z4Z2Y.png

txmm4rBmMc.png

AihkhS7JMF.png

来源:快科技

围观 49
评论 0
路径: /content/2022/100561122.html
链接: 视图
角色: editor
winniewei的头像
winniewei

贸泽电子(Mouser Electronics Inc.)是业界领先的新产品导入(NPI)分销商,拥有种类广泛的半导体和电子元件。该公司推出了其屡获殊荣的Empowering Innovation Together™节目的最新一期。在这一期中,贸泽探讨了在设计的每个阶段纳入安全考虑的重要性。安全设计工作需要从架构和元件选择阶段开始。第三期节目内容丰富,包括新的“过去、现在和未来”(Then, Now and Next)视频、博客、文章、信息图和最新一集“身边的技术”(The Tech Between Us)播客。 

1.jpg

贸泽2022年第三期Empowering Innovation Together节目探讨了安全在设计过程各阶段的重要性,并包括新一期“身边的技术”播客。(图示:美国商业资讯)

2022年Empowering Innovation Together节目的最新主题及时探讨了安全思维在设计中日益重要的位置,话题涵盖可用的硬件功能、最新的软件工具和技术,以及独立的安全产品。 

贸泽电子总裁兼首席执行官Glenn Smith表示:“互联设备继续成为安全威胁的高风险目标。无论是互联车辆、智能家居还是可穿戴设备,工程师们正越来越多地选择在设计之初就纳入安全措施。通过新一期EIT节目,我们介绍了一些最新的安全实践,帮助工程师保护他们的设计。” 

在新一集“身边的技术”播客中,PQShield销售和业务开发副总裁Alan Grau与贸泽的技术内容总监Raymond Yin一起探讨了安全趋势,如嵌入式系统的认证、保障用于数据传输的无线连接,以及工程师在进行安全环境设计时可用的产品和工具。 

Grau表示:“随着互联设备背后的技术变得越来越先进,这些设备的保护系统越发强大,同时对这些系统的攻击活动也日益增加。很高兴能与Raymond一起探讨包括后量子密码学在内的新一代安全实践。希望我们的交流能为设计人员提供一个基础参考,帮助他们在设计中具备安全思维。” 

第三期节目还将介绍两篇文章,重点介绍物联网可信区和嵌入式安全的关键因素,以及一张强调安全在互联车辆中重要作用的信息图。 

本期“安全设计”专辑由贸泽的重要制造商合作伙伴Analog Devices、英飞凌、Microchip Technology、恩智浦半导体、意法半导体和赛灵思赞助。  

在2022年度EIT节目接下来的话题中,将探讨驾驶员监控系统、5G专网以及自主移动机器人。该节目还将及时关注产品发展,并提供紧跟市场创新趋势所需了解的技术发展资讯。 

贸泽的Empowering Innovation Together节目创办于2015年,是电子元器件行业极负盛名的节目之一。如需了解更多信息,请访问https://www.mouser.com/empowering-innovation,并通过FacebookTwitter关注贸泽。 

如需了解有关贸泽的更多新闻,请访问https://www.mouser.com/newsroom/。 

关于贸泽电子

伯克希尔哈撒韦(Berkshire Hathaway)旗下公司贸泽电子是一家授权半导体和电子元件分销商,专门致力于向电子设计工程师和采购商推广其领先的制造合作伙伴的新产品。全球分销商网站mouser.com为全球电子设计工程师和买方社区提供服务,该网站有多种语言和货币可供选择,提供来自逾1,200家生产商的680多万种产品。贸泽通过全球27个支持网点,以当地语言、货币和时区提供一流的客户服务。该分销商通过其位于德克萨斯州达拉斯市区的100万平方英尺的先进分销设施向223个国家/地区的逾65万家客户出货。如需了解更多信息,请访问:https://www.mouser.com/。 

原文版本可在businesswire.com上查阅:https://www.businesswire.com/news/home/20220608005901/en/

围观 30
评论 0
路径: /content/2022/100561121.html
链接: 视图
角色: editor
winniewei的头像
winniewei

Michael Peters,高级应用工程师

本系列文章分为两部分,这是第一部分。第一部分介绍数字电源系统管理器(DPSM)系列,并说明电流检测的主要方法。另外还会介绍LTpowerPlay®并讨论电能计量。第二部分探讨高压或负电源上的电流检测及精度,并重点介绍DSPM系列的数字方面。

简介

电路板级设计人员的任务是赋予电路板以生命,监视其健康状况,调整设置,运行诊断,脱机进行检查,在出现问题时排除故障,以及在无事故的情况下有序地关断复杂的电路板。在电源设计和开发的世界里,电源管理可能不仅仅是一种需要,更是一项硬性要求。电源系统管理器聚合了多种功能,例如上电时序管理、故障检测、裕量测试、协调关断、测量电压、测量电流以及收集数据进行分析。使用LTC297x器件测量电源电流是本文的重点1

对于为FPGA、CPU、光收发器等高价值器件供电的电源,测量其从电源轨汲取的电流可能很重要。对于这些关键电源轨,电路板设计人员可以通过此数据深入了解其性能。当电流信息被测量到,且电流值为数字格式,那么器件就可以计算功率和电能,系统主机也可以执行独特的计算、从数据中分析趋势、安排任务等。

围绕电流检测这一主题已有许多技术文章和应用笔记问世,但没有一篇是专门针对DPSM的。本文涵盖了模拟和数字方面,并描述了用于测量低压、高压和负电源轨的各种支持电路。

LTC297x DPSM系列

本文的重点是内置电流测量功能的电源系统管理器。表1说明了这些器件之间的差异。

LTC2977/LTC2979/LTC2980/LTM2987可配置用来监视电流,但存在一些限制。只有奇数通道支持电流测量,并且测量值以未缩放的单位(V)返回。这在第二部分中有更详细的介绍。

本文重点介绍LTC2971/LTC2972/LTC2974/LTC2975器件,它们能够测量输出电流,并允许系统/软件利用READ_IOUT命令回读以安培(A)为单位的值。

应用笔记AN105:帮助弄懂电流的电流检测电路集合介绍了广泛的电路和使用场景。该集合的一部分适用于ADI数字电源系统管理器。

1.LTC297x DPSM器件系列

输出电流监视器

输出过流/欠流监控器

输入电流监视器

电能累计

LTpowerPlay支持

LTC2971

LTC2972

LTC2974

LTC2975

LTC2977

奇数通道

LTC2979

奇数通道

LTC2980

奇数通道

LTM2987

奇数通道

除非另有说明,本应用笔记中的LTC297x指LTC2971、LTC2972、LTC2974、LTC2975、LTC2977、LTC2979、LTC2980和LTM2987,而不包括LTC2970。

PSM基础

电源系统管理器提供关于电源的关键电压和电流读数的数字视图。这是该产品系列的一个强大特性:系统主机或LTpowerPlay可以支持电路板初始启动、调试、验证或收集基线数据,或者寻找趋势。虽然一些电源通道不需要精确的电流读数,但许多关键的输出通道需要高度精确的电流测量。

本文将介绍各种电流检测选项,包括成本、复杂性和精度之间的权衡。

397541-fig-01.jpg

1.LTpowerPlay中的READ_IOUT遥测曲线

电流检测选项

LTC2971/LTC2972/LTC2974/LTC2975管理器能够精确测量输出电流。应尽可能使用这些器件,因为它们具有专用的电流检测引脚和PMBus命令,可提供以安培为单位的遥测值。

397541-fig-02.jpg

2.使用串联分流器进行电流检测

例如,将ISENSE线连接到分流器,配置几个寄存器,剩下的工作由芯片完成。芯片会将测得的电压转换为电流值。LTpowerPlay将电流实时显示为数值和遥测曲线。

397541-fig-03.jpg

3.用于输出电流测量的PMBus寄存器设置

也可以使用LTC2977/LTC2979/LTC2980/LTM2987来测量输出电流,但是,READ_IOUT命令返回的是电压,必须由系统主机或LTpowerPlay将其转换为安培。实践中,这意味着固件(而不是芯片)必须存储串联分流器的值。

串联分流电阻并非检测电流的唯一方法。表2总结了DPSM系列可用的电流检测选项及其权衡。精度、成本、电路板空间和其他因素也需要考虑。

2.电流检测选项总结

分流电阻

电感DCR

IMON

精度

非常好

良好

良好,但一般不指定轻载精度

输出路径

有损(IR压降)

无额外损耗

无损

滤波器

每引脚一个单极点滤波器

每引脚一个双极点滤波器

单RC

其他

几乎没有共模限制,某些器件上的IMON引脚上有偏移电压

分流电阻检测

最常见的检测方法是使用分流电阻,有时也称为检流电阻。无论DC-DC转换器是开关稳压器还是线性稳压器,分流电阻都与输出串联。反馈电阻分压器连接到输出节点,使得分流器位于反馈环路内,这样当施加负载电流时,稳压器就能补偿分流电阻的IR压降,从而显著提高负载调整率。

397541-fig-04.jpg

4.反馈回路内的检测电阻

用于将电压转换为电流的PMBus命令称为IOUT_CAL_GAIN。这是分流电阻的标称电阻。芯片通过ISENSE引脚测量分流电阻上的小电压降,在内部执行转换,并使用READ_IOUT命令返回输出电流。芯片检测到的实际电压可通过MFR_IOUT_SENSE_VOLTAGE命令获得。芯片使用以下公式计算输出电流:

397541-eq-01.jpg

使用阻性分流器时,将MFR_IOUT_CAL_GAIN_TC值设置为制造商的规格以补偿温度变化。通常,大于10 mΩ的分流器具有较低的温度系数:<100 ppm/°C。

数据手册规格中列出了ISENSE引脚上产生的最大差分检测电压。大多数LTC297x器件的差分电压以±170 mV为限,这为大多数应用提供了足够的范围。最大检测电压计算如下:VSENSE = RSNS × IOUT(MAX)。通常,首先确定最大检测电压,RSNS电流检测电阻计算如下:RSNS = VSENSE / IOUT(MAX)。选择的最大检测电压应是一个足够大的信号,但又不会在输出路径中造成功耗问题或IR压降。50 mV至80 mV是一个很好的最大检测电压。选择电流检测电阻的物理尺寸,其功耗额定值应大于检测电阻的计算功耗:PD = RSNS × (IOUT(MAX))2

一种相关方法是增加一个以地为基准的电流检测放大器(CSA),其提供单端输出,该输出被馈送到管理器的电流检测引脚。这种方法通常用于对高于大多数LTC297x管理器的6 V限值的电压轨进行电平转换。CSA应具有良好的高端共模性能。通常从被检测的电压轨和GND为此类器件供电。本文第二部分会详细介绍这种方法。

397541-fig-05.jpg

5.用于更高电压轨的电流检测放大器

ADI公司提供了许多易于使用且小尺寸的非PSM μModule®器件。PSM管理器是很好的配套器件,可控制上电时序并实施监控。大多数μModule器件都有内置电感,但有些还集成了上方反馈电阻,因此无法在反馈环路内添加外部分流电阻。应当选择允许使用外部上方反馈电阻以获得最高电压精度的µModule器件。

电感DCR检测

DCR检测是一种通过降压稳压器的输出电感检测电流的方法。电感可以用理想电感和一个称为DCR的串联电阻来建模(见图6)。这通常是高电流(>20 A)电源轨的首选方法。增加的阻性分流器是一个额外的元件,会消耗功率并产生热量。

要在电感上进行检测,必须能够接触到电感的两端,并且必须在检测点和LTC297x检测引脚之间插入一个滤波器网络。滤波器网络是一个两级差分RC低通滤波器。为了方便和减小尺寸,可以使用4元件电阻阵列。电阻值的选择应使IR压降足够小,以防止LTC297x输入电流造成误差,同时又足够大,以使电容值小于1 μF。

LTC2971/LTC2972/LTC2974/LTC2975数据手册提供了关于选择RC值的指南。

示例:

假设L = 2.2 µH,DCR = 10 mΩ,fSW = 500 kHz

令Rcm1 = Rcm2 = 1 kΩ

397541-eq-02.jpg

397541-eq-03.jpg

397541-fig-06.jpg

6.使用2极点低通滤波器的DCR电感检测

DCR检测可实现电流的无损测量,但由于电感绕组电阻或DCR的差异,精度会受到影响。电感DCR规格高达±10%或只有一个最大值的情况并不少见。实际的DCR值会因电感和批次而异。

另一种滤波方案仅使用两个电阻和两个电容,因而元件数量从八个减少到四个,但滤波器的性能不如图7所示的好。

397541-fig-07.jpg

7.使用简化低通滤波器的DCR电感检测

PMBus配置

要利用PMBus命令配置LTC297x,可使用IOUT_CAL_GAIN命令设置分流电阻或电感DCR的标称值。对于铜线缠绕的电感,DCR会随着电感温度升高而增加,这会在READ_IOUT读数中引入误差。使用MFR_IOUT_CAL_GAIN_TC命令设置铜的温度系数可补偿此误差。在数据手册中,该值的默认值为3900 ppm/°C。用户可能需要调整该值以匹配电感,因为当导线是合金而非纯铜时,此参数可能会大幅改变。MFR_IOUT_CAL_GAIN_THETA表示热时间常数,可对其进行设置。LTC297x数据手册详细介绍了这些内容。

必须将温度传感器(二极管连接的双极性晶体管)靠近电感放置,以实现更准确的电流温度补偿。LTC2971/LTC2972/LTC2974/LTC2975器件具有连接到传感器的TSENSE引脚。

IMON

IMON引脚在许多稳压器(包括开关和线性)中越来越受欢迎。这些稳压器有一个电流检测输出引脚,藉此可监视稳压器的负载电流。IMON方法的优点在于它是无损的,并且无需担心共模电压,因为LTC297x ISENSE引脚不连接到VOUT。IMON引脚是单端输出信号,代表输出电流的一小部分,它可以是电压输出或电流输出,需要一个电阻连接到GND。电流输出IMON引脚允许用户选择电阻值,从而设置最大满载电压。

单端电压可以是比电流分流器或电感DCR两端产生的电压大得多的信号。LTC2972和LTC2971器件甚至有一个配置位来支持更大的信号电平,它被称为imon_sense位。该位位于MFR_CONFIG命令中,是一个分页命令。

397541-fig-08.jpg

8.MFR_CONFIG寄存器中的IMON

选择的IMON电阻值应使得在所有负载条件下都能提供宽动态范围。一般情况下,IMON精度在中负载和重负载电流条件下较好,但在轻负载下会下降。有关更多详细信息,请查阅稳压器的数据手册规格。

397541-fig-09.jpg

9.PSM利用IMON测量电流

一些稳压器将限流功能与IMON引脚结合在一起,该引脚可称为IMON/ILIM。请注意,所选的IMON电阻值不应使得IMON电压在满载时会激活限流电路。示例包括线性稳压器,例如LT3072LT3086。其他例子有LT3094LT3045等,一个ILIM引脚起到限流作用,可用作输出电流监视器。对于某些开关稳压器,该引脚可称为IMON,内置的限流功能可能并不明显。示例包括LT8652SLT8708。限流电路具有折返功能,不会关闭输出。若要关闭输出,LTC298x会检测过流状况并将VOUT_EN拉低,从而禁用稳压器输出。

输入电流检测

一个电源系统可能有一个输入电源,其为多个下游稳压器供电。输入电源电流可由LTC2971、LTC2972或LTC2975进行测量。使用LTC2971/LTC2972/LTC2975测量IIN非常简单,因为这些器件原本就有将引脚连接到VIN电流路径中的检测电阻RSNS的能力。IIN_SNS引脚的直接接线以VIN电源为限,对于LTC2972/LTC2975而言,该值<15V;对于LTC2971而言,该值<60V。

397541-fig-10.jpg

10.VIN电流和电压检测

无论是测量输出电流还是输入电源电流,都有一个用户可编程PMBus寄存器可将检测电压转换为电流。测量输入电源电流时,使用PMBus寄存器MFR_IIN_CAL_GAIN,然后便可从READ_IIN寄存器读取输入电源电流。

397541-fig-11.jpg

11.用于VIN电流测量的PMBus寄存器

我们不仅可以测量电流,还可以测量电压。PMBus命令分别为READ_IIN和READ_VIN。利用电流、电压和时基,LTC2971/LTC2972/LTC2975还能计算输送给系统的功率和电能。蓄能器将在下一节中描述。

LTC2971能够检测60V电源轨上的输入电源电流。IIN_SNS引脚可以直接连到电源输入上的检测电阻。对于24V以上的电源电压,建议使用降压稳压器通过VPWR引脚为LTC2971供电,这样可节省功率并避免LTC2971自发热。由于VPWR × IPWR会产生功耗,可能导致芯片温度升高到预期以上。ADP2360具有一个固定5 V选项,可为降压稳压器提供低成本、小尺寸的解决方案。

397541-fig-12.jpg

12.使用LTC2971检测高压VIN电流和电压

电能计量

监视电能使用可能很重要。无论输入电源是开关稳压器、太阳能电池板输出还是电池电源,了解系统消耗的总电能可能很有用。LTC2971/LTC2972/LTC2975能够检测输入电源的高端电流。此特性允许管理器测量输入电源电流。LTpowerPlay对于探索与输入电源电流和电能读数相关的特性非常有用。选择READ_EIN命令后,遥测窗口就会显示电能累计结果的实时曲线。

397541-fig-13.jpg

13.LTpowerPlay绘制的实时电能图

电表还会测量输入电源电压,因此也能够报告输入功率。由于电能是功率和时间的乘积,因此累计电能是根据管理器的内部时基提供的。GUI右上角显示的仪表提供了更多信息。指针是输入功率(以瓦特为单位)的实时指示器,较小的五个刻度盘显示总累计电能,类似于家用电表。为方便起见,还提供了数字读数。

397541-fig-14.jpg

14.LTpowerPlay中的电表

LTpowerPlay提供一个简单易懂的界面,其中汇集了输入和输出电流、电压、功率、电能读数。

输入电流、输入电压、输入功率和输入电能可以表格形式查看,这些值显示在GUI的遥测部分。MFR_EIN寄存器保存累计电能值(以毫焦耳为单位)。还有一个电能累计器处于活动状态的总时间,显示为MFR_EIN_TIME寄存器。当单位从mJ变为J再到kJ时,GUI会自动更新所显示的SI前缀。

397541-fig-15.jpg

15.与输入电源电压、电流、功率和电能相关的遥测视图

表3总结了可以从LTC297x回读的所有遥测数据。寄存器是I2C/PMBus字读取,但MFR_EIN寄存器除外,它是块读取。

3.遥测总结

寄存器名称

LTC2971/LTC2972/LTC2975

LTC2974

LTC2977/LTC2979/LTC2980/LTM2987

READ_IOUT

READ_VOUT

READ_POUT

READ_IIN

READ_VIN

READ_PIN

MFR_EIN

1. 如果设置了adc_hires位,则READ_VOUT值以mV为单位返回。L11格式。

2. 块读取,包括以mJ为单位的电能值和以ms为单位的经过时间。

作者简介

Michael Peters是ADI公司电源系统管理器件方面的高级应用工程师。他在模拟和数字电路领域拥有30多年的经验,包括在以前的公司从事存储器件工作的经验。他毕业于密歇根大学安娜堡分校,获电气工程学士学位。联系方式:michael.peters@analog.com

围观 68
评论 0
路径: /content/2022/100561120.html
链接: 视图
角色: editor
winniewei的头像
winniewei

包括30余场主题技术会议和上机实践,共同探索MATLABSimulink的最新特性和汲取各行业领导者的最佳实践。

MathWorks今天宣布MATLAB EXPO 2022中国用户大会将于2022621日至24日在线上举行。该活动将包括30余场主题技术会议,案例分享以及基于MATLAB®Simulink®开发流程的跨行业多应用的Demo演示,内容涵盖绿色能源、大数据与人工智能、电气化系统仿真、智能车辆与自主系统、5G无线通信与芯片等多个领域。

本次MATLAB EXPO中国用户大会将通过真实的客户案例来展示MATLAB和Simulink的最新特性和功能,同时新增的4个主题的在线上机实践也将为更多用户提供手把手的互动学习机会。MATLAB EXPO中国用户大会为您和MathWorks技术专家、业界和学术界的同仁提供一个知识交流的平台,一起分享过去一年中来自业界前沿的科学家和工程师们借助MATLAB和Simulink所进行的变革性项目和令人惊叹的应用,畅谈行业发展趋势!

MATLAB EXPO亮点

工程师、科学家和教育工作者借助云计算和人工智能,正在积极参与应对气候变化的斗争。在主题演讲“拯救地球——加速气候科学研究,推进万物电气化”中,Tanya Morton博士将重点介绍如何使用MATLAB和Simulink来推进气候研究,以实现能源生产脱碳,设计可持续产品,建设一个更洁净的电气化未来!

除MathWorks各领域专家演讲外,还有来自海通证券股份有限公司、中国石化胜利油田、三一重工、日立能源、海尔、美的、中国西湖大学、电装、中兴通讯、新思科技、NI、安富利、罗德与施瓦茨等MATLAB和Simulink资深用户、合作伙伴与您分享他们的实践经验。

免费参与,灵活选择

MATLAB EXPO 2022中国用户大会面向用户免费开放,用户可根据个人兴趣选择分会场聆听精彩演讲,深入了解30多个来自MathWorks及其用户和合作伙伴的产品和解决方案的展示!

有关详细的议程和注册,请访问:https://www.matlabexpo.com/cn/2022.html

1.png

关于MathWorks

MathWorks是全球领先的数学计算软件开发商。来自该公司的MATLAB被称为“科学家和工程师的语言”,是一个集算法开发、数据分析、可视化和数值计算于一体的编程环境。Simulink则是一个模块化建模环境,面向多域和嵌入式工程系统的仿真和基于模型的设计。这些产品服务于全球工程师和科学家,帮助他们加快步伐,在汽车、航空航天、通信、电子、工业自动化及其他各行各业更快地实现发明、创新和开发。MATLAB和Simulink产品也是全球众多大学和学术机构的基本教研工具。MathWorks创立于1984年,总部位于美国马萨诸塞州的内蒂克市(Natick, Massachusetts),在全球16个国家/地区拥有5,000多名员工。有关详细信息,请访问cn.mathworks.com

围观 44
评论 0
路径: /content/2022/100561118.html
链接: 视图
角色: editor