• 生命體徵監測技術:對人體實施狀態監控

    生命體徵監測技術:對人體實施狀態監控

    簡介 生命體徵監測已經超出醫療實踐的範圍,進入我們日常生活的多個領域。最初,生命體徵監測是在嚴格的醫療監督下,在醫院和診所進行。微電子技術的進步降低了監控系統的成本,使這些技術在遠程醫療、運動、健身和健康、工作場所安全等領域更加普及和普遍,在越來越關注自動駕駛的汽車市場也是如此。雖然實現了這些擴展,但是因為這些應用都與健康高度相關,所以仍然保持很高的質量標準。 生命體徵 生命體徵監測包括測量一系列能顯示個人健康狀況的生理參數。心率是最常見的參數之一,可以通過心電圖來檢測,心電圖可以測量心跳的頻率,最重要的是,可以測量心跳的變化。心率變化往往由活動引起。在睡眠或休息時,節奏較慢,但往往會隨着身體活動、情緒反應、壓力或焦慮等因素而加快。 心率超出正常範圍可能表明存在諸如心動過緩(心率過低時)或心動過速(心率過高時)等疾病。呼吸是另一個關鍵生命體徵。血液的氧合程度可以使用一種名為光電容積脈搏波(PPG)的技術進行測量。缺氧可能與影響呼吸系統的疾病發作或紊亂有關。其他能夠反映個人身體狀況的生命體徵測量因素包括血壓、體温和皮膚電導反應等。皮膚電導反應,又稱皮膚電反應,與交感神經系統密切相關,反過來又會直接參與調解情緒性行為。測量皮膚電導率可以反映病人的壓力、疲勞、精神狀態和情緒化響應等狀況。此外,通過測量身體成分、瘦體質量和脂肪體質量的百分比,以及水合作用和營養程度,可以清楚展現個人的臨牀狀態。最後,測量運動和姿勢可以提供有關受試者活動的有用信息。 圖1.用於光學測量的信號鏈 測量生命體徵的技術 為了監測心率、呼吸、血壓和温度、皮膚電導率和身體成分等生命體徵,需要採用各種傳感器,且解決方案必須緊湊、節能和可靠。生命體徵監測包括: · 光學測量 · 生物電勢測量 · 阻抗測量 · 使用MEMS傳感器進行的測量 圖2.一個完整的生物電和生物阻抗測量系統 光學測量 光學測量超越了標準的半導體技術。為了進行這種類型的測量,需要一個光學測量工具箱。圖1所示為光學測量的典型信號鏈。需要使用光源(通常是LED)來生成光信號,它可能由不同的波長組成。幾種波長組合在一起,可以實現更高的測量精度。還需要使用一系列硅或鍺傳感器(光電二極管)將光信號轉化為電信號,也稱為光電流。光電二極管在響應光源的波長時,必須具備足夠的靈敏度和線性度。之後,光電流必須被放大和轉換,因此需要高性能、節能、多通道模擬前端,以控制LED、放大和過濾模擬信號,並按照所需的分辨率和精度進行模數轉換。 光學系統封裝也具有重要作用。封裝不僅是一個容器,還是包含一個或多個光學窗口的系統,可以過濾射出和射入的光,但不會產生過度的衰減或反射,從而損害信號的完整性。為了創建緊湊的多芯片系統,光學系統封裝還必須包含多個器件,包括LED、光電二極管、模擬和數字處理芯片。最後,一種能夠創建光學濾波器的塗層技術也是選擇應用所需的光譜部分和消除不需要的信號所建議的。即使在陽光下,該應用也必須能正常運行。如果沒有光學濾波器,信號的大小會使模擬鏈飽和,使得電子器件不能正常工作。 ADI公司提供一系列光電二極管和各種模擬前端,能夠處理從光電二極管接收到的信號並控制LED。也提供完整的光學系統,它將LED、光電二極管和前端集成到一個器件中,例如ADPD188。 生物電勢和生物阻抗測量 生物電勢是一種電信號,由我們體內的電化學活動的效應引起。生物電勢測量示例包括心電圖(ECG)和腦電圖。它們在存在多項干擾的頻段中,檢查極低幅度的信號。因此,在對信號進行處理之前,必須對其進行放大和濾波。ECG生物電勢測量廣泛用於生命體徵監測,ADI公司提供多種組件來執行此任務,包括AD8233、ADAS1000芯片系列。 AD8233專為可穿戴應用設計,可與ADuCM3029(基於Cortex®-M3的片上系統(SoC))相結合,創建一個完整的系統。此外,ADAS1000系列專為高端應用而設計,具有低能耗高性能的優點,特別適合由電池供電的便攜式設備,且功率和噪音可擴展(即,噪聲水平可以隨着功耗的增加成比例降低),是非常適合clinical級別的應用的出色集成解決方案。 生物阻抗是另一種測量方法,可以提供有關身體狀態的有用信息。阻抗測量提供有關電化學活動、身體成分和水合狀態的信息。測量每個參數需要使用不同的測量技術。每種測量技術所需的電極數量,以及應用該技術的時間點都因使用的頻率範圍而異。 例如,在測量皮膚阻抗時使用低頻率(高達200 Hz),而在測量人體成分時,通常使用50 kHz固定頻率。同樣,為了測量水合作用,並正確地評估細胞內和細胞外的液體,會使用不同的頻率。 雖然技術可能不同,但可以使用一個單端AD5940來實施所有生物阻抗和阻抗測量。此器件提供激勵信號和完整的阻抗測量鏈,可生成不同的頻率來滿足多種測量要求。此外,AD5940專用於和AD8233配合使用,用於創建一個全面的生物阻抗和生物電勢讀取系統,如圖2所示。其他用於阻抗測量的器件包括ADuCM35x系列SoC解決方案。除了專用的模擬前端之外,該解決方案還提供Cortex-M3微控制器、內存、硬件加速器和用於電化學傳感器和生物傳感器的通信外設。 使用MEMS傳感器進行的運動測量 由於MEMS傳感器可以檢測重力加速度,所以它們可用於檢測活動和異常,如不穩定的步態、跌倒或腦震盪,甚至是在受試者休息時監測其姿勢。此外,MEMS傳感器還可作為光學傳感器的補充,因為後者易受移動偽影影響;當這種情況發生時,可以使用加速度計提供的信息來進行校正。ADXL362是醫療領域的熱門器件之一,也是目前市場上能耗最低的三軸加速度計。它具有2 g至8 g的可編程測量範圍和數字輸出。 圖3.ADPD4000用於實施光電、生物電勢、生物阻抗和温度測量 ADPD4000:通用模擬前端 目前市面上提供的可穿戴設備(例如智能手環和智能手錶)都提供多種生命體徵監測功能。其中最常見的是心率監護儀、計步器和卡路里計算器。此外,還經常測量血壓和體温、皮膚電活動、血容量變化(通過光電容積脈搏波),以及其他指標。隨着監測選項的數目增加,對高度集成的電子組件的需求也不斷增加。ADPD4000採用極為靈活的架構,旨在幫助設計人員滿足此需求。除了提供生物電勢和生物阻抗讀數外,它還可以管理光電式測量前端、引導LED和讀取光電二極管。ADPD4000配有一個用於補償的温度傳感器和一個開關矩陣,可以引導所需的輸出和獲取信號,無論是單端信號或差分電壓信號均可。輸出可以選擇,可以是單端輸出或差分輸出,具體由ADPD4000要連接的ADC的輸入要求決定。該器件可以編程採用12個不同的時間帶,每個專用於處理特定的傳感器。圖3總結了在幾種典型應用中ADPD4000的關鍵特性。 結論 隨着科技進步,生命體徵監測在各行各業,以及在我們的日常生活中都變得越來越普遍。無論是用於治療還是預防,這種與健康有關的解決方案都需要採用可靠有效的技術。設計生命體徵監測系統的人員將能夠在ADI專用於實施信號處理的大量產品系列中找到一系列解決方案來應對他們面臨的設計挑戰。

    時間:2020-11-27 關鍵詞: 生命體徵監測 MEMS 傳感器

  • 貿澤電子將攜手Silicon Labs舉辦低功耗藍牙產品設計在線研討會

    貿澤電子將攜手Silicon Labs舉辦低功耗藍牙產品設計在線研討會

    2020年11月26日 – 專注於引入新品並提供海量庫存的電子元器件分銷商貿澤電子 (Mouser Electronics) 宣佈將於11月27日攜手Silicon Labs(亦稱“芯科科技”)舉辦新一期在線研討會。本期研討會將以“低功耗藍牙產品設計和開發套件演示”為主題,旨在針對物聯網開發人員,拓展其具有行業領先RF性能的低功耗藍牙產品系列,屆時特邀來自Silicon Labs物聯網領域的行業專家為大家在線一一解讀與分享。 前不久,Silicon Labs推出了BGM220S,以擴展其低功耗藍牙產品系列,具有最佳的射頻範圍和性能,以及面向未來的功能,可實現特性和OTA固件更新、增強的安全特性以及低能耗。同時推出的還有BGM220P模塊,針對無線性能進行了優化,具有更好的鏈路預算,可覆蓋更大範圍。此外,Silicon Labs推出的BGX220通過為客户提供經過認證的硬件平台,能夠簡化代碼開發。本期在線研討會將重點從BG22 以及相應的模塊 BGM220,BGX220 的低功耗藍牙設備商機和超低功耗藍牙產品設計等方面進行探討,深度體現Silicon Lab低功耗藍牙產品系列在大量以電池供電的IoT產品上的適用性,滿足市場需求。 貿澤電子亞太區市場及商務拓展副總裁田吉平女士表示:“在物聯網政策、技術、需求和市場的不斷髮展變化中,能夠聯網的設備數量和種類越來越多,產生的數據總量和類型越來越豐富,物聯網解決方案也正變得越來越複雜,而物聯網開發人員也面臨着諸多技術挑戰。為了幫助物聯網開發人員能夠在技術上有所提升,此次貿澤電子攜手Silicon Labs推出的在線研討會,結合其推出的低功耗藍牙系列產品從多個層面展開,向廣大工程師展現其一流性能、功率、尺寸和安全特性的完整無線解決方案,繼而以更快、更輕鬆的方式創建在智能家居、商業、消費和工業應用。希望大家能夠通過本期活動學習到更先進的技術,未來物聯網無線技術市場將會是一個多技術融合共存的市場,唯有不斷地積累、嘗試、突破和創新,才能更有實力應對各類技術難題,把握更多的發展機遇。”

    時間:2020-11-26 關鍵詞: 貿澤電子 低功耗藍牙 在線研討會

  • Diodes公司的多鏡頭 MIPI 切換器有助於開發出更小巧的產品外形

    Diodes公司的多鏡頭 MIPI 切換器有助於開發出更小巧的產品外形

    【冠達快運香港有限公司】Diodes 公司今日宣佈推出的 PI3WVR628 3 通道 2:1 切換器,尺寸僅 1.7mm x 2.4mm x 0.5mm。這款符合 MIPI® 標準的切換器,支援 CSI/DSI、D-PHY 和 C-PHY 模組的高速 (HS) 及低功耗 (LP) 連接。PI3WVR628 具備領先業界的小巧外形,適用於任何整合多個鏡頭模組的裝置,像是智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦及顯示器。 消費性裝置製造商不斷整合更多鏡頭模組,對設計搭配 MIPI 模組的多工器需求不斷增加,而可用的 PCB 空間依然有限。小巧的 PI3WVR628 縮小切換器的尺寸,以支援這種設計模式。 PI3WVR628 整合六個頻寬為 6GHz 的單軸雙切 (SPDT) 切換器,以控制叁個通道,分別為 D-PHY 模組時的兩個資料通道與一個時脈通道,以及 C-PHY 模組的兩個通道。它還有選擇和輸出功能,以便使用整合控制邏輯進行輸入。 小巧的 PI3WVR628 對符合 C-PHY 標準的模組,可支援高達 3.5Gsps 的資料速率,而對符合 D-PHY 標準的模組可支援高達 4.5Gbps 的資料速率。小巧的 PI3WVR628 支援這兩種格式以提供設計彈性,讓製造商在使用任何一種介面時都能帶來益處。 使用從 1.5V 至 3.6V 的電源運作時,PI3WVR628 的靜態電流為 11μA (典型值),而處於高阻抗模式時,降至最大 1μA。 現已上市的 PI3WVR628 採用 24-X1-LGA2417-24 (XB) 封裝。 MIPI® 為 MIPI Alliance 的註冊商標。

    時間:2020-11-26 關鍵詞: 切換器 Diodes MIPI

  • 貿澤攜手Bourns推出全新電子書,帶你一起探索高性能電源轉換元件

    貿澤攜手Bourns推出全新電子書,帶你一起探索高性能電源轉換元件

    2020年11月25日 – 專注於引入新品並提供海量庫存的電子元器件分銷商貿澤電子 (Mouser Electronics) 宣佈與Bourns合作推出了一本全新電子書,帶你深入解讀採用電源轉換元件的經典案例。在《Achieving Enhanced Performance and Reliability》(增強性能與可靠性)一書中,Bourns和貿澤提供了一系列技術文章,旨在幫助讀者為特定的電源應用選擇合適的元件,包括多款與高壓儲能相關的元件。 隨着電動汽車、可再生能源和先進通信網絡等技術的日趨重要與普及,儲能和電源轉換的發展愈發離不開可靠的元件。貿澤與Bourns聯手推出的《Achieving Enhanced Performance and Reliability》深入探討了多個主題,包括充電式電池、高壓儲能系統中的電池管理系統 (BMS),以及減少鐵氧體電感器中的繞組損耗。 本電子書介紹了能滿足這些新興技術需求的Bourns電源轉換產品,以及相關快速鏈接和訂購信息。其中包括:SRP-C大電流屏蔽型功率電感器,能夠降低DC/DC轉換器和電源的蜂鳴噪聲,可滿足現代消費電子應用對高電流密度的要求;SRP0xxx屏蔽型功率電感器,採用金屬合金粉末鐵芯和扁平電纜,具有優異的温度穩定性、低磁芯損耗和低DC電阻等特性;以及HCT系列符合AEC-Q2000標準的變壓器,擁有更高等級的高壓危險隔離能力,是汽車電池管理系統、汽車柵極驅動器和數字輸入模塊的理想之選。

    時間:2020-11-25 關鍵詞: 貿澤 Bourns 電源轉換元件

  • 大功率信號發生器輸出級設計

    大功率信號發生器輸出級設計

    信號發生器用來產生確定性電信號,其特性隨時間推移而變化。如果這些信號表現為簡單的週期性波形,如正弦波、方波或三角波,那麼這種信號發生器就稱為函數發生器。它們通常用於檢查電路或PCBA的功能。將確定性信號加到被測電路的輸入端,將輸出端連接至相應的測量設備(例如示波器),用户就可以對其進行評估。過去,挑戰通常包括如何設計信號發生器的輸出級。本文將介紹如何利用電壓增益放大器(VGA)和電流反饋放大器(CFA)設計小型經濟的輸出級。 典型的信號發生器可提供25mV至5V輸出電壓。為了驅動50Ω或更高的負載,一般會在輸出端使用大功率分立器件、多個並行器件,或者成本高昂的ASIC。其內部通常具有繼電器,可以使設備在不同的放大或衰減等級之間進行切換,從而調節輸出電平。根據需要,在對繼電器開關而實現各種增益時,在一定程度上會導致工作不連續。簡化方框圖如圖1所示。 圖1:典型信號發生器輸出級的簡化方框圖。 使用新款放大器IC作為輸出級功放,可以在沒有任何內部繼電器的情況下直接驅動負載,因此可簡化信號發生器的輸出級設計,並降低複雜度和成本。這種輸出的兩個主要器件構成一個大功率輸出級,可提供高速、高電壓和大電流,以及具有連續線性微調功能的可變放大器。 圖2.帶VGA的信號發生器輸出級的簡化框圖 首先,初始輸入信號必須通過VGA放大或衰減。VGA的輸出信號可以設置為所需的幅度,而與輸入信號無關。例如,對於增益為10、輸出幅度VOUT為2V的情況,VGA的輸出幅度必須調整至0.2V。遺憾的是,許多VGA都會因為增益範圍有限而產生瓶頸——增益範圍大於45dB的情況很少。 ADI公司在低功耗VGA AD8338上實現了0dB至80dB可編程增益範圍。因此,在理想條件下,可以將信號發生器的輸出幅度連續設置在0.5mV和5V之間,而無需使用額外的繼電器或開關網絡。通過去除這些機械元件,可以避免不連續的輸出。因為數模轉換器(DAC)和直接數字頻率合成器(DDS)通常具有差分輸出,所以AD8338提供全差分接口。此外,通過靈活的輸入級,輸入電流有任何的不對稱,都可以通過內部反饋迴路得到補償。同時,內部節點保持在1.5V。在正常情況下,最大1.5V輸入信號在500Ω輸入電阻時會產生3mA電流。在更高輸入幅度(例如15V)的情況下,可能需要在輸入引腳串聯一個更大的電阻——其阻值要確保所產生的電流同樣為3mA大小。 許多商用信號發生器在50Ω(正弦波)負載下提供最大250mW(24dBm)的有效輸出功率。但是,這對於具有較大輸出功率的應用通常不夠用,例如測試HF放大器或生成超聲波脈衝之所需。因此,還需要使用電流反饋放大器。ADA4870在±20V電源電壓下,可以在輸出端以17V的幅度提供1A的驅動電流。它可以在滿載情況下生成高達23MHz的正弦波,因此成為了通用任意波形發生器的理想前端驅動器。為了優化輸出信號擺幅,ADA4870的增益配置成10,因此所需的輸入幅度為1.6V。但是,由於ADA4870具有地參考輸入,而上游的AD8338具有差分輸出,因此在兩個器件之間應連接差分接收器放大器,而實現差分到地參考的轉換。AD8130提供270MHz的增益帶寬積(GBWP),壓擺率為1090V/µs,非常適合這種應用。AD8338的輸出限制在±1V,因此AD8130的中間增益應設計為1.6V/V。整體電路配置如圖3所示,其可在22.4V(39dBm)幅度和50Ω負載下實現20MHz帶寬。 圖3:採用分立設計的信號發生器輸出級的簡化電路。 通過大功率的VGA(AD8338)、大功率的CFA(ADA4870)和差分接收器放大器(AD8130)的組合,就可以相對輕鬆地設計出小尺寸大功率的信號發生器輸出級。它具有更高的系統可靠性、更長的服務壽命和更低的成本,因此比傳統輸出級更優。

    時間:2020-11-25 關鍵詞: 信號發生器 電信號 輸出級

  • 貿澤開售Renesas RA6M4 MCU,為物聯網和工業應用增強安全性

    貿澤開售Renesas RA6M4 MCU,為物聯網和工業應用增強安全性

    2020年11月24日 – 擁有海量庫存的電子元器件全球授權分銷商貿澤電子 (Mouser Electronics) 即日起備貨Renesas Electronics的RA6M4 32位微控制器。RA6M4微控制器結合出色的連接能力、安全性和性能,能加速邊緣和終端物聯網 (IoT) 設備以及電錶、HVAC、增強型物業安全性和工業設備等應用的開發。 貿澤電子供應的Renesas RA6M4微控制器採用高效率的40 nm製程工藝,在工作模式下提供99 μA/MHz的出色電源效率。此款控制器搭載一個200 MHz Arm® Cortex®-M33內核,採用Armv8-M架構和Arm TrustZone®技術,並內置1 MB的代碼閃存、256 KB的SRAM以及電容式觸控感應裝置。 RA6M4器件設計用於提供優異的安全功能,包括帶有多個加速器、功率分析電阻和篡改偵測功能的集成式安全加密模塊。此款微控制器受Renesas的Flexible Software Package (FSP) 支持,該軟件包讓用户可以複用原來的代碼,並將這些代碼與其他Arm 合作伙伴的軟件配合使用,有助於快速實現複雜的安全和連接功能。FSP 還提供可提高效率的工具,從而加快RA6M4微控制器項目的開發速度。 貿澤還庫存有RA6M4評估套件,該套件通過四個40引腳公頭提供本地引腳訪問,並可用於訪問以太網連接、64 MB的外部Octo-SPI閃存和32 MB的外部Quad-SPI閃存。

    時間:2020-11-24 關鍵詞: 物聯網 MCU 貿澤

  • ROHM開發出超小型紅外LED“CSL1501RW”,非常適合VR/MR/AR視線追蹤應用

    ROHM開發出超小型紅外LED“CSL1501RW”,非常適合VR/MR/AR視線追蹤應用

    全球知名半導體制造商ROHM(總部位於日本京都市)開發出一款側面發光(側視型)的超小型紅外LED“CSL1501RW”,非常適用於配備VR/MR/AR*1(虛擬現實等總稱為“xR”)功能的遊戲機、工業領域的頭戴式耳機和頭戴式顯示器。 近年來,隨着物聯網技術的發展而出現的VR/MR/AR已被應用在頭戴式耳機和頭戴式顯示器中,並隨着在遊戲機領域中的應用而迅速普及。另外,在工業領域,由於其可用於3D空間仿真和在現實空間內的數據投影而日益普及,預計未來利用VR/MR/AR的應用市場還將會進一步擴大。 與此同時,各種應用產品的功能也在不斷地更新換代,不僅僅採用迄今為止已普遍使用的用於檢測人體運動的加速度傳感器,而且還已經開始採用用來實現視線追蹤功能的紅外LED。 ROHM一直在擴充非常適用於小型移動設備和可穿戴式設備的超小型貼片LED“PICOLED™系列*2”的產品陣容,該系列產品已經積累了豐碩的市場業績,此次新推出的側面發光超小型紅外LED也正是滿足了當下的需求。 “CSL1501RW”是具有更小尺寸(1.0mm × 0.55mm, t=0.5mm,行業超小級別)的紅外(峯值波長860nm)LED,並且相對於安裝表面可以側向發光,因此能夠為應用產品提供更高的設計靈活性。此外,產品開發充分利用ROHM的元件製造工藝優勢,提高了發光效率,與以往產品相比,功耗可降低20%以上,因此非常適用於VR/MR/AR應用中需要性能提升的視線追蹤用光源。 本產品已於2020年11月開始出售樣品(樣品價格100日元/個,不含税),預計將於2021年3月開始暫以月產100萬個的規模投入量產。 未來,羅姆將繼續通過開發實現舒適生活和提高工業效率的高品質LED產品,為社會做出貢獻。 <新產品特點> 1.側面發光超小型紅外LED,可為設計提供更高的靈活性 在ROHM的超小型貼片LED“PICOLED™系列”中,新產品“CSL1501RW”是尺寸僅為1.0mm × 0.55mm, t=0.5mm、實現業界超小級別的紅外LED(峯值波長860nm)。此外,相對於安裝表面,可以側面發光,因此可以為應用產品提供更高的設計靈活性,更適合用於VR/MR/AR視線追蹤的光源。 2.與以往產品相比,功耗降低20%,有助於長時間工作 產品開發利用了ROHM的元件製造工藝優勢,與以往產品相比,光輻射強度更高,發光效率也更高,並且功耗可降低達20%以上(光輻射強度為1mW/sr時,從0.24W降至0.18W),省電特性有助於延長應用產品的工作時間。 3.超小型,高可靠性 憑藉ROHM嚴格的品質設計,新設計出適用於大功率元件的封裝,從而使產品雖然體積超小,卻能確保高安裝可靠性。對於超小型產品來説,安裝到電路板上之後,很容易發生元件鍵合材料突出導致的燈不亮等問題,而新產品卻不會發生這類問題。 <新產品的主要特性> <術語解説> *1) VR/MR/AR(Virtual Reality:虛擬現實,Mixed Reality:混合現實,Augmented Reality:增強現實) VR是一項可以使用顯示器或屏幕在封閉的空間中體驗逼真現實感的技術。MR是一項可以體驗疊加在現實世界中的虛擬現實的技術。AR是一項使用顯示器或屏幕將一些信息融入現實世界的信息中來人為擴展現實世界的技術。這些技術也被統稱為“xR”。 *2) PICOLED™系列 ROHM利用元件製造工藝優勢開發而成的超小超薄貼片LED系列,非常適用於小型移動設備和可穿戴式設備。

    時間:2020-11-24 關鍵詞: ROHM 紅外LED 視線追蹤

  • 碳化硅功率模塊及電控的設計、測試與系統評估

    碳化硅功率模塊及電控的設計、測試與系統評估

    前言:臻驅科技(上海)有限公司(以下簡稱“臻驅科技”)是一家以研發、生產和銷售新能源車動力總成及其功率半導體模塊為核心業務的高科技公司。2019年底,臻驅科技與日本羅姆半導體公司成立了聯合實驗室,並簽訂戰略合作協議,合作內容包含了基於某些客户的需求,進行基於羅姆碳化硅芯片的功率半導體模塊,及對應電機控制器的開發。本文即介紹臻驅對碳化硅功率模塊的開發、測試及系統評估。 Introduction 碳化硅功率半導體近年來在能源轉換應用中正在成為一個熱門的話題:由於材料屬性,使得它具有比硅基半導體器件更高的最大結温、更小的損耗,以及更小的材料熱阻係數等。 因此,很多人宣稱,當碳化硅功率器件應用於能源轉換後,變頻器系統將有更高的功率密度、更小的體積、更高的允許工作温度,以及更低的損耗,從而給應用系統帶來更大優勢。 臻驅科技計劃將碳化硅芯片封裝至功率模塊,並應用於新能源車的電機驅動器中(以下簡稱“電控”),用於取代其現有的硅基IGBT功率模塊(峯值功率約為150 kW)。 進行開發之前,應用者需要進行評估,哪些碳化硅的特性能給主驅應用帶來最大的價值。例如,對於此類DC-AC的拓撲結構,碳化硅技術的導入對於電控體積的減小並沒有顯著的作用,因為電控的體積主要取決於其各子部件的封裝技術而功率模塊只佔其中很小的百分比;另一些人宣稱可以利用碳化硅更高工作結温的優勢,少安裝芯片數量並使其工作在高温,從而降低成本。也許,此特性適用於如地下鑽探等環境温度很高的應用,但對於新能源車而言,是否有必要將結温推高而犧牲效率(注:碳化硅在高温下的損耗會顯著增加),以及是否因為節省了芯片數量就能節省系統成本,是需要被質疑的。 表1羅姆公司第四代SiC芯片性能概覽 在臻驅看來,碳化硅技術應用於主驅電控的主要系統優勢,是在於效率的提升,以及峯值輸出功率的增加。前者可以提升續航里程或減少電池安裝數量,後者可以給整車帶來更大的百公里加速度。臻驅第一款開發的是750V的碳化硅模塊,針對A級及以上的乘用車型;第二款是1200V碳化硅模塊,應用於800V系統的乘用車或商用車。在臻驅開發的碳化硅模塊中,臻驅採用的是羅姆最新的第四代750V及1200V芯片,以1200V芯片為例,其綜合性能較上一代產品有顯著提升,見表1。 本文介紹了該項目的研發過程:包含系統性能評估(top-down flow),用於選擇芯片並聯數量;碳化硅模塊的本體設計,包括封裝形式、電磁、熱、結構、可製造性等;模塊性能測試,對標某知名IGBT功率模塊;根據模塊的標定結果迭代系統性能評估,包括最大輸出功率、高效區並輔以台架實測結果,並展開其對續航里程影響的分析。基於以上結果,本文最後將總結一下關於碳化硅模塊應用於主驅設計的方法論。 系統分析 根據羅姆提供的第四代SiC芯片規格書,作者將其相關參數導入至臻驅的系統分析工具——ScanTool中。ScanTool是一種時域-頻域混合的穩態仿真工具,主要用於電力電子系統的前期方案設計,可用於計算系統在不同軟硬件配置下的功率、效率、輸出波形失真、母線電容的電壓紋波及電流應力等。ScanTool的計算原理是將時域激勵波形轉成頻域的頻譜,同時將負載用頻域矩陣的形式表述,兩者相乘從而獲得頻域的響應,再對該頻域響應逆變換成時域波形。通過此種方式,該工具的輸出波形具有極高的穩態精度,同時又避免了一般的時域仿真工具從初始狀態到最終穩態的等待時間,使其仿真時間可以從每個仿真數十分鐘縮減至1-2秒。因此ScanTool特別適合動輒需要仿真成百上千種軟硬件設計組合的高自由度的電力電子系統的前期設計。一個圖像化的原理介紹見圖1。 圖1Scantool原理框圖 一般而言,當人們設計一款基於IGBT芯片的功率模塊時,芯片的種類及並聯數量的選擇依據大多為芯片的結温(或者説是最大結温時能輸出的峯值功率)。此項目採用碳化硅芯片,單個面積小、適合多芯片並聯,但其價格較IGBT高出不少。另一方面,碳化硅屬於單極性器件,因此碳化硅芯片的並聯數量越多,其總導通損耗越低,並可因此提高電控的效率。所以,選擇芯片並聯數量時,除了最高結温限制了最大輸出功率,還必須考慮它對於系統層面的優勢——如之前所提到過的,即必須考慮綜合的效率提升,尤其是如在NEDC、WLTC、CLTC等循環路況下的續航里程的提升,並結合財務回報模型進行綜合分析。一種簡化的財務模型可以包含使用碳化硅的模塊(較IGBT模塊)導致的成本差異、電池安裝成本減少,以及後續的充電使用成本減少。前兩者為初始投資支出(CAPEX),後者為運營支出(OPEX),最終可以折算出獲得財務回報的時間點。根據車型與用户使用頻次,該盈虧平衡點可以在1-4年之間。由於該系統層面測算模型涉及到很多變量的假設,本文不再贅述。 經過一系列的系統分析,我們驗證了芯片並聯數量過多,不會對續航里程進一步提升有過多幫助,而只能提升該車的最大加速度;芯片數量過少,貌似模塊成本降低,但也可能失去效率/經濟優勢——尤其是考慮碳化硅芯片的正温度係數後。 基於此結果,作者對選擇的芯片數量依據財務模型進行了優化,既能避免無謂的多安裝的芯片而導致的成本增加,也避免了芯片並聯數量過少而導致的經濟優勢不再。同時,臻驅碳化硅模塊也引入了平台化設計的理念,即當客户對於整車加速性有更高要求的時候(例如對於部分高端車型),模塊內部可以根據客户需求而並聯更多的芯片,從而提高最大瞬時輸出功率,給整車用户提供更大的推背體驗。 模塊本體設計 當芯片選型與並聯數量確定後,我們進入功率半導體模塊的本體設計階段,它一般包含電磁、熱、結構與可製造性等內容。需要注意的是,碳化硅的開關速度比硅基的IGBT高很多,所以,一些在IGBT模塊中通常並不嚴苛的指標,會在碳化硅模塊的設計中變得十分關鍵。這些指標包括了各並聯碳化硅芯片之間的開關時刻同步性、芯片的瞬態電流電壓應力的均衡性、功率鏈路對於門極的干擾等。其中,前兩個指標體現在模塊外特性上,它們會決定該模塊的極限電壓與電流輸出能力;功率鏈路對門極的干擾,是器件在開通關斷的瞬間,將電磁能量通過空間耦合到控制鏈路上,其造成的後果可能是導致門極瞬態電壓應力過大導致門極老化加快、壽命減少,嚴重的可導致功率的誤觸發,造成模塊及系統的損壞。 此外,在臻驅之前的碳化硅功率模塊的設計項目中,發現碳化硅模塊中較為明顯的振盪現象,它是由功率模塊的漏感與碳化硅芯片的結電容構成的LC諧振,通常其頻率在數十兆赫茲。該振盪會影響到電控系統的電磁兼容表現,並降低碳化硅模塊的效率優勢,甚至在某些極限工況下,此諧振會進一步惡化,使電壓電流幅值超越器件的安全工作區域(SOA)。為了解決這個問題,臻驅開發了一系列設計輔助工具,並基於此優化了模塊本體設計,最終將該問題基本解決。圖2是兩個輸出波形的對比。可以看出,在相同的工況下,優化後的模塊設計不再有明顯的振盪現象。 (a) 改善前 (b) 改善後 圖2改善前(上圖)與改善後(下圖)的關斷電壓與電流波形 最終,臻驅設計的碳化硅功率模塊經過多次迭代,將模塊內部多芯片之間的瞬態應力不平衡度降低到了10%以下。根據團隊內部進行的競品對標評估,認為僅此性能就已經做到了業內的頂尖水平。同時,功率鏈路對於門極的電壓毛刺干擾也大大減小;模塊開關時刻的高頻振盪問題也得到了較好的解決。 碳化硅模塊性能對標測試 功率模塊的測試包含性能與可靠性測試,而性能測試可以分為用於導通損耗評估的靜態測試與用於開關損耗評估的動態測試。後者通常的實現方法是一種稱為“雙脈衝測試”的方法,它需要對於被測器件施加不同的電壓、電流、器件温度,甚至不同的門極驅動電阻,以進行全面測試評估。一個完整的測試DoE表格(DesignofExperiment)可包含數千個工作點。考慮到接着還需要進行大量的測試數據的後處理工作,功率器件的動態測試顯然是一個費時費力的任務。因此,很多情況下,用户不得不選擇降低測試點密度,即刪減DoE表格的長度來縮短測試時間。 臻驅科技開發出了一套高精度、高測試速度的功率模塊動態測試標定平台,它基本可以做到“一鍵”完成數千個工作點的全自動測試,並自動化後做數據的後處理,並半自動地生成標準化的模塊測試報告。使用者所需要做的,只是對測試前期硬件進行配置、生成科學的DoE表格,以及對最終的測試報告添加主觀評估的內容。對一個有3000多個測試點的模塊標定任務,相較於一般的手動/半手動測試系統,該自動化標定平台可以將工作從2個月壓縮到2天,且包含了數據後處理及報告生成。圖3介紹了該測試平台的核心功能。 (a) 自動化測試界面 (b) 自動化的數據後處理 (c) 半自動化的報告生成 圖3 雙脈衝測試平台核心功能 本項目中,動態性能的參考對象為一知名的IGBT功率模塊。測試結果顯示,臻驅開發的碳化硅功率模塊在動態性能上全面超越了參考的IGBT功率模塊,這包括了開通損耗、關斷損耗及體二極管的反向恢復損耗。同時,碳化硅模塊在極端温度下也沒有出現明顯的振盪。 碳化硅電控的效率對標測試 接着,基於碳化硅功率模塊及其配套的門極驅動被裝入了電機控制器,並匹配一永磁電機進行效率圖的標定,其結果用於與基於IGBT功率模塊的電控的對標。電控及驅動電機測試系統見圖4。 圖4SiC電機控制器效率測試 (a) IGBT逆變器效率 (b) SiC逆變器效率 圖5IGBT電控與SiC電控實測效率對比 IGBT電控與碳化硅電控的實測效率圖與關鍵參數對比分別見圖5與表2。可以看到,採用了碳化硅功率模塊的電控無論是在最高效率、最低效率,還是高效區都有了顯著的提升。尤其是在低扭矩的輕載情況下,碳化硅的效率優勢極為明顯。這主要是得益於單極性功率器件在輕載時的導通損耗低,及全區域的開關損耗低的特性。 表2IGBT電控與SiC電控實測效率對比 注:電控實際效率通過功率分析儀測量得出,在極高效率區間由於設備精度限制可能存在一定誤差。 功率分析設備採用Yokogawa WT3004E,於逆變器輸入輸出端口進行效率測量 碳化硅電控的效率仿真驗證 此外,我們也將雙脈衝測試的數據導入了系統評估工具ScanTool,對效率圖進行了仿真計算。需要指出的是,由於碳化硅器件有較明顯的正温度係數特性(即損耗隨着温度升高而增加),ScanTool中設置了温度迭代功能,即根據前一次仿真結果的器件結温計算該器件在此結温下的損耗,再進行結温復算,直至前後兩次計算結果的温度偏差小於1度。可以想象的是,當芯片並聯數量過少的時候,由於結温升高會引起器件的損耗增加;反之,芯片並聯數量較多時,單個器件的損耗較低,使其工作結温也較低,在此較低的結温下,碳化硅芯片的損耗將進一步減少。可見,具備温度-損耗的迭代功能的ScanTool是保證建模精度的一個關鍵。 (a) IGBT逆變器效率 (b) SiC逆變器效率 圖6基於損耗測試數據的IGBT電控與SiC電控Scantool仿真效率對比 (考慮損耗温度係數) 仿真的結果顯示在圖6及表3。對照圖5和表2的實測結果,我們可以看到,分析工具與實測結果是十分吻合的。兩者之間的剩餘差異主要體現在低速區,在這個區域內的電控輸出功率很低,因此電控內的殘餘損耗顯得明顯,如銅排與母線電容上的損耗等。此外,脈寬調製的方案、測試設備的精度也是可能的原因,但這些較小的差異不影響接下去的系統級續航里程分析。 表3 基於損耗測試數據的IGBT電控與SiC電控仿真效率對比 碳化硅電控的最大輸出能力分析 碳化硅模塊內部的芯片並聯數量越多,其電控的輸出能力越大。在這項分析中,我們假設碳化硅與IGBT允許工作在相同的最高結温下即150℃。ScanTool的仿真結果顯示,當模塊採用6芯片並聯時,最大輸出功率增加12.4%;當採用8芯片並聯時,功率增加31%。 在實驗中,由於動力總成台架的能力限制,我們使用了電感作為負載來測試最大輸出能力。相較於採用真實電機負載,這個妥協的方案用於評估碳化硅模塊測試是可以接受的,原因是碳化硅芯片雙向導通的特點使得其損耗對於負載的功率因數的大小並不敏感。 圖9展示了碳化硅電控輸出達到了600 Arms,且已達到了測試設備的最大能力。需要指出的是,在電控應用場景中,我們保持了10kHz的開關頻率,而此時碳化硅模塊的開關損耗的百分比仍是較低的(約20%)。因此,通過升級軟件的控制頻率和驅動電路的功率能力,可以顯著提升電控的開關頻率而不導致明顯的功率降額。在高開關頻率下,負載的基波頻率也可以顯著提升,即將電控用於如高速空壓機、航天等應用場景。 圖9碳化硅電控實際運行波形(基波頻率300Hz, 電流有效值600A,直流母線420V) 碳化硅電控帶來的系統優勢評估 此處的系統評估指的主要是整車層面的續航里程。為此,臻驅科技已開發了一套整車基於指定路譜的計算工具:使用者選定一款車型,並指定路況模板後,該工具將輸出對應於動力總成(電機+電控)的扭矩與轉速指令,並根據ScanTool計算或實際標定得出的碳化硅電控及電機的效率圖,計算出整車的續航里程。 圖10整車續航里程系統評估工具概念圖 (*注:部分子部件圖片來自網絡) (a) 搭載IGBT電控的整車能耗分佈 (b) 搭載SiC電控的整車能耗分佈 圖11搭載IGBT電控與SiC電控的整車能耗分佈對比 (一個CLTC-P循環路況下) 此處我們選擇了一款低風阻的轎車車型,並匹配如圖5所示的IGBT/SiC電控及其對應驅動電機實測效率,置於CLTC-P(China Light-duty Vehicle Test Cycle – passenger car, 中國輕型汽車行駛工況-乘用車)路譜下進行仿真分析,整車系統能耗對比見圖11。較原來搭載的IGBT電控方案,搭載了臻驅碳化硅電控的整車能耗降低4.4%,即搭載相同電池容量情況下,續航里程可增加4.4%!這個令人振奮的結果,證明了碳化硅技術在新能源車主驅應用中的顯著優勢。用户可根據此結果,進一步進行整車經濟性方面的分析。 項目總結 本文介紹了臻驅科技對於碳化硅功率模塊及電控的開發、測試及系統評估。實測結果證明,該碳化硅功率模塊工作穩定,並相較於IGBT模塊在損耗方面有明顯降低;所對應的碳化硅電控,相較於IGBT電控,無論在最大輸出功率還是續航里程上都有顯著的優勢。此項目也側面證明了,碳化硅技術應用於新能源車的主驅是大勢所趨。 (a) 組裝線(自動化率約85%) (b) 測試線(自動化率100%) 圖12臻驅自動化產線 本文所開發的碳化硅功率模塊與某主流IGBT功率模塊在功率端子部分兼容,而門極位置經過了優化改動,其目的是優化模塊內部的電氣性能。本文所開發的碳化硅電控與IGBT電控的功能完全兼容而性能優勢明顯,並可在臻驅科技現有的電控自動化產線上實現批量生產。 臻驅科技自主研發了一套自動化產線(見圖12),其規劃產能為每年15萬台,組裝線自動化率約85%,測試線自動化率為100%。工廠通過了TUEV(德國技術監督協會的)的IATF16949質量體系認證。 臨近尾聲,作者對碳化硅電控的心得討論如下: 1. 碳化硅用於電控的主要優勢在於效率,而更高效率帶來的經濟優勢在於電池安裝成本及充電成本的降低; 2. 碳化硅模塊設計時,其芯片並聯數量需要一定過設計以實現最佳經濟性;更多的芯片並聯會降低經濟性,但可幫助整車實現更大的加速度; 3. 碳化硅模塊本體設計難點在於電磁部分,需要開發出精確的建模和設計輔助工具; 4. 碳化硅技術用於小風阻車型時續航里程可增加4%以上。 總體而言,碳化硅電控適用於續航里程長、風阻小的高端車型,並對整車使用頻次較高的用户有更高經濟價值。

    時間:2020-11-24 關鍵詞: 電控 功率模塊 碳化硅

  • 貿澤電子的歐姆定律計算器上線,節約您的設計時間

    貿澤電子的歐姆定律計算器上線,節約您的設計時間

    2020年11月23日 – 專注於引入新品的全球電子元器件授權分銷商貿澤電子 (Mouser Electronics) 提供的一站式採購服務,為設計工程師提供整個設計流程所需的各種技術資源與工具。貿澤的免費技術資源中心現推出省時省力的歐姆定律計算器,全程協助工程師輕鬆完成設計過程。 歐姆定律是指流過電路的電流與兩端的電壓成正比。貿澤的線上歐姆定律計算器讓工程師能快速、輕鬆地算出必要的值,從而節省時間。在輸入電路的任意兩個已知值後,工程師只需按一下按鈕就可以輕鬆算出其他值,從而在設計過程中節省寶貴的時間。 該計算器甚至還能幫助工程師利用瓦特定律進行換算,以計算功率、電流、電壓或電阻。此外,計算器頁面上還有一個可打印的換算表,可方便攜帶以供參考。 貿澤的免費技術資源中心提供各式各樣的在線計算器,用來協助所有技能水平的工程師處理從功率換算到電阻計算的各種常規計算,讓用户省時省力。

    時間:2020-11-23 關鍵詞: 貿澤電子 計算器 歐姆定律

  • 電源技術創新的關鍵,貿澤攜TI與Littelfuse與你大咖説

    電源技術創新的關鍵,貿澤攜TI與Littelfuse與你大咖説

    2020年11月23日 – 專注於引入新品推動行業創新的電子元器件分銷商貿澤電子 (Mouser Electronics) 宣佈“貿澤與你大咖説”系列直播欄目第二期將於12月5日下午2:00-5:00正式上線。本期主題將圍繞電源系統技術,由貿澤攜手TI 和Littelfuse 的重量級嘉賓及業內資深專家饒騫先生,共同探討優化電源設計,完善安全、可靠、高效的電源系統解決方案。“貿澤與你大咖説”是貿澤2020年全新上線的系列技術訪談欄目,重點聚焦最新產業發展,每一期特邀來自知名原廠及行業技術大咖以圓桌討論的形式在線解讀最新應用趨勢與創新解決方案。 當今社會電子產品的更新,系統優化升級都對基礎硬件支持提出了更高的要求,電源設計作為保證控制系統高效運行的基礎,極大地影響了整個系統的性能和成本。以SiC(碳化硅)、GaN(氮化鎵)等為代表的寬禁帶半導體技術的出現對電源行業的發展起着極大的推動作用,使電源技術向着高功率密度、高效率、小體積目標更進一步。對於電源設計工程師、研發人員和元器件冠達快運香港有限公司來説,如何選擇安全、可靠、高效的電源方案,突破功率密度障礙,最大限度地提高效率,降低成本是當前面對的主要問題。本期“貿澤與你大咖説”將圍繞電源系統在EV、工業、通信等領域的電源系統設計挑戰與應用狀況,基於電源應用的整體產品及目標市場策略,基於電源系統的Littelfuse和TI明星產品及相關應用,核心行業應用及整體解決方案几個方面展開,幫助工程師提升設計與創新水平。 貿澤電子亞太區市場及商務拓展副總裁田吉平女士表示:“當前,半導體工藝技術的不斷升級和市場需求的多樣差異化並存,電源系統設計的複雜性和挑戰性也不斷加劇。TI和Littelfuse都是電源領域有豐富經驗的企業,TI是電源管理芯片領域的行業龍頭,其在GaN領域的研究深入,而Littelfuse在電源控制和電路保護方面獨樹一幟,他們的經驗見解對工程師們有重要的參考價值。在本期‘貿澤與你大咖説’直播中,兩家企業都將帶來明星產品並且分享核心技術方案,讓工程師能夠對第三代功率器件半導體及前沿電路保護技術有更深入的理解和認識,為電源領域的優化創新與突破奠基。”

    時間:2020-11-23 關鍵詞: 電源 技術創新 貿澤

  • 最大限度降低Ćuk穩壓器的輻射

    最大限度降低Ćuk穩壓器的輻射

    Ćuk拓撲非常適合用於從正電源電壓生成負輸出電壓。許多系統都需要負電源電壓,以便讀取某些傳感器發出的信號。因此,可能需要為信號鏈提供(例如)+5 V和–5 V,或者甚至+15 V和–15 V電壓。負電源電壓也用於安全切換某些開關元件,例如碳化硅(SiC)。 Ćuk拓撲也稱為2L反相拓撲,因為其電源路徑中需要使用兩個電感。圖1為Ćuk拓撲的電路圖。 圖1.用於生成負電源電壓的Ćuk拓撲原理圖。 在選擇合適的開關穩壓器IC時,需要確保其中包含負電源電壓反饋引腳,這非常重要。ADI公司擁有大量帶有集成開關的單片開關穩壓器IC,以及帶有外部開關晶體管的控制器IC,均適合此類應用。 最重要的是,所需的兩個電感分別代表成本和空間因素。但是,這兩個組件也導致輸入端和輸出端的電源路徑中產生電感。這可以防止在輸入端和輸出端產生快速開關電流。因此,Ćuk拓撲通常被視為特定的低噪聲拓撲。當然,和其他開關穩壓器一樣,Ćuk拓撲也提供開關電流。在圖1中,它們表現為熱迴路(藍色)。熱迴路指的是一組具有快速di/dt瞬變的軌跡。為了最大限度降低開關電流產生的干擾,以及伴隨的寄生電容,此迴路佔用的空間面積必須儘可能達到最小。 因此,在適合Ćuk拓撲的優化板佈局中,續流二極管D、耦合電容C和開關S1必須彼此非常靠近。利用對應的IC引腳排列,例如LT8330,即可緊湊排列這些線路。圖2所示為在實際的板佈局中,開關電流(熱迴路)的電源路徑所在的區域。 關鍵迴路由外部二極管D、耦合電容C,以及LT8330開關穩壓器IC中的GND和SW引腳之間的內部連接構成。熱迴路應儘量短小和緊湊。 圖2.針對Ćuk拓撲優化的板佈局。 圖3所示為包含LT8330的電路示例,它在Ćuk拓撲中可以當做穩壓器。一個重要的特性就是FBX引腳,這是一種特殊的FB引腳,可以處理負電源電壓(根據Ćuk拓撲的要求)和正電源電壓。如果LT8330用於升壓或SEPIC拓撲中,則需要具備正反饋引腳極性。 圖3.採用LT8330的Ćuk穩壓器電路示例。 穩壓器輸入端和輸出端的電感會影響穩壓器產生的傳導發射量。如果採用包含非常緊湊的熱迴路的優化板佈局,則可以實現極低噪聲的解決方案。這些特性使得Ćuk穩壓器非常適合用於產生低噪聲和負電源電壓。

    時間:2020-11-23 關鍵詞: 輻射 穩壓器 uk拓撲

  • Helium已在1000多個城市部署LoRaWAN®網絡

    Helium已在1000多個城市部署LoRaWAN®網絡

    Helium的LoRaWAN®網絡基礎設施已經遍佈北美1000多個城市,包括洛杉磯、紐約、舊金山、芝加哥、邁阿密和奧斯汀等。全球第一個基於Semtech LoRa®器件和LoRaWAN協議的點對點無線網絡也正在歐洲部署,將覆蓋整個歐洲。 今年年初,Helium宣佈將LoRaWAN協議集成到其LongFi架構中。將LoRaWAN與Helium的區塊鏈相結合,企業無需部署自己的網關或網絡基礎設施。Helium通過連接LoRaWAN網絡實現的中心化途徑,即可將個人熱點和公共連接的熱點(網關)鏈接在一起,形成一個同構網絡。 利用LoRa器件並通過Helium網絡進行連接的物聯網設備具有以下功能: · 無障礙加入網絡 無需額外配置或第三方協助,就可以讓儘可能多的所需設備接入網絡。 · 設備漫遊 設備映射到區塊鏈上的公司ID,並受到網絡的信任——允許設備通過任意的熱點進行連接和發送數據。 · 小額支付交易 Helium模式激勵熱點擁有者保持可靠的連接性,因為當設備通過其熱點傳輸數據時,能夠獲取一種新的加密貨幣HNT。 · 區塊鏈集成 當來自設備的交易數據(包括連接時間和位置)被添加到區塊鏈中時,這為審計追蹤提供了一個有用的數字加密公證,並且是不可更改、可檢查和抗刪減的。 一種創造了新型網絡機會的獨特模式 藉助Helium的開源區塊鏈技術,可激勵個人去部署Helium的熱點,在對加密貨幣進行挖礦的同時,提供數百平方英里的LoRaWAN網絡覆蓋。這些硬件 設備可支持任何人擁有並運營用於其物聯網應用的無線網絡。 當網絡上的設備通過熱點連接到互聯網時,用户可以獲得一種新的加密貨幣HNT,以鼓勵其提供和驗證無線覆蓋。熱點既是網絡的主幹,也是為獎勵系統提供動力的Helium區塊鏈的節點。自Semtech與Helium宣佈合作以來,已經售出一萬多個Helium熱點,促進了Helium網絡的快速發展。 Helium為遠距離、低功耗的物聯網設備通信提供了一種可擴展的方法。運行其無處不在的“The People’s Network”網絡,所有制造商、開發人員或應用都能使用LoRaWAN來連接設備並傳輸數據。該網絡可用於諸多應用場景,包括資產追蹤、供應鏈和物流、智慧建築和農業等。消除複雜性,將物聯網解決方案更快地推向市場 消除複雜性,將物聯網解決方案更快地推向市場 LoRa生態系統中的8000多名軟件開發人員可通過Helium強大的網絡覆蓋、開發者工具和開源方法,更快地解決物聯網應用場景中出現的問題。開發人員可以利用現成的商品化硬件快速地創建應用,而無需部署網絡基礎設施,同時消除與蜂窩網絡相關的高昂成本和電池使用壽命較短等問題。 目前,多家領先的物聯網解決方案提供商都在使用Helium的網絡基礎設施,其中包括: · Careband 追蹤位置和移動趨勢,以幫助痴呆症患者及其護理人員提升監管能力。 · Conserv 提供藝術品、古董和其他高價值藏品保存常見影響因素監測服務,如濕度、温度、光線和振動等。 · Digital Matter 通過位置和移動歷史記錄、智能定期或基於移動的追蹤技術、地理圍欄和傳感器監控,能夠隨時隨地追蹤任何事物,並保護有價值的資產。 · Smart Mimic 通過可穿戴設備的安全性和追蹤解決方案,來確保工作場所的安全,使員工能夠遵守社交距離準則,包括在新冠病毒疫情期間監控社交距離的應用。 此外,Helium還與Cal-Chip Electronics旗下的Cal Chip Connected Devices合作,幫助銷售與Helium兼容的基於LoRa設備和解決方案,以供在整個北美和歐洲使用。

    時間:2020-11-20 關鍵詞: 物聯網 lorawan helium

  • 振奮人心!貿澤電子恭賀董荷斌勇奪WEC巴林8小時組別冠軍

    振奮人心!貿澤電子恭賀董荷斌勇奪WEC巴林8小時組別冠軍

    2020年11月20日 – 專注於引入新品並提供海量庫存的電子元器件分銷商貿澤電子 (Mouser Electronics) 宣佈在WEC巴林8小時收官戰中,由其贊助的優秀華人賽車手董荷斌所在的成龍DC車隊勇奪LMP2組別冠軍。這也是車隊繼上一屆WEC巴林8小時賽登台領獎後,獲得的又一次榮耀,也是見證車隊實力的歷史時刻。 本次比賽一如既往地精彩激烈,過程中,董荷斌駕駛37號賽車,在比賽前期以及最後一個半小時等關鍵時刻,憑藉其精湛的車技,屢次完成對38號Jota賽車的超越,並最終取得LMP2組別的領跑。 賽後,董荷斌表示:“這是一次非常艱難的勝利,經過無數的賽道超車,我們最終領先奪取冠軍,也非常開心能夠以實力獲得此次榮譽。在此,特別感謝成龍DC車隊的每一位成員以及我們的合作伙伴,期待明年與大家一起慶祝更多的勝利!” 貿澤電子亞太區市場及商務拓展副總裁田吉平女士表示:“祝賀董荷斌及其所在車隊在本次比賽中取得冠軍級別的勝利,也讓我們看到了董荷斌的不凡表現。一直以來,貿澤電子保持對速度的追求,如同董荷斌在比賽中不畏艱難,勇往直前,貿澤電子也根據複雜變化的市場環境,不斷地升級和完善,以高品質新產品、新技術、優質服務等竭力滿足客户所需,靈活應對不同時期的各類挑戰,把握機遇。最後,再次感謝董荷斌不懈的努力而取得比賽的最終勝利,這對我們來説也是一個非常好的激勵,我們將繼續攜手,共同向未來發力!”

    時間:2020-11-20 關鍵詞: 貿澤電子 比賽 wec

  • 新冠肺炎疫情是否會加速電氣化革命?

    新冠肺炎疫情是否會加速電氣化革命?

    如果電氣化普及成為現實,世界會呈現圖中的樣貌。 在新冠肺炎疫情蔓延之前和之後(時隔2個月),所拍攝的意大利的衞星照片。活動量大大減少,使得污染排放量減少,天空更明淨。 2017年-2019年的3月25日-4月25日 2020年3月25日-4月25日 來源:NASA科學可視化工作室 在全球繼續應對造成巨大生命損失且導致世界經濟嚴重停滯的新冠肺炎疫情之際,我們可以開始展望疫情過去後的世界會是什麼樣子。毫無疑問,我們彼此之間、與醫療健康行業以及服務工作人員之間互動的方式會發生變化,但新冠肺炎疫情會對環境產生間接和預期以外的影響,這一點我們很少加以討論。 在疫情發生之後,全球開始了為期數月的居家隔離,以控制疫情加劇,此舉也讓人們看到了實現碳平衡的前景,或者説未來大幅減少碳排放的希望。隨着疫情期間汽車、輪船和飛機使用頻率降低,過去數十年來我們對環境造成的負面影響變得更加清晰可見。人們所拍攝的在居家隔離之前和之後真實環境狀況的照片和視頻引發了巨大轟動。因為對空氣的污染減少,30多年以來1,印度旁遮普邦的居民首次在相隔150英里的地方看到了喜馬拉雅山,而在威尼斯河道內,因為該區域船舶停運,對水的污染減少,人們又看到了多年未見的海洋生物2。在北京、紐約和巴黎,二氧化碳、一氧化碳和一氧化二氮的排放量顯著下降。 自然環境開始恢復,哪怕只是一瞬間。雖然以環境保護的名義無限期停滯交通運輸和交通基礎設施不是一個可行的解決方案,且此舉肯定會削弱世界經濟,但通過電氣化來實現碳平衡卻能兩者兼得。 電動汽車是電氣化的中心 “如果洛杉磯使用電動汽車和電動公共汽車,那麼空氣每天都會很乾淨。” 加州大學聖巴巴拉分校助理教授Leah Stokes博士。 對於全球致力於實現的更可持續的電氣化未來,其核心就是電動汽車(EV)。根據世界經濟論壇的數據,“到2030年,電動乘用車的保有量將達到2.15億輛。這意味着從2018年到2030年,電動乘用車的銷量將以每年23%的速度增長。”在未來十年,全球電動汽車的普及率預計按照這種速度快速增長,對配套技術的需求也將持續增加。全球幾乎每個地區都推出了更新的電動汽車普及激勵措施,且所有大型OEM都在着手實現車系的電氣化。全球都在加大對電氣化的投入。現在正是推動加快採用電氣化技術的時機,但這需要過程,並非一夕就能完成。在整個電氣化生態系統中,仍然存在許多阻礙電動汽車普及的壁壘。 “到2030年,全球對電池的需求量將達到2523千兆瓦時(GWh),其中2333 GWh來自電動交通行業。” 世界經濟論壇(WEF) 遺憾的是,如今的電網基礎設施無法滿足日益增加的電動汽車的用電需求。而且,電動汽車還沒有在價格和性能上達到與內燃機汽車同等的水平,尚無法激發消費者的需求。此外,汽車製造商仍在尋找一種在車系中推廣電氣化技術的更有效、更經濟的方式。另外,如今的電動汽車電池回收和再利用項目的成本和資源都不夠經濟有效,無法保證被廣泛採用。如果不能對電動汽車電池進行再利用和回收,以進行梯次使用,那麼許多電動汽車電池最終會被扔進垃圾填埋場。這有悖目前通過採用電氣化來促進環保的初衷。 基礎設施:電氣化未來的基礎 儲能系統、電池化成和測試、電池化學成分 近年來,受電動汽車和其他電氣化技術預期採用率的影響,儲能已成為全球關注的焦點。隨着全球越來越依賴電氣化,現有電網承受的壓力可能會非常大。儲能系統(ESS)使得現代電網能夠通過使用大型電池作為緩衝器來存儲由可再生資源生成的非高峯期電能,並在用電高峯期隨時向所有用户及所有應用(包括電動汽車充電)提供電能來保持電網穩定。儲能系統可以利用多個放置在負載點附近的緩衝器,使得現有電網能夠在不增加電線或發電廠的情況下提供更多電能,從而降低與基礎設施升級相關的成本。 據彭博新能源財經(BNEF)稱,到2030年,新增儲能容量的65%會用於將各種可再生能源接入電網,並提供各種電網服務;30%用於為住宅、商業和工業設施供電;餘下5%用於支持電動汽車基礎設施。 電池化成和測試是電動汽車電池製造過程中至關重要的一部分,因為這是判斷電池是否滿足關鍵性能和安全標準的環節。如果達不到這些標準,電池可能無法使用,或者在使用期間和梯次使用時對電池效率造成不利影響。電池化成和測試過程包括在24到36小時內對電流和電壓實施極為精準的管理。速度太快或精度不高可能會破壞電芯內部的活性化學成分,從而大大降低電池的整體容量和使用壽命。 新興的電池化學成分讓本已困難的電池化成和測試變得更加困難,給設備和電池製造商帶來了更進一步的挑戰。新化學成分要求在最嚴格的生產條件下實現更高程度的電氣測量精度,同時還需要控制成本支出。此外,要實現快速擴展,就需要製造商減小現有的化成和測試設備的尺寸大小。 展望未來,我們發現磷酸鐵鋰(LiFePO)等電池化學成分的重要性與日俱增。雖然鈷基化學物質的能量密度可能比磷酸鐵鋰高出10%到20%,但鈷具有很強的生態毒性,且其開採方法飽受爭議,使其被列為衝突性材料(與侵犯人權相關)。按照目前的使用速度,全球的鈷儲量可能會在2030年耗盡。此外,磷酸鐵鋰成本低,在處理穿刺或熱失控問題時安全性更高,且已在生產中得到充分證明(已在該行業使用超過10年),完全能夠成為領先OEM首選的技術。 運作:加快電動汽車的普及 現今的電動汽車續航里程一般在60英里至400英里之間,所需的充電時間為30分鐘至12小時,具體由車輛型號和汽車充電器的類型決定,非常適合能在家實現充電的短途或通勤使用。但是,對整個汽車市場來説,續航里程和充電時間是極為重要的因素。此外,未來十年,電動汽車市場預計將增長10倍,而為了給數以百萬計的電動車輛提供動力,採用高效的電池管理系統(BMS)來監控、管理和維護高性能電池的需求也將日益增長。 BMS電子器件要求在汽車的整個生命週期內,在所有運行條件下都保持最高精度,以最大化電動汽車每次充電的續航里程。 與油箱等單個儲能元件不同,電動汽車的電池組由數百或數千個協同工作的電芯組成。當電力流入或流出電池組時,必須以極高的準確度精確管理所有電芯,以確保每次充電實現最大的續航里程。此外,雖然電子部件的成本只佔電池成本的一小部分,但卻是決定車輛續航里程、安全性和成本的主要因素。例如,為了確保在汽車的整個生命週期內實現最大的可用電池容量,必須確保在所有的操作條件和惡劣環境下(包括極端温度、電磁和電噪聲)保持良好的精度(在汽車的15年生命週期內)。當前的最高精度可以達到2 mV,必須確保400 V至800 V電池組的每個電芯都達到此精度。為了確保安全性,電子產品必須從一開始就經過精心設計,以完全符合全球所有嚴格且不斷演變的安全標準的要求。這些標準並不僅限於ASIL-D標準,還需要開發創新的電池功能性架構。 此外,目前還湧現了適用於BMS的顛覆性技術,而且是無線形式。ADI公司最近開發的無線電池管理系統(WBMS)以有線BMS的現有組件為基礎構建,無需再使用線束將電芯連接在一起,可以節省工程設計和開發成本,並消除相關的機械性挑戰和線束帶來的複雜性。它還使得電池組設計具有高度模塊化和可裁剪特性,因此可以反覆用在多個汽車設計中。此外,由於每個電池模塊都是無線的,因此可以在從電池化成開始,到存儲和組裝,再到在汽車中使用這整個過程中收集和存儲數據,從而實現電池狀態計算,給出電池組的剩餘電量。此舉降低了電池的成本,且使電池的梯次使用(或二次壽命)更加有效,例如在存儲、回收或其他應用中,降低了製造商和車主的總成本,並限制了對環境的影響。 電池的二次壽命:自給自足的電氣化生態系統 到2035年,整個儲能市場的年收入預計將增長到5460億美元。 來源:全球儲能市場2019年報告 雖然電動汽車被吹捧為內燃機和化石燃料的綠色替代品,但它有一個明顯的致命弱點——當半噸重的電池無法再儲存驅動汽車所需的足夠電能時,該如何對其進行處理? 如今,回收是非常普遍的選擇,但這個過程只能回收部分原材料(例如鈷和鋰),而不是回收全部。回收成本高、不受監管,且缺乏明確的供應鏈。因此,能源研究所預計,到2025年,全球丟棄的電動汽車電池數量將超過340萬塊,比上一年多5.5萬塊。 電池梯次使用,這是一種替代回收的方法,或者更準確的説,這是一種過渡方法。在使用8到10年之後,當汽車的鋰離子電池的充電容量下降到初始容量的70%到80%時,便無法再為汽車提供動力,需要更換。這些不再使用的電池數量不斷增加,由此形成全新的市場機遇,有些人將其稱為電池梯次使用市場或電池的二次壽命市場。 電池二次壽命應用可能將電池的使用時間延長5至10年,但最終具體能延長多久,取決於電池的首次使用狀況。無線電池管理系統技術(WBMS)持續收集電池數據,並將其傳輸和存儲在雲端,使其成為詳細記錄歷史數據的理想工具。由於其無線特性,WBMS可以在電池投入使用前將電池數據存儲在電芯中。 在車輛運行過程中,會通過計算來了解電池的使用狀況(SoH),並可根據駕駛情況和環境條件不斷更新,提供有效數據,幫助用户瞭解電池組的剩餘壽命。此舉為電池組設定了剩餘價值,幫助降低了整體成本,同時也為電芯的下一階段使用設定了方向。 無線BMS是一種顛覆性技術,簡化了電池進入二次壽命的過程,並推動整個行業邁入可持續發展的未來。 在電池進入梯次使用之前,賣家可以使用這些數據生成詳細的健康狀態歷史記錄,讓買家和賣家都能評估電池的價值,並據此達成公平的交易價格。 麥肯錫諮詢公司表示:“為這些仍然有用的(電動汽車)電池尋找可用之地可以創造巨大的價值,最終甚至有助於降低儲能成本,從而進一步將可再生能源併入電網。”3 電動汽車電池即使不再能滿足電動汽車性能標準,仍然可以進入梯次使用,應用於對電池性能要求放寬的儲能系統。 電氣化生態系統 隨着全球快速轉向採用環保可持續的應用,我們需要考慮整個電氣化生態系統中存在的影響和障礙,這非常重要。單單隻關注一個領域,無法實現更環保的未來。通過了解電氣化生態系統、基礎設施、運行和二次壽命各個方面,並開發解決方案以配合整個生態系統的發展,ADI公司佔據着獨特地位,將在全球範圍內帶來碳平衡的未來。 潔淨且健康的未來前景 電力設施對我們所有人的生活都極為重要。醫院、學校、房屋、路燈和通訊都有賴它為現代社會提供電力。現在,距離第一條電線橫跨城市上空已過了一個多世紀;電力行業正在經歷第二次革命,這次革命不僅將改變為電網供電的能源組合,還將改變配電系統本身——從集中到分散。只有保持平衡,才能保證地球以及我們自身的健康。 空氣顆粒物污染使全球所有婦女、男子和兒童的平均預期壽命縮短了近2年。 空氣質量生活指數®,芝加哥大學能源政策研究所 在導致全球變暖的污染中,約有近一半是由燃燒化石燃料發電或取暖造成的4。電池二次回收有助於減少資源消耗和降低生態毒性。儲能系統能夠通過儲存本地產生的多餘太陽能和風能,並將其賣給非常耗電的能源網絡來實現電氣化未來的承諾。與高油耗汽車相比,電動汽車的發展速度越來越快,最終可以將城市地區的空氣污染降低50%至90%。 由此出現了一幅光明的、可再生的、電氣化的未來圖景,讓所有人都有機會過上更健康的生活,在更潔淨的環境中發揮自己的所有潛力。 探索當今最令人興奮的技術進步所帶來的前景,其中退出使用的電動汽車(EV)電池被重新啓用、重新確定用途並投入使用,為先進的儲能系統(ESS)提供電能。瞭解如何準確有效地對新電池化學物質實施管理,以保護環境併為電動汽車提供動力。瞭解先進的無線電池管理系統如何幫助開啓和創建一個環保可持續且具有經濟性的價值數十億美元的產業。然後瞭解風能、太陽能和其他可再生能源產生的剩餘電能是如何被儲存起來,以備之後使用,從而幫助解決電網穩定的難題,節省數萬億美元,並幫助我們更好地保護我們的星球。

    時間:2020-11-20 關鍵詞: 電氣化 新冠肺炎 電氣化革命

  • 貿澤開售Analog Devices LTC6228和LTC6229運算放大器

    貿澤開售Analog Devices LTC6228和LTC6229運算放大器

    2020年11月19日 – 專注於引入新品並提供海量庫存的電子元器件分銷商貿澤電子 (Mouser Electronics) 即日起備貨Analog Devices LTC6228和LTC6229低失真730MHz運算放大器。LTC6228單通道運算放大器和LTC6229雙信道運算放大器可提供高速、低噪聲的軌到軌輸出,支持高精度模數轉換,可滿足測試和測量、光學電子元件、醫療影像和數據採集等應用的需求。 貿澤電子分銷的Analog Devices LTC6228和LTC6229運算放大器具有超低的0.88nV/√Hz電壓噪聲,並且4VP-P下的失真性能優於−100dB,即使對於速度高達2MHz的大信號也不例外。這些器件擁有出色的性能指標,可實現動態範圍非常高的應用。 LTC6228和LTC6229運算放大器可在2.8V至11.75V的單一電源下運行,並且可以支持±5V電源電壓(或電壓更低的其他分流電源),同時在500V/µs的高頻和壓擺率下仍能保持優異的性能。它們的輸入共模範圍包括負電源軌,而輸出則可在軌到軌之間擺動。LTC6229採用小巧的3mm × 3mm DFN封裝,而LTC6228則採用2mm × 2mm DFN封裝。兩款運算放大器均提供−40°C至125°C的寬作業温度範圍,專為白色家電、光學電子產品、儀器儀表和高密度系統而設計。 LTC6228和LTC6229運算放大器旨在驅動LTC2387-18 18位逐次逼近寄存器 (SAR) 模數轉換器 (ADC),用於高速數據採集和成像應用。LTC2387-18 ADC具有出色的線性度和寬動態範圍,在高輸入頻率下的失真非常低。

    時間:2020-11-19 關鍵詞: 運算放大器 貿澤 ltc6229

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