DC/DC 60W模块电源应用方案

系统参数：宽输入电压范围（9~36VDC），隔离稳压单路输出（60W Max）。效率高达92%。隔离电压：1500VDC。输入过压、欠压保护，输出短路、过压、过流保护，过温保护。体积小：PCB尺寸= 49mm * 23.5mm。主要芯片：Controller : PIC16F1768 (MCP)Synchronous Rectification Power FET: BSC098N10NS5 (INF)LDO :  MIC5233-3.3YM5-TR  (MCP)Mos Driver :   MCP1416 (MCP)Flyback FET : BSC070N10NS5 (INF)Linear Regulator : ZXTR2112F (DIODES)Isolation optocoupler : VOS617AT (Vishay) 系统框图： 产品实物 工作效率曲线图：

电源应用

2023.08.07

DC/DC 60W模块电源应用方案

系统参数：宽输入电压范围（9~36VDC），隔离稳压单路输出（60W Max）。效率高达92%。隔离电压：1500VDC。输入过压、欠压保护，输出短路、过压、过流保护，过温保护。体积小：PCB尺寸= 49mm * 23.5mm。主要芯片：Controller : PIC16F1768 (MCP)Synchronous Rectification Power FET: BSC098N10NS5 (INF)LDO :  MIC5233-3.3YM5-TR  (MCP)Mos Driver :   MCP1416 (MCP)Flyback FET : BSC070N10NS5 (INF)Linear Regulator : ZXTR2112F (DIODES)Isolation optocoupler : VOS617AT (Vishay) 系统框图： 产品实物 工作效率曲线图：

电源应用

2023.08.07

精密测量技术如何助力实现科学突破

总部位于瑞士的欧洲粒子物理实验室——欧洲核子研究委员会(CERN)正在开发的高亮度大型强子对撞机(HL-LHC)将成为世界上观测构成宇宙的基本物质核心的强大仪器。在这个过程中，将会扩展精密测量技术能够达到的前沿。“环球”，这是总部位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究委员会的标志性建筑。紧凑渺子线圈(CMS)探测器，每秒可捕捉高达4000万次粒子碰撞的3D图像。高亮度大型强子对撞机本身是原始大型强子对撞机粒子加速器的更强大的升级版。原始大型强子对撞机是一个27公里长的超导磁体环，其中粒子以接近光速的速度相互碰撞，粒子每秒在27公里长的电路中穿行11,245次。每秒钟有10亿个粒子发生碰撞。对碰撞结果的分析为物理学和宇宙本质的研究带来了许多突破，其中最著名的是实验中发现希格斯玻色子，希格斯玻色子是与希格斯场相关的粒子。10亿欧洲核子研究委员会的大型强子对撞机每秒产生的新粒子对撞的次数。希格斯玻色子是物理学解释宇宙的标准模型的一部分。早在20世纪60年代，人们就已开始推测可能存在希格斯玻色子，但直到通过大型强子对撞机进行粒子碰撞探测，才得到实验证明。CERN就是一个现实例证，表明当科学家们利用世界上最先进的测量技术时，往往能得到惊人的发现，不断扩大人类的知识边界。在其生命周期内，高亮度大型强子对撞机有望产生比欧洲核子研究委员会的现有粒子加速器多十倍的碰撞，为科学研究提供更强大的实验平台。高亮度大型强子对撞机通过让粒子束聚焦到更小的空间来增加粒子碰撞的次数。粒子束由超强磁铁引导聚焦，这需要精确调节的新电源。欧洲核子研究委员会的工程师们开发了有史以来最精确、最稳定的测量系统之一，以测量高达18kA的电流。该电路采用ADI公司开发的先进电子测量技术，协助将低频噪声降低2倍。欧洲核子研究委员会的高亮度大型强子对撞机粒子加速器碰撞模型。图片由欧洲核子研究委员会提供精密挑战先进的科学研究要求电子电路在稳定性、精度、灵敏度、准确性和可靠性方面达到测量技术的极限。ADI公司的精密技术平台IC设计经理Eric Modica表示：“高亮度大型强子对撞机目前的测量降噪规范只是先进的科学研究中的一个常见要求示例，不仅是基础物理学，还包括医学研究、药理学、化学分析和材料科学。”合作推动科学发展前沿科学需要大规模的研究探索，需要多个部门和团队合作努力。高亮度大型强子对撞机项目中磁铁电源的精密测量系统就是这种情况，它只是同时进行的多个开发项目中的一个。ADI公司的科学仪器部门经理Daniel Braunworth表示：“通常，项目研究规模达到高亮度大型强子对撞机项目这样的水平，一般需要项目团队为供应商提供一份给定组件的关键规格参数列表。理论上，最符合技术规格要求的产品应该能在应用中提供最佳性能。但在现实中，精密测量技术专家和研究人员之间的合作往往才是提供更优化的解决方案和更出色的系统性能的关键。通过密切沟通和展开设计权衡讨论，研究人员可以得到更好的结果，获得更多的科学研究发现。”图片由欧洲核子研究委员会提供更深入地了解需求，能带来更好的结果Daniel Braunworth表示：“我们根据高亮度大型强子对撞机电源的关键系统要求来选择ADI组件，为欧洲核子研究委员会节省时间和资金，同时提供出色的性能。”长久以来，ADI公司一直致力于开发精密技术，对于欧洲核子研究委员会来说，它是值得信赖的合作伙伴，可提供可靠的精密测量技术。ADI公司的领域专家根据科学研究人员的需求提供产品。Eric Modica表示：“我们的领域专家与欧洲核子研究委员会的工程师合作，了解他们的电源控制要求。我们的高层次目标是为高亮度大型强子对撞机的磁铁开发一种先进的电源测量系统，让这些磁铁能够在比普通大型强子对撞机更大的粒子加速器内部空间中聚集形成精度更高、更大的磁场。”因此，ADI公司的测量专家与欧洲核子研究委员会团队合作，开发用于高亮度大型强子对撞机磁铁电源的高精度数字转换器的基准电压，这对于欧洲核子研究委员会非常关键，通过更准确地控制提供给磁铁的电流，有助于确保电源转换器在一年运行过程中失调漂移不超过10 ppm。协作成果：超精确的电源控制使得大型强子对撞机能够在27公里范围内以所需的微米级准确控制粒子束的运动。“世界领先的测量技术专家和科学研究人员之间的合作是构建能够扩大科学研究范围的系统的关键。”

精密测量

2023.06.24

飞行时间（ToF）：助力实现三维体验

我们已习惯使用Microsoft Teams、Zoom和Google Meet来改善远程会议体验。但即便如此，所有这些互动仍然局限于第二维度，无法带给我们真正沉浸式、生活化的三维体验。尽管当前元宇宙、AR/VR，甚至全息传送（高质量的三维人物模型，能够在全球任意位置进行实时重构和传输）掀起了一股热潮，但距离实现最终的跨越现实型耳机，我们还有很长的路要走。将二维互动转换为沉浸式的三维互动颇有难度，需要融合多项技术才能实现。虽然3D显示屏和空间音频内容已独立存在了一段时间，但它们只是静态的，需要固定的观看和收听位置。在桥接现实世界和数字世界这一领域，3D飞行时间（ToF）技术已进入下一阶段，通过将静态的三维互动转换为能够感知情境的沉浸式互动，可动态适应所有环境类型（人与人的远程互动、人机互动或机器与机器的互动）中的用户情境和机器情境。从小学到研究生院——智能设备的发展分析师的报告，2021年全球智能家居设备的交付量增长了近12%，该项研究还预测，到2026年，其交付量将保持两位数增长。消费者现在期望所有设备都能不断发展，更具智能且无需接触也能操控，包括灯泡、家用设备、电视、汽车等等。+12%2021年度智能家居设备的增长率在过去10年，智能家居不断发展，智能的定义也是如此。基础的智能设备一般都很简单——都需要联网、受到控制或监测，例如扫地机器人。更先进一些的智能设备能够感知周围环境。它们可能还启用了GPS，例如，当您进入一定范围内，会自动为您打开家中的暖气，无需您触摸按钮或屏幕。甚至，更智能的设备能够倾听您的语音指令，并理解其中的意思，提供一定水平的个性化体验。例如，您家中使用的智能扬声器还能充当智能管家，当您准备睡觉时，帮您降下窗帘、调暗灯光、调节室内温度，并播放舒缓的音乐。下一次智能革命会赋予智能设备另一项人类感知——视觉。这些设备能够检测和分析我们周围的环境，然后根据分析结果做出决定。这些设备背后的支持技术是景深测量，这是实现飞行时间（ToF）的关键使能因素。何谓飞行时间（ToF）？飞行时间（ToF）摄像机向物体发射光束，该光束会反射至传感器，摄像机测量发射光束与反射光线被传感器接收之间的时间延迟，由此测量与物体之间的距离。这个过程与超声波类似，后者通过声音，而非光线来测量距离，雷达则通过无线电波来测量距离。与超声相比，飞行时间（ToF）摄像机能够更快生成具有高（深度）精度的高分辨率深度图（空间分辨率与RGB摄像机相当），且能覆盖更大范围——毕竟，光速远远大于声速。虽然雷达的探测距离更远，但飞行时间（ToF）的准确性与分辨率均更胜一筹。我们主要采用两种方法来测量飞行时间（ToF）的时延：间接飞行时间（ToF）(iToF)和直接飞行时间（ToF）(dToF)：间接ToF和直接ToFiToF系统使用连续波(CW)方法，该方法测量发送和接收的光脉冲之间的相移。dToF摄像机使用基于脉冲的方法，该方法测量发射的脉冲和接收的光脉冲之间的经过时间。使用CW iToF图像传感器的优势之一：它们基于传统的半导体基础设施进行大规模量产，能够以经济的成本实现高像素密度的短程成像。ToF让设备能够感知环境，并据此作出更明智的决定——从根据室内人数来调节室温，到根据购物体验识别人们感兴趣的商品。选择iToF，还是dToF深度成像系统，最终要看应用需求和使用环境。iToF适用于需要高空间分辨率的短程成像（0.5米、5米和10米）。dToF更适合对空间分辨率要求不高的远距离成像。人工智能(AI)和光学系统设计使得选择iToF技术和dToF技术的分界线不再那么清晰明确。在能感知环境的智能边缘系统中，iToF和dToF传感器都与RGB图像和惯性传感器集成，并在AI的助力之下提升性能，消除伪影。就像鼠标改变了计算机交互，触摸屏技术推动了智能手机和平板电脑的普及一样，飞行时间（ToF）技术正在助力实现非接触式3D交互。在推动工业4.0发展方面，飞行时间（ToF）技术具有类似效用。从用于质量检测的工业机器视觉，到用于资产管理的体积检测，再到推动自主（设备）生产的导航技术，制造行业开始采用这些传感技术，并逐步转向适合恶劣工业环境的高分辨率系统。但是，飞行时间（ToF）技术从哪些方面改变了我们的日常生活？如今，有哪些技术突破能够与彩电或个人计算机媲美？人机接口：飞行时间（ToF）应用目前，我们周围采用飞行时间（ToF）技术的应用层出不穷，从汽车座舱安全，到家庭运动设备，再到游戏和画面逼真的3D远程协作。飞行时间（ToF）技术的未来应用之一是自动驾驶汽车中，作为雷达、LIDAR和其他深度传感器的补充。以下是巧妙使用飞行时间（ToF）技术的一些场景，它们让我们的生活更美好、更安全，更有乐趣：3D远程协作ToF将硬件和软件的技术进步相结合，让朋友、家人和同事觉得他们仿佛是在一起，即使他们相隔甚远。在参加沉浸式3D会议时，您不再受扁平的2D图像限制，您能看到和真人一般大小的三维人像，仿佛他们真的和您身处同一房间。座舱/汽车辅助驾驶技术飞行时间（ToF）技术助您感受使用先进驾驶辅助系统(ADAS)的乐趣，该技术提供人脸和运动监测，能够检测驾驶员是否打瞌睡，或者提醒您车辆已偏离路线。手势控制技术让驾驶员能够在视线不离道路的情况下接听电话、切换音频或调节车内温度。家庭运动设备居家健身行业不断发展，除了在线动感单车和瑜伽课程之外，现在还包含智能健身镜。当内置的虚拟教练为您提供深蹲指导时，实际是他脑中的飞行时间（ToF）技术在发挥作用。家庭影院飞行时间（ToF）技术让您的家庭影院系统非常智能，能够动态调节声音均衡，以补偿观众位置变化或环境改变的情况，例如增添了新家具。购物在线购物已经变得非常简单和便捷，使很多不愿前往实体店的购物者，也能亲身查看自己感兴趣的物品。飞行时间（ToF）技术让您能够使用手机测量空间环境，并重新规划您的房间布局，或者，先由您的三维人像试穿衣服，再决定是否购买。游戏和元宇宙通过佩戴AR/VR耳机，人们能够基于飞行时间（ToF）系统获取的深度信息，通过手势跟踪与置于真实世界中的虚拟物体进行交互，更准确地连接真实世界和数字世界，从而获得沉浸式体验。智能工厂ToF技术助力实现的机器视觉是推动实现灵活、自适应生产配置的关键因素。这让人与机器能够安全协作，帮助提高生产力、不断提升质量，充分挖掘工厂的产能。ADI的飞行时间（ToF）技术，让创意起飞如果以当前的速度继续加速创新，那么在未来的十年或二十年，我们将迎来另一场改变生活方式的创新浪潮。深度传感器和成像技术的广泛应用可能带来超出我们想象的智能设备，或者会出现全新的技术，让智能镜和AR耳机变得和扫地机器人一样平常。ADI帮助客户共同打造新品，并充分利用智能边缘见解，包括飞行时间（ToF）系统解决方案。ADI先进的飞行时间（ToF）成像传感器与完整的系统解决方案配合，将数据处理、激光驱动器、电源管理和软件/固件集成到同一设备中，以实现下一代智能边缘解决方案。

飞行

2023.06.24

联芯通支持ISO 15118－20双向电力传输，面向车辆到电网(V2G)的創新解決方案！

“杭州联芯通半导体有限公司（简称联芯通）是一家智能充电通信芯片设计公司，宣布支持ISO 15118-20双向电力传输(BPT, Bidirectional Power Transfer)。这种功能，也被称为V2G(Vehicle-to-Grid，车辆到电网)，使电动汽车不仅可以从电网获取电力，还可以将储存电力回充到电网。”杭州联芯通半导体有限公司（简称联芯通）是一家智能充电通信芯片设计公司，宣布支持ISO 15118-20双向电力传输(BPT, Bidirectional Power Transfer)。这种功能，也被称为V2G(Vehicle-to-Grid，车辆到电网)，使电动汽车不仅可以从电网获取电力，还可以将储存电力回充到电网。根据支持Combined Charging System (CCS) 标准的全球非营利组织 CharIN 的说法，将电动汽车并入电网服务是使未来能源世界智能化和可持续发展的步骤之一。因此，电动汽车充电所使用的硬件和软件支持双向充电是非常重要的，其关键推动因素是 CCS 和 ISO 15118-20。 联芯通HomePlug GreenPHY SECC 芯片组 MSE1021 + MSEX24-i 和 EVCC 芯片组 MSE1022 + MSEX25-i 支持 ISO 15118-20 BPT。 除了常规的电动汽车充电外，驾驶员还可以选择在电价高时使用存储在电动汽车中的电力，在电价低时为电动汽车重新充电，以节省资金甚至获利。V2G车辆到电网融合有利于电网，同时满足驾驶员的出行需求。 与住宅车库中常见的交流充电不同，使用 CCS 标准可直接通过充电站双向访问电动汽车或其电池，无需在车内安装 V2G 硬件。此外，支持 CCS 的壁挂直流充电桩(DC wall boxes)不仅可以在家中为电动汽车充电，而且还可以兼容其他地方的大功率充电基础设施。 BPT 是 2022 年 4 月发布的 ISO 15118-20「第二代网络层和应用层要求」的一个特性。除了改进其前身 ISO 15118-2 涵盖的功能，包括交流和直流充电、即插即充和智能充电，ISO 15118-20 还规定了双向和其他创新充电功能。使用BPT可以为电网提供稳定服务，目标是将电动汽车转变为移动储能系统。关于杭州联芯通半导体有限公司联芯通是一家长距离、大规模、自动组网的物联网通信芯片与软件设计公司，拥有完整的通信解决方案，包括Wi-SUN、Homeplug AV & GreenPHY、HPLC、G3-PLC，无线有线融合双模通信方案。作为国际通信规范的贡献者，联芯通参与Wi-SUN FAN 1.1及G3-PLC&RF混合双模规范的制定。联芯通为智能能源、智能城市、智能住宅、智能传感市场应用提供了高可靠、低成本、低功耗的通信方案，目标成为广域大规模物联网通讯芯片与组网软件解决方案的领航者。http://www.unicomsemi.com

通信芯片 联芯通

2023.06.24

如何设计用于牲畜监测、车队管理和工业 4.0 物流的多重连接跟踪系统

         对于牲畜管理等农业经营活动、食品和药品冷链仓储、车队管理，以及工业 4.0 灵活生产操作，实时资产跟踪和状态监测必不可少。这是一个复杂的过程，涉及使用多个传感器来监测环境条件。此过程强调，为确保位置信息准确，资产必须支持多星系全球导航卫星系统 (GNSS) 功能，包括 GPS、Galileo、Glonass、北斗和 QZSS。此外，无论周围环境如何，多重连接解决方案都必须能够实时报告资产的位置和状况，包括连接到云以支持集中监测。同时，还需要节能，以最大程度减少对电池电量的需求，并且系统必须安全可靠，能阻止黑客入侵。设计资产跟踪和状态监测系统是一项复杂的多学科活动，需要消耗许多资源和大量时间。除了硬件设计相当复杂外，数据还需要安全地连接到云端和移动设备，从而以可操作的格式提供产生的丰富信息。当设计资产跟踪系统时，设计人员可以借助开发套件和参考设计，简化先进资产跟踪应用的原型开发、测试和评估，而不必从一张白纸开始。本文将讨论开发资产跟踪和状态监测系统时所要考虑的 GNSS、传感器、连接及其他因素，然后介绍 STMicroelectronics 的一款综合开发套件，其中包括用于各类传感器、GNSS 定位和通信功能的多个印刷电路板。该套件还包括电池和高级电源管理（以最大限度地延长电池寿命）、软件和固件库以及应用开发工具。资产到底在哪里？资产跟踪的第一步是使用美国国家海洋电子协会 (NMEA) 数据格式收集当前位置信息。为了确保互操作性，所有 GPS 制造商都使用 NMEA 这一标准。标准 NMEA 信息格式称为语句。NMEA 定义了多个语句来提供不同类型的信息，包括：GGA – 全球定位系统固定数据，包括三维坐标、状态、使用的卫星数量和其他数据GSA – 精度衰减因子 (DOP) 和主动卫星GST – 位置误差统计GSV – 可见卫星数量以及每颗卫星的伪随机噪声 (PRN) 码、仰角、方位角和信噪比RMC – 位置、速度和时间ZDA – UTC 日、月、年，以及当地的时区偏移量由于不同类型的 GPS 接收机可以使用同一接口，并且利用相应的语句可以轻松访问特定数据集，因此使用 NMEA 可简化定位软件的开发。如何提高精度？原始 GNSS 数据只能提供有限的定位精度。有一些工具可以改善定位估计值，包括差分全球定位系统 (DGPS) 服务，该服务向船载 GPS 导航设备提供校正信号。DGPS 使用海上无线电技术委员会 (RTCM) 协议来提供增强的定位数据。此外，星基增强系统 (SBAS) 可用来提高位置信息的精度，这包括美国广域增强系统 (WAAS)、欧洲地球静止轨道导航重叠系统 (EGNOS)、亚洲多功能卫星增强系统 (MSAS) 以及印度的区域 SBAS，即 GPS 辅助静地轨道增强导航 (GAGAN)（图 1）。图 1：TESEO LIV3F 多星系 GNSS 接收器包括一套工具，例如 DGPS、SBAS 和 RTCM（左下），以实现高精度定位解决方案。（图片来源：STMicroelectronics）资产状况如何？在许多情况下，了解资产的位置只是其中一个难题。收集有关资产状况的信息可能也很重要，这些信息包括其物理状态以及是在移动还是处于静止状态。根据需要，可以部署各种传感器，包括：温度传感器 - 工作温度范围为 -40°C 至 +125°C、高精度、经过美国国家标准与技术研究所 (NIST) 可溯源校准，并按照 IATF 16949:2016 标准的要求进行了验证。压力传感器 - 紧凑且坚固耐用的微机电系统 (MEMS) 压阻式绝对传感器可用作数字输出气压计，其绝对压力范围为 260 至 1260 hPa（也称为毫巴）。此传感器必须高度精确，并包含温度补偿。湿度传感器 - 工作温度范围为 -40°C 至 +120°C，湿度测量范围为 0 至 100% 相对湿度 (rH)。应对其进行温度补偿，使得在 20% 至 80% rH 范围内的精度为 ±3.5% rH。惯性测量装置 (IMU) - 包括基于 MEMS 的 3D 加速度计和 3D 陀螺仪，用于确定资产是在移动还是处于静止状态。加速度计 - 例如基于 MEMS 的三轴线性加速度计，用以测量资产遭受的冲击和振动。安全连接一旦确定了资产的位置和状况，就应该将这些信息传送出去。根据具体情况，可能需要兼具长距离和短距离安全连接。就 STMicroelectronics 的 STEVAL-ASTRA1B 多重连接资产跟踪平台而言，主板上的多个系统元件支持实现连接和安全性，包括（图 2）：STM32WB5MMG 是一款经过认证的 2.4 GHz 无线模块，集成了 STM32WB 双核 Arm® Cortex®-M4/M0+、晶体和带匹配网络的芯片天线。该模块包含低功耗蓝牙 (BLE) 协议栈，并支持 Open Thread、Zigbee 和其他 2.4 GHz 协议。STM32WL55JC 提供长距离无线连接。其也包含双核 Arm Cortex-M4/M0+，并且支持 GFSK、LoRa 等协议。标准版射频前端支持 868、915 和 920 MHz 频段。若更换一些元器件，该模块可以支持更低的频率。STSAFE-A110 安全元件连接到 STM32WB5MMG，用于执行安全数据管理和认证。此元件用于支持资产跟踪等物联网 (IoT) 网络，并且包含安全操作系统和安全微控制器。图 2：STEVAL-ASTRA1B 资产跟踪平台的主板包括用于短距离连接的 STM32WB5MMG、用于长距离连接的 STM32WL55JC 和用于安全运行的 STSAFE-A110。（图片来源：STMicroelectronics）资产跟踪开发环境资产跟踪应用的开发人员可以考虑使用 STMicroelectronics 的STEVAL-ASTRA1B 软硬件开发套件和参考设计，其有助于高级资产跟踪系统的原型开发、测试和评估（图 3）。STEVAL-ASTRA1B 以 STM32WB5MMG 模块和 STM32WL55JC SoC 为基础构建，二者相结合以提供短距离和长距离连接（BLE、LoRa 以及 2.4 GHz 和 sub-1-GHz 专有协议）。如需 NFC 连接，可以使用 ST25DV64K。STSAFE-A110 支持安全运行，而 Teseo-LIV3F GNSS 模块则提供户外定位。图 3：STEVAL-ASTRA1B 平台包括高级跟踪系统开发所需的所有硬件、固件和软件工具。（图片来源：Digi-Key）该 GNSS 定位接收器与 GPS、Galileo、GLONASS、北斗、QZSS 和 NavIC（也称为 IRNSS）等六个系统兼容。该系统还包括 WAAS、EGNOS、MSAS、WAAS 和 GAGAN SBAS 支持。系统中有一个陷波滤波器用于抗干扰。还包括一系列用于状态监测的传感器（图 4）：STTS22HTR – 数字温度传感器，工作温度范围为 -40°C 至 +125°C，在 -10°C 至 +60°C 范围内最大精度为 ±0.5°C，提供 16 位温度数据输出。校准支持 NIST 溯源，器件 100% 通过测试和验证，测试和验证所用设备根据 IATF 16949:2016 标准进行校准。LPS22HHTR – MEMS 压阻式绝对压力传感器，用作数字输出气压计，可测量 260 至 1260 hPa 的绝对压力。其绝对压力精度为 0.5 hPa，压力传感器噪声低至 0.65 Pa，提供 24 位压力数据输出。HTS221TR – 相对湿度和温度传感器。其可以测量 0 到 100% 的 rH，灵敏度为 0.004% rH/最低有效位 (LSB)，在 20% 到 +80% rH 范围内湿度精度为 ±3.5% rH，在 +15°C 到 +40°C 范围内温度精度为 ±0.5°C。LIS2DTW12TR – MEMS 三轴线性加速度计和温度传感器，提供用户可选的 ±2g/±4g/±8g/±16g 满量程，可测量加速度，输出数据率为 1.6 Hz 至 1600 Hz。LSM6DSO32XTR – IMU 模块，含有一个始终开启的 32 g 3D 数字加速度计和一个 3D 数字陀螺仪，范围为 ±4/±8/±16/±32g 满量程，角度范围为 ±125/±250/±500/±1000/±2000 度/秒 (dps) 满量程。图 4：STEVAL-ASTRA1B 的主板包括全套传感器（左）、系统板（黄框）和 GNSS 连接元件（右下方的 TESEO LIV3F 和天线）。（图片来源：STMicroelectronics）电源管理对于无线跟踪设备非常重要。为确保电池续航力持久，STEVAL-ASTRA1B 包含许多电源管理元器件，例如：ST1PS02D1QTR 400 mA 同步降压转换器，输入电压范围为 1.8 V 至 5.5 V，输入电压为 3.6 V 时输入静态电流为 500 nA，典型效率为 92%。STBC03JR 电池电源管理和充电器 IC，包括：一个用于单节锂离子 (Li-ion) 电池的线性电池充电器部分，采用恒流/恒压 (CC/CV) 充电算法；一个 150 mA 低压差稳压器 (LDO)；两个单刀双掷 (SPDT) 负载开关；以及能在发生故障时保护电池的电路。TCPP01-M12 USB Type-C® 端口保护 IC，包括：VBUS 过压保护，可在 5 V 至 22 V 之间调节（通过外部 N 沟道 MOSFET）；CC 线路上防范 VBUS 短路的 6.0 V 过压保护 (OVP)；以及连接器引脚 CC1 和 CC2 的系统级静电放电 (ESD) 保护，符合 IEC 61000-4-2 4 级标准。软件和固件库STEVAL-ASTRA1B 含有或可提供各种用于开发资产跟踪应用的软件和固件。实例包括：FP-ATR-ASTRA1 功能包可实现完整的资产跟踪应用，已包括在 STEVAL-ASTRA1B 中。该功能包从 GNSS 接收器获得定位数据，从环境和运动传感器读取数据，并利用 BLE 和 LoRaWAN 连接将数据发送到云端。功能包中包括车队管理、牲畜监测、货物监测和物流等可定制用例。STAssetTracking 应用可以远程配置支持 BLE、Sigfox 或 NFC 的资产跟踪设备。其可用来启用特定传感器的数据记录，并设置开始和停止记录的触发阈值。DSH-ASSETRACKING 仪表盘是一款由 Amazon Web Services (AWS) 支持的云应用，提供了一个直观的界面，针对收集、可视化和分析来自 GNSS 定位服务及运动和环境传感器的数据进行了优化。该仪表盘可以绘制实时或历史位置数据和传感器值，并可监测环境条件和事件（图 5）。图 5：DSH-ASSETRACKING 仪表盘是一款 AWS 支持的资产跟踪云应用。（图片来源：STMicroelectronics）总结资产跟踪是牲畜监测、车队管理和物流等应用需要的一项关键而复杂的功能。如本文所述，STMicroelectronics 的 STEVAL-ASTRA1B 软硬件开发套件和参考设计包括加快高性能资产跟踪设备设计所需的 GNSS 定位服务、全套环境和运动传感器、电源管理元件以及全套软件和固件。

牲畜监测 工业 4.0

2023.06.13

为什么以及如何将 Efinix FPGA 用于 AI/ML 成像 — 第 1 部分入门指南

全新的 FPGA 架构方法带来了更精细的控制和更大的灵活性，以满足机器学习 (ML) 和人工智能 (AI) 的需求。本系列文章包括两部分，第 1 部分介绍了 Efinix 的一款此类架构，以及如何借助开发板快速入门。第 2 部分讨论了开发板与外部器件和外设（如摄像头）的连接。从工业控制和安全到机器人、航空航天和汽车，FPGA 在许多应用中扮演着重要角色。凭借可编程逻辑内核的灵活性及其广泛的接口能力，FPGA 在需要部署 ML 推理的影像处理中的应用日渐广泛。FPGA 非常适合用来实现具有多个高速摄像头接口的解决方案。此外，FPGA 还能在逻辑中实现专门的处理管道，从而消除基于 CPU 或 GPU 的解决方案的相关瓶颈。然而，对于许多开发人员来说，他们的应用需要更多 ML/AI 功能及更精细的控制或路由和逻辑，而这些是采用组合逻辑块 (CLB) 的经典 FPGA 架构所不能提供的。全新的 FPGA 架构方法解决了这些问题。例如，Efinix 的 Quantum 架构采用可交换逻辑和路由 (XLR) 块。本文讨论了 Efinix FPGA 架构的主要特点和属性，重点介绍其 AI/ML 能力并探讨了其在真实世界的实现。随后，本文讨论了一款开发板及相关工具，开发人员可以借助它们快速开始后续 AI/ML 成像设计。Efinix FPGA 器件Efinix 目前提供两个系列的器件。最初推出的是 Trion 系列，逻辑密度为 4000 (4K) 至 120K 逻辑元件 (LE)，采用 SMIC 40LL 工艺制造。最新系列的器件则是 Titanium 系列，逻辑密度为 35K 至 100 万 (1M) 逻辑元件，采用非常流行的 TSMC 16 nm 节点制造。这两个系列均基于 Quantum 架构，这在 FPGA 领域是独一无二的。标准 FPGA 架构基于 CLB，在最基础的层面上，包含一个查找表 (LUT) 和触发器。CLB 实现逻辑方程，然后通过路由互连。借助 XLR 块，Efinix 的 Quantum 架构摆脱了单独的逻辑和路由块。XLR 块的独特之处在于，可以将其配置为具有 LUT、寄存器和加法器或路由矩阵的逻辑单元。这种方法带来一个更精细的架构，可提供路由灵活性，使复杂逻辑或路由的实现能够达到预期的性能。图 1：XLR 块的独特之处在于，可以将其配置为具有 LUT、寄存器和加法器或路由矩阵的逻辑单元。（图片来源：Efinix）最新的 Titanium 系列器件为开发人员提供了最先进的功能（图 2）。搭载 XLR 内核，该系列器件可提供运行速度为 16 Gbps 或 25.8 Gbps（具体取决于所选择的器件）的多千兆位串行链路。这些多千兆位链路对于实现芯片内外的高速数据传输至关重要。图 2：Titanium FPGA Ti180 提供多种选择，具体取决于总线宽度、I/O 和存储器要求。（图片来源：Efinix）Titanium 器件还提供广泛的输入/输出 (I/O) 接口功能，可归类为通用 I/O (GPIO)，并可支持单端 I/O 标准，如 3.3 V、2.5 V 和 1.8 V 的低压 CMOS (LVCMOS)。对于高速和差分接口，Titanium 器件提供高速 I/O (HSIO)，支持单端 I/O 标准，如 1.2 V、1.5 V 的 LVCMOS，以及 SSTL 和 HSTL。HSIO 支持的差分 I/O 标准包括低压差分信号 (LVDS)、差分 SSTL 和 HSTL。现代 FPGA 还需要紧密耦合的高带宽存储器来存储用于图像处理应用的图像帧、用于信号处理的采样数据，当然还要为 FPGA 内实现的处理器运行操作系统及软件。Titanium 系列器件能够连接动态数据速率四 (DDR4) 和低功耗 DDR4(x) (LPDDR4(x))。根据所选择的具体 Titanium 器件，支持的总线宽度为 x32 (J) 或 x16 (M)，而有些器件不支持 LPDDR4 (L)。Titanium FPGA 基于 SRAM，需要配置存储器，通过主/从串行外设互连器件 (SPI) 或 JTAG 进行器件配置。为了确保这种配置方法安全，Titanium FPGA 使用 AES GCM 对比特流进行加密，同时使用 AES GCM 和 RSA-4096 提供比特流验证。采用这种强大的安全措施非常有必要，原因在于 FPGA 部署在边缘，恶意攻击者可在边缘访问并操纵其行为。开发板介绍开发板是 FPGA 评估流程的关键要素，因为它们可以用来探索器件的功能和原型应用，从而帮助降低整体风险。首款可用于评估 Titanium FPGA 和开始原型设计应用的开发板是 Ti180 M484（图 3）。此开发板具有一个 FPGA 夹层卡 (FMC) 连接器和 4 个Samtec QSE 连接器。图 3：除 Titanium FPGA 外，Ti180 M484 开发套件还配备一个 FMC 连接器和 4 个 Samtec QSE 连接器。（图片来源：Adam Taylor）安装在此开发板上的 Ti180 FPGA 提供 172K XLR 单元、32 个全局时钟、640 个数字信号处理 (DSP) 元件和 13 Mb 的嵌入式 RAM。DSP 元件能够实现固定点 18 x 19 乘法和 48 位乘法运算。此 DSP 还可针对以双路或四路配置运行的单指令多数据 (SIMD) 运算进行优化。DSP 元件也可以配置为执行浮点运算。像大多数开发板一样，Ti180 开发板提供了简单的 LED 和按钮。但是，其真正的强大之处在于连接能力。Ti180 开发板提供一个小引脚数的 FMC 连接器，可以连接各种外设。由于这是一种广泛使用的标准，因此有许多 FMC 卡可以实现高速模数转换器 (ADC)、数模转换器 (DAC)、网络和内存/存储解决方案的连接。除 FMC 连接外，此开发板还配备 4 个 Samtec QSE 连接器，供开发人员添加扩展卡。这些 QSE 连接器用于提供 MIPI 输入和输出，其中每个 QSE 连接器提供一个 MIPI 输入或输出。图 4：Ti180 M484 开发套件，图中显示了其基于 QSE 和 FMC 连接器的多种扩展选项。（图片来源：Adam Taylor）Ti180 开发板还提供 256 Mb 的 LPDDR4，以支持影像或信号处理应用所需的高性能存储器。此外，该开发板提供了一系列时钟选项（25、33.33、50 和 74.25 MHz），可搭配器件锁相环 (PLL) 使用以产生不同的内部频率。在开发过程中，能够在开发板上实时重新编程和调试至关重要，而这需要 JTAG 连接，此板通过 USB-C 接口提供了此连接。另外，还提供了两个 256 Mb NOR 闪存器件形式的非易失性存储器，可用于演示配置解决方案。此开发板由包装盒内随附的 12 V 通用电源适配器供电。附件还包括一个 FMC 到 QSE 分线板，以及基于 QSE 的 HDMI、以太网、MIPI 和 LVDS 扩展卡。为了演示 Ti180 的影像处理能力，还提供一个双 RPI 子卡和两个 IMX477 摄像头卡。软件环境实现针对 Ti180 开发板的设计时要使用 Efinix 软件 Efinity。该软件能够通过合成及布局布线生成比特流。此外，它还为开发人员提供了知识产权 (IP) 块、时序分析和片上调试功能。请注意，需要有开发板才能使用 Efinity 软件。但与其他供应商不同的是，该工具没有其他需要额外许可的版本。在 Efinity 中，针对所选的器件创建项目。然后，可以将 RTL 文件添加到项目中，并为定时和 I/O 设计创建约束条件。利用 HSIO、GPIO 和专用 I/O，开发人员还可在 Efinity 中实现 I/O 设计。图 5：在 Efinity 中，针对所选器件创建项目。（图片来源：Adam Taylor）FPGA 设计的一个关键因素是利用 IP，特别是复杂的 IP，如 AXI 互连、存储器控制器和软核处理器。Efinity 为开发人员提供了一系列 IP 块，可用于加速设计过程。图 6：Efinity 为开发人员提供了一个 IP 产品目录，可用于加速设计过程。（图片来源：Adam Taylor）虽然 FPGA 在实现并行处理结构方面表现优异，但许多 FPGA 设计包含软核处理器。这些处理器能够实现顺序处理，如网络通信。为了能够在 Efinix 器件中部署软核处理器，Efinity 提供了 Sapphire 片上系统 (SoC) 配置工具。Sapphire 允许开发人员定义一个多处理器系统，该系统具有跨多个处理器的缓存和缓存一致性，同时能够运行嵌入式 Linux 操作系统。在 Sapphire 中，开发人员可以选择 1 至 4 个软核处理器。所实现的软核处理器是 VexRiscV 软 CPU，基于 RISC-V 指令集架构。VexRiscV 处理器是一款 32 位实现，具有流水线扩展，并提供可配置的特性集，使其非常适合用作 Efinix 器件中的软核处理器。可选配置包括乘法器、原子指令、浮点扩展和压缩指令。根据 SoC 系统的配置，性能范围为 0.86 至 1.05 DMIPS/MHz。在 Efinix 器件中设计并实现硬件环境后，即可使用 Ashling RiscFree IDE 来开发应用软件。Ashling RiscFree 是一款基于 Eclipse 的 IDE，能够创建和编译应用软件，并可针对目标进行调试，以在部署前对应用程序进行微调。图 7：Ashling RiscFree 是一款基于 Eclipse 的 IDE，能够创建和编译应用软件，并可针对目标进行调。（图片来源：Adam Taylor）如果要开发嵌入式 Linux 解决方案，将提供所有必要的启动工具，包括第一级引导程序、OpenSBI、U-Boot 和使用 Buildroot 的 Linux。另外，如果需要实时解决方案，开发人员可以使用 FreeRTOS。AI 实现Efinix 的 AI 实现以 RISC-V 软核运算为基础。其中利用 RISC-V 处理器的自定义指令功能，来实现 TensorFlow Lite 解决方案的加速。借助 RISC-V 处理器，用户还能够创建自定义指令，这些指令可用作 AI 推理后的预处理或后处理的一部分，从而创建出响应速度更快、更具确定性的解决方案。要开始 AI 实现，第一步是探索 Efinix 模型库，这是一个已针对其终端技术优化的 AI/ML 模型库。对于使用 Efinix 器件的开发人员，可以访问该模型库，并使用 Jupyter Notebooks 或 Google Colab 来训练网络。训练网络后，便可使用 TensorFlow Lite 转换器将其从浮点模型转换为量化模型。转入 TensorFlow Lite 格式后，可以利用 Efinix 的 tinyML 加速器在 RISC-V 解决方案上创建可部署的解决方案。tinyML 生成器使开发人员能够定制加速器的实现并生成项目文件。当以这种方式部署时，加速可达 4 至 200 倍，具体取决于所选的架构和定制方案。总结凭借独特的 XLR 结构，Efinix 器件可为开发人员提供灵活性。该工具链不仅能实现 RTL 设计，还能实现部署软核 RISC-V 处理器的复杂 SoC 解决方案。AI/ML 解决方案建立在软核 SoC 之上，可以实现 ML 推理的部署。

FPGA

2023.06.13

芯片解决了高速以太网中的TCP / IP瓶颈问题

以太网局域网的速度已大大提高。大多数系统以1 Gbit / s的速度运行，有些新系统以10 Gbit / s的速度运行。随着更多数据流经网络，这些高速率使计算机不知所措，从而导致TCP / IP协议出现瓶颈。服务器或PC通常具有处理TCP / IP的软件，因此硬件解决方案可能是一个好主意。Tehuti Networks的TN1020 TCP / IP加速器也称为波尔多，它结合了硬件和软件。它恰好适合物理层连接和应用程序驱动程序之间的网络层（MAC）。它将TCP / IP处理提高了40倍，减轻了主处理器的负担。使用全软件方法将CPU负载从平均80％减少到TN1020的35％。全硬件TCP / IP卸载引擎（TOE）会更快。但是由于接口和驱动程序不兼容以及与操作系统的链接，这些设备的设计更加困难。TN1020适合千兆以太网应用。它可以处理4 Gbits / s的全线速，并处理所有Internet协议（IP）任务，包括IP分段，TCP乱序和TCP连接建立。它还可以处理多达65,535个并发活动连接。它的占地面积仅为TOE芯片的十分之一，功耗为3W。该芯片可提供10 Gbit / s和标准接口的完全可扩展性。它与Windows，Linux，UNIX甚至专有的基于TCP的操作系统完全兼容。也提供使用该芯片的网络接口卡。具有类似功能的10 Gb芯片将于今年秋天上市。

以太网 TCP / IP

2023.06.12

VPD晶圆表面污染检测技术哪家好？

金属污染一直以来是社会环境及良性生态循环的关键要点，如何限制金属污染成为各大检测机构重要的研究项目。英格尔检测已掌握晶圆表面污染检测技术，针对金属的光刻、刻蚀、沉积及清洁等方面所使用的试剂进行检测。英格尔检测专家认为，在制造过程中所使用的机台也是关键控制点，以及在离子注入、反应器、烘箱时所应对的晶圆处理方法。英格尔通过常见污染在工艺及产品中可能造成的影响，英格尔检测举例道：（1）金属污染会造成 p-n 结构中的漏电流，进而导致氧化物的击穿电压降低，以及载流子生命周期的减少。（2）有机污染物可能会导致晶圆表面产生非预期的疏水性质、增加表面的粗糙度、产生雾化 (haze) 表面、和破坏外延层的生长，且在未先移除污染物的情况下，也会影响金属污染的清洗效果。（3）粒子污染则可能导致在蚀刻及微影工艺中，产生阻塞 (blocking) 或遮蔽 (masking) 的效应。英格尔了解到在薄膜成长或沉积过程中，产生针孔 (pinholes) 和微孔(microvoids)，若粒子颗粒较大且具有导电性，甚至会导致线路短路。英格尔技术专家表示，晶圆表面的洁净度会影响后续半导体工艺及产品的合格率，甚至在所有产额损失中，高达50%是源自于晶圆表面污染。晶圆表面的洁净度对于后续半导体工艺以及产品合格率会造成一定程度的影响，最常见的主要污染包括金属、有机物及颗粒状粒子的残留，而污染分析的结果可用以反应某一工艺步骤、特定机台或是整体工艺中所遭遇的污染程度与种类。早期曾有文献指出，在制造过程中，因未能有效去除晶圆表面的污染而产生的耗损，在所有产额损失中，可能占达 50% 以上的比例。随着行业工艺的演进，英格尔侦测极限逐渐增高，可以满足此类分析技术的需求。因此英格尔设问：该如何判断此两种检测仪器的使用时机，发挥金属污染分析的最佳表现？英格尔专家表示，英格尔检测VPD 系统通常具备机器手臂来处理样品，避免人为处理样品过程中可能的污染导入，其机台内部洁净度通常为 Class1 环境，虽然可有效降低测定的背景值和侦测极限，但也因此使得机台建置成本偏高。手动的滚珠法虽然较容易有额外污染的导入，但因简单、便宜、快速且弹性较高，较广被实验室采用。不论是常见的工业技术还是高端的半导体工艺，金属污染检测已成为重要的合格率分析检测流程与步骤。英格尔晶圆表面污染检测技术，可检测出因微量污染所导致的组件迁移、短路、侵蚀等缺陷。英格尔在保证精准的条件环境下还可掌握工艺控制进行专家一对一咨询。

晶圆

2023.06.04

TI实时可调碳化硅驱动器助力电动汽车续航更上层楼

“在前不久的PCIM 2023上，德州仪器（TI）与Wolfspeed合作，展出了一款800-V, 300kW的基于碳化硅（SiC）的牵引逆变demo。该逆变器的尺寸为 279mm x 291mm x 115mm，总体积为 9.3L，功率密度高达 32.25kW/L，是同类基于硅的逆变器的 2 倍多。具体可参考大功率、高性能汽车SiC牵引逆变器参考设计。”在前不久的PCIM 2023上，德州仪器（TI）与Wolfspeed合作，展出了一款800-V, 300kW的基于碳化硅（SiC）的牵引逆变demo。该逆变器的尺寸为 279mm x 291mm x 115mm，总体积为 9.3L，功率密度高达 32.25kW/L，是同类基于硅的逆变器的 2 倍多。具体可参考大功率、高性能汽车SiC牵引逆变器参考设计。该参考集成了TI和Wolfspeed多项先进技术，其中TI的产品包括具有实时可变栅极驱动强度的高性能隔离式栅极驱动器、具有集成变压器的隔离式辅助电源以及TI的高实时性能MCU，即使在超过20,000 RPM 的速度下也能控制牵引电机，同时满足功能安全要求。该Demo充分展示了TI在牵引逆变市场的完整解决方案。“在整个设计过程中，TI不仅提供硬件设计，还提供软件控制。此外，我们做了非常多的测试，用功率模块去驱动感性负载和电机，根据不同的功耗要求来调节驱动，获取测试数据并优化系统，这些数据还可以为客户未来的决策提供参考。”TI混动汽车/电动汽车部门总经理吴万邦说道。吴万邦表示，TI正在广泛投资应用于汽车电动化的高压技术，不只是牵引逆变，还包括车载充电器OBC和高低压DC/DC转换等场景中，主要产品则涵盖了包括氮化镓、栅极驱动器、辅助电源以及实时控制器。吴万邦结合TI最新推出的“具有高级保护功能的汽车类 20A 隔离式实时可变 IGBT/SiC MOSFET 栅极驱动器”UCC5880-Q1，介绍了栅极驱动器在整个系统小型化、高效化方面的作用。驱动器的作用TI隔离式栅极驱动器产品业务开发总监Matt Romig将驱动器形象的比作“电子火花塞”。驱动IC通过接受逻辑电平电压并产生更高的功率输出，主要作用就是功率放大器和电平转换器。对于以微控制器为主的数字逻辑控制系统，其I/O引脚输出的PWM信号没有足够的电流输出，无法驱动功率器件的开关。因此驱动IC就成为了逻辑/控制电路和高功率器件之间的一个桥梁。也正因此，如果将牵引逆变器比作传统燃油车的发动机，碳化硅功率器件就是发动机缸，而驱动则相应的担负起火花塞的责任。像火花塞从镍合金到依铂金的技术演进一样，驱动技术也在一直更迭，重要原因是功率器件发生着变化。随着以SiC和GaN在内的宽禁带半导体的流行，其相对于Si MOSFET的速度更快，耐压更高，但是也更脆弱，因此要求更加严苛。以下是例举一些SiC驱动的特殊要求• 驱动供电电压包含开通的正压和关断的负压• 共模瞬态抗扰度（CMTI）大于100 kV/µs• 最大工作绝缘电压可达1700 V• 驱动能力可达10 A• 传输延迟时间和频道不匹配时间小于 10 ns• 主动米勒钳位• 快速短路保护（SCP）（小于1.8 µs）可见随着功率器件的复杂度不断提高，栅极驱动器需要更加灵活地驱动各种功率器件，从而满足不同的系统应用和功率级别。作为驱动领域的主要供应商之一，在栅极驱动器和电机驱动器等领域积累了丰富的经验，产品一直以来都以灵活匹配各厂家的功率器件而著称。UCC5880-Q1如何解决四大难题吴万邦表示，TI的半导体创新在电动汽车领域有四大目标，第一，帮助用户更大限度地延长汽车行驶里程；第二，帮助客户改进电动汽车的充电性能和效率；第三，通过半导体技术的创新和更迭，让电动汽车变得更加经济实惠；第四，帮助客户设计安全可靠的电动汽车。具体到牵引逆变和高压电源等场景中，市场也有四大目标，分别为：第一，客户希望设计出更高效的牵引逆变器；第二，需要提高功率密度；第三，需要高可靠性的系统；第四，需要降低系统设计复杂度，使用更少的元器件。TI新推出的UCC5880-Q1可一口气解决驱动市场的四大难题：首先，其集成了久经考验的电容隔离技术，符合 UL1577 标准且长达 1 分钟的 5kVRMS 隔离（计划）,符合 DIN VDE 0884-11 的增强型隔离 7070VPK：2017-01（计划）。并且CMTI高达100kV/µs，可满足碳化硅等高速开关频率的要求，并且可以优化EMC/EMI。其次，则是集成了众多功率晶体管保护功能，例如基于分流电阻的过流保护、过热保护（PTC、NTC 或二极管）以及 DESAT 检测，包括在这些故障期间可选择的软关断或两级软关断。第三，集成了包括有源米勒钳位，以及10 位 ADC，ADC可用于监控多达 2 个模拟输入，包括电源开关温度, 驱动器内核温度, DESAT 引脚电 压, VCC2 电压, 相电流, 直流链路电压等。最后，也是UCC5880-Q1新支持的，就是实时可变栅极驱动强度，这一功能实现了真正意义上的智能驱动，进一步改善了牵引逆变器的效率。众所周知，牵引逆变系统是电动车主要的功率消耗，因此其效率最能影响整体的续航里程。为了提升效率，目前业界已经采用了包括提高母线电压，碳化硅宽禁带半导体等技术，将效率提升至90%以上。但吴万邦表示，继续优化会变得很难，采用实时可变的栅极驱动器，可以将逆变器系统效率提升最大约 2%，“对于牵引逆变而言已经是非常高的提升。”吴万邦说道。为什么实时可变驱动可以提升效率高栅极驱动器输出电流可以对 SiC FET 栅极进行快速充放电，从而实现较低的功率损耗。然而，开关行为会在温度、电流和电压范围内发生变化，因此也不能无限制快。SiC FET上电压的快速转换（称为漏源电压 (VDS) 的瞬态电压 (dv/dt)）会以传导接地电流形式产生电压过冲和电磁干扰，电机本身也会受到高 dv/dt的影响。通过使用栅极电阻来控制栅极驱动器的输出拉电流和灌电流，有助于优化 dv/dt 和功率损耗之间的权衡，这就是实时可变驱动的重要意义。“我们提供的可调驱动功能可以让用户实现开关速度和电压过冲的平衡。”吴万邦说道。“具体而言，在满电至80%电力状态下，系统更关心电压过冲不能过高，此时可以适当降低驱动能力，让开关速度变慢，减小电压过冲。而电量在20% - 80%之间时，要更加关注电池效率，此时可以适当允许较大的电压过冲。”不同驱动强度下，开关损耗和电压过冲的示意图在“如何通过实时可变栅极驱动强度更大限度地提高 SiC 牵引逆变器的效率”一文中，给出了UCC5880-Q1在不同驱动强度下的双脉冲测试 (DPT)的实际数值，证明客户可以根据系统寄生效应和噪声控制目标，在过冲、dv/dt 和开关损耗之间进行权衡。同时，文章中还介绍了TI使用全球统一轻型汽车测试程序 (WLPT) 和实际驾驶计程速度和加速度进行建模表明，SiC 功率级效率提升可高达 2%，相当于每块电池增加 11 公里的行驶里程，如果以用户每周三次充电计算，一年下来行驶里程可以提升约 1600 公里，极大增加了电动汽车的续航里程。吴万邦认为，可编程的灵活驱动技术可以助力动力系统的OTA功能。“比如把行驶中和高压相关的数据做采集与上传，例如电压、电流、功率、驱动电流档位等。在这个基础上，车企可以得到成千上万的用户数据，并根据用户的驾驶习惯做参数优化和软件升级。”其他创新除了驱动之外，吴万邦还介绍了TI新推出的隔离偏置电源UCC14141-Q1，其具有出色的转换效率，并且隔离技术可以无需反激电源常用的外部变压器或其他电源模块。通过可调隔离式栅极驱动器与隔离式偏置电源设计相结合，可显著减小PCB 尺寸，使 PCB 面积缩小为原来的二分之一以下，高度小于 4mm，并消除了 30 多个分立元件，从而提高了系统的功率密度。

TI碳化硅驱动器力电动汽车

2023.05.30