特别报道：电机 pg29 - powersystemsdesign.com · 智能家居、互联汽车...

2017年5/6月

特别报道：电机/机器人与控制（PG29）

REDCUBE PRESS-FIT REDCUBE PLUG REDCUBE SMD REDCUBE THR

REDCUBE端子是用于PCB端接最可靠的大电流器件。超低接触电阻确保最少

的自发热。四种不同设计涵盖所有加工技术，实现广泛的应用。

www.we-online.com/redcube

加工和连接技术中的灵活性

最大额定电流可达500A

板对板和线对板连接解决方案

极低的自发热

坚固的连接结构

刊首语

产品聚焦CUI的 300 W Ac-Dc电源系列以 3”x 5”封装提供高效率

新闻热点恩智浦携手亚马逊，为智能家居带来更多 Alexa 体验

市场观察更好的电子器件在驱动电机作者：Kevin Parmenter, Power Sys-tems Design 撰稿人

设计指南你的混合电源系统还在室内？是时候改变了作者：Srikanth Murugan, Flexenclo-sure

技术访谈ROHM 强大解决方案紧跟行业热点作者：刘洪，PSDC 主编

ARM 全新 DynamIQ 技术为人工智能开启无限可能作者：刘洪，PSDC 主编

比克科技引领电子测试行业发展趋势作者：刘洪，PSDC 主编

封面故事

在高功率需求世界中平衡能源效率和易用性作者：Stefan Gamerith 和TamaraKrappinger

技术特写

电源设计避免电压轨盲点作者：Bruce Haug 凌力尔特公司 ( 现隶属 ADI 公司 )

便携应用面向电池供电成像应用的解决方案作者：Ted Marena，美高森美

医疗电源医疗界电源与 EMC 共存作者：Patrick Le Fèvre，Powerbox

移动电源如何避免移动设备掉电作者：Chuck Wong，瑞萨子公司Intersil

特别报道：

电机 / 机器人与控制

安森美半导体应对市场趋势推出重点解决方案作者：本刊根据安森美半导体演讲整理

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物联网领域的 3D 手势应用作者：Andreas Guete,Microchip Technology

意法半导体加码电机驱动应用作者：本刊根据意法半导体演讲整理

过电压保护解决方案作者：爱普科斯公司 • TDK 集团成员

绿色视点

首款集成 2D GPU 和集成 DDR2 存储器的 MCU 实现图形功能突破

作者：刘洪，PSDC 主编

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热点产品新闻、行业新闻及更多内容请访问网站：

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功率系统设计 POWER SYSTEM DESIGN CHINA 2017 年 5/6 月

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封面故事

在高功率需求世界中平衡能源效率和易用性

2

刊首语


宜普电源转换公司的第九阶段可

靠性测试报告表明所有受测的

器件都通过了严谨的热机械可靠性测

试。这是一个可喜的结果。过去发布

了八份关于产品可靠性的测试报告，

第九阶段可靠性测试报告进一步累积

了与氮化镓技术相关的知识。

的确，要展示全新技术的可靠性

是一个重大的挑战。第九阶段可靠性

测试采用晶圆级芯片规模封装的氮化

镓产品无论在可靠性、成本及性能方

面都比硅基元件优越，是替代硅技术

的首选半导体技术。丢弃封装的时候

终于来临了。

EPC公司的场效应晶体管（FET）

及集成电路采用晶圆级芯片规模封装

（WLCSP），可以提高性能、降低成

本及把元件的占板面积减至最小而同

时提高可靠性。W L C S P具备优越的

散热性能，于终端应用中焊接器件到

PCB时，这是非常重要的。第九阶段

可靠性测试报告主要阐述电路板热机

械可靠性。

据介绍，所选的受测器件采用不

同的封装尺寸及焊接工位的布局和配


Power Systems Corporation中国广东省深圳市福田区八卦四路 13 号西座 1-2 楼邮编：518029www.powersystemsdesignchina.com

主编——功率系统设计中文版刘洪[email protected]电话：010-68797916 13651220041

总编Jim [email protected]

社长Julia [email protected]

管理和制作岽亚文化传播有限公司地址：中国广东省深圳市福田区八卦四路13 号西座 1-2 楼邮编：518029电话：0755-82240466

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英文网站：www.powersystemsdeign.com

移动网站 www.PSDmobile.com

版权所有：2017 年 5/6 月ISSN ：1815-3453

Power Systems Corporation 和 Power Systems Design China（功率系统设计中文版）对由于资料的差错或遗漏，不论这样的差错是否源于疏忽、意外或省略，都不对任何人承担任何责任。

订阅：www.powersystemsdesign.com/sub-scribe-psd-magazine?f=ch

第十三卷，第三期

氮化镓器件的热机械可靠性测试

置，并且使用预测焊点的完整性的模

型。客户可以利用本报告所述的热机

械应力模型来预测器件于各种特定最

终应用中的可靠性。在与最终应用相

关的任意压力条件下，客户可利用焊

点应变之间的相关性和器件的热疲劳

寿命，利用模型来预测热循环引致的

器件故障。

从这九份可靠性报告所累计的资

料可以看到，eGaN FET及集成电路是

非常可靠的器件，以及在目前的终端

产品的合理寿命内，eGaN FET及集成

电路的失效概率是非常低的。与硅器

件相比，报告描述了氮化镓技术具备

卓越的性能、成本及可靠性，丢弃采

用较低可靠性封装的硅器件、转用芯

片级氮化镓场效应晶体管及集成电路

的时候终于来临了。

刘洪

功率系统设计主编

[email protected]

在物联网试验上的合作伙伴智能家居、互联汽车、智能城市、智能实用程序、安装型装置以及智能产业的物联网应用软件已经在世界上很普及了。Rohde & Schwarz 支援使用 T&M

解决方案的制造业者和供应商开发并制造物联网的无线M2M 系统。开发以及修理据点的世界网络 Wi-Fi , Bluetooth® , GSM , LTE等技术用 T&M 解决方案的世界领导者国际标准化团体的成员

www.rohde-schwarz.com/ad/IoT

20998.003_IoT_PSDchina_April17_203x273_schin.indd 1 17.02.17 10:38 Uhr

在物联网试验上的合作伙伴智能家居、互联汽车、智能城市、智能实用程序、安装型装置以及智能产业的物联网应用软件已经在世界上很普及了。Rohde & Schwarz 支援使用 T&M

解决方案的制造业者和供应商开发并制造物联网的无线M2M 系统。开发以及修理据点的世界网络 Wi-Fi , Bluetooth® , GSM , LTE等技术用 T&M 解决方案的世界领导者国际标准化团体的成员

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产品聚焦


CUI的300 W Ac-Dc电源系列以3” x 5”封装提供高效率

CUI’s Power Group扩大其VOF ac-dc电源系列，推出

了其紧凑的300 W系列。VOF-300系列采用开放的框

架和金属外壳封装，是CUI的目前从6 W至280 W高功率通

用交流直流电源组合的补充，提供经济和性能的理想组

合，单输出电源系列提供高达94%的效率，空载功耗低至

0.3 W，符合节能工艺ITE，适用于工业和消费电子产品。

开放式 VOF-300 和封闭式 VOF-300-CNF 系列具有

90 至 264 Vac 的宽通用输入电压范围，输出电压选项为

12、24、36 和 48 Vdc。所有型号均进行 UL/cUL 和 TUV

60950-1 安全认证，符合 EN 55032 Class B 和 FCC Class B

辐射范围。在 115 Vac 25条件下，根据 MIL-HDBK-217F

计算，该系列具有 160,000 小时的最小平均无故障时间。

防止过流、过温、过压、短路以及包括功率因数校正。

开放框架版本 VOF-300 系列尺寸为 3 x 5 x 1.38 英寸

（76.2 x 127 x 35.1 mm），在满负载条件下强迫空气冷却，

可提供从 40 到 50的工作温度范围，在 70条件下降到

60% 负载。金属封闭封装版本的尺寸稍大，为 3.46 x 5.35

x 1.59 英寸（88 x 136 x 40.4 mm），而强迫空气冷却的满负

载工作温度范围为 -40 至 +60 ，在 ±80条件负载下

降到 60%。CUI

www.cui.com



恩智浦携手亚马逊，为智能家居带来更多 Alexa 体验

恩智浦半导体

（NXP Semicon-

ductors N.V.）（纳斯

达克代码：NXPI）宣

布即将发布针对亚马

逊（纳斯达克代码：

AMZN）Alexa的恩智

浦参考平台，该平台

集成了亚马逊的远场

语音识别技术和Alexa

语音服务(AVS)。

这款全新的恩智

浦参考平台专为简化

新型语音控制设备的

创造过程而设计，适

用于 Amazon Alexa，

是一个基于 i.MX 的完

备系统，集成了亚马逊的 7 麦克风阵列设计、远场音频处

理技术和 AVS，使客户与合作伙伴可结合 Alexa 打造高性

能设备。恩智浦的 i.MX 应用处理器具有可扩展性，能够

满足物联网应用中各种客户设计方案的独特需求。该应用

处理器产品系列主要包括：用于一般应用的 i.MX 6 系列、

用于低功耗应用的 i.MX 7 系列和全新的高级 i.MX 8 系列，

从而实现丰富、高性能的多媒体和音频交互式体验。

恩智浦资深副总裁兼微控制器部门总经理 Geoff Lees

表示：“集成高品质音频处理使得高级语音设备的开发成

为一项漫长而复杂的任务。针对 Amazon Alexa 的恩智浦

参考平台无疑是这个问题的解决方案。这个参考设计融合

了亚马逊久经考验的远场语音识别技术和我们广受欢迎的

i.MX 开发平台，使得客户能够结合 Alexa 打造出高性能的

语音设备，并缩短上市时间。”

Alexa 主管 Priya Abani 表示：“让客户欣喜的是，即使

在房间的另外一头也能通过 Amazon Echo 与 Alexa 对话。

如今，硬件制造商不仅能为客户提供可访问 Alexa 的新设

备，同时还能更轻松地将便利的 Alexa 免提体验集成到他

们的产品中，为此我们感到很高兴。”

集成亚马逊远场语音识别技术

针对 Amazon Alexa 的恩智浦参考平台，集成了亚马

逊专为 Amazon Echo 开发的高性能远场技术。凭借先进

的麦克风阵列、音频处理算法和波束赋形技术，采用恩

智浦此项针对 Amazon Alexa 的参考设计进行开发的设备，

即使在背景音乐很大的情况下，也能识别房间另一侧传来

的用户要求。基于 i.MX 针对 Amazon Alexa 的恩智浦参考

平台将适用于商业设备制造商。 OEM 可以在 developer.

amazon.com 上申请获得独家预览权。

www.nxp.comwww.amazon.com

新闻热点

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市场观察


更好的电子器件在驱动电机

世界对能源有着无限的欲望——电能也不例外。据估

计，大约有45%的电力用于驱动电机。与此相比，

照明约占19%，即使LED照明对这一领域产生了重大影

响。最大的耗电量是泵和制冷中经常使用的电机。

任何能改善电能转化为机械能的方法，都可以减少

热量的浪费，是值得改进的。除了推动新的应用，更有效

的电机驱动器可以帮助减少消耗有限资源需求和建造更多

的发电厂。

我很荣幸在APEC 2017召开了一个小组会议，讨论未

来需要的更多拓扑结构。结论：采用更多的拓扑结构。由

于电力电子技术降低了成本，我们可以用变速电机驱动器

和功率电子器件驱动专为各种应用的不同类型电机——以

适合每个应用。

我们可以利用电子器件驱动电器中的小功率电机，

直到最近使用的低成本交流感应电机。我们也可以在暖通

空调系统使用电子器件，包括现在低成本的单相交流感应

电机——包括与其损耗相关和伴随它们的可怕功率因数的

启动和运行电容器。今天的电子产品往往会要求提高效率

和降低噪声。在高端电机方面，在单个、多个甚至更高马

力的电机驱动器中，我们看到电机在使用变速驱动器。然

而，随着电子器件成本的降低，以及开关技术的改进，现

在增加更多的开关拓扑结构是可能的。这使多相电机可以

驱动没有过去限制的拓扑结构。寻找拓扑结构中更多的开

关组件的未来的需求。

不仅半导体开关在改进，无源组件，如储能电容器

也越来越好。用于电气化交通的电机驱动器的不断增长，

包括汽车、公共汽车、火车、飞机和船只——所有类型的

交通运输在空中、陆地或海洋的土地或海洋都在电气化。

改进的组件可以解决非常恶劣的户外和汽车环境中电子必

须使用多年的可靠性问题。

这对于电力电子组件制造商意味着什么？我预测电

机驱动器应用的所有方式都是光明和不断扩大的未来，从

小到大。碳化硅和改进的硅IGBT和MOSFET将成为事实上

的标准。更好的混合信号接口IC也将流行。

在APEC，我还主持了一个关于隔离势垒的会议。讨

论集中在有栅极驱动隔离的离线、高压（120-480 VAC以

上）应用，无论是集成和分立形式这都将是关键的。开

发这些系统的电机驱动器制造商和有技能的设计工程师

未来是光明的。随着控制电子变得更加数字化，不仅需

要电力电子的知识，而且需要控制算法。一个32位ARM

处理器的成本远远低于其他器件，随着FPGA成本的下

降，数字控制电机变得越来越司空见惯，可以用在尽可

能广泛的应用。

作者：Kevin Parmenter, PSD 撰稿人



你的混合电源系统还在室内？是时候改变了

作者：Srikanth Murugan，全球销售工程总监，Flexenclosure

移动通信网络设备需要24/7无问题的工作。这没有妥

协的余地，这就是为什么要设计、测试和构建最苛

刻的环境条件下的运行传输设备、BTS系统、射频设备

等。

这在发展中国家尤其重要，因为天气特别是高温和

潮湿对高度敏感的电气设备来说是非常危险的。为什么电

信站点的电力系统不稳定，同样需要安置在外壳或柜子当

中？

诚实的答案是，没有电力系统供应商想重新思考设计

和构建他们的解决方案。简单地采用最初为室内设计使用

的元件部分更加容易，就把它放进一个盒子里，希望它能

合理地应付这些极端条件。

这种方法有许多重大的问题：

1. 高环境温度下的故障

整流器和电力系统设计的工作理想温度在 20 摄氏度

至 35 摄氏度。然而，当环境温度跨越 45 或 50 度时，它

们开始出现故障，因为它们不是建立在这些条件下，将需

要特殊的冷却解决方案，以保持它们运行。运营商需要可

以安全地放在户外甚至在温度高达 55 度（130F）的电源

解决方案。

2. 元件设计不符合目的

你总是看到整流器的第一件事表面上是风扇，它的目

的是吸入凉爽的空气和释放热空气。这样的元件显然不能

接触到外部环境，因为如果室外没有外壳和过滤系统，它

会吸入灰尘、水分和湿度，它很快就会出现故障。对于一

个可靠的户外解决方案，整流器需要设计适用于使用对流

冷却，而不是风扇。

创造性的思考

3. 防雨保护

为了提供关键任务移动网络的可靠电力，混合电源系

统需要至少 IP54 防护等级，所以可以承受来自任何方向

的溅水，而没有任何不利影响。从本质上讲，电源解决方

案需要是一个可承受大雨的完全密封和防干扰单元。

4. 高风险盗窃

设计指南

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设计指南


免受盗窃仍然是是室内系统电力系统解决方案的主要

原因之一。这是因为功率元件通常构建在模块中，大系统

整体可以很容易拉出卖掉。因此，为了避免盗窃的风险，

混合电源系统的设计需要改变，使得没有可拆卸的电源模

块，而不仅仅是芯片组，当然，关键是如果拆除在系统内

没有价值。

5. 移动部件寿命降低

混合电源系统通常有运动部件，如风扇或机械自动转

换开关。任何移动最终将出现磨损，将需要定期维护或更

换，从而招致成本和潜在的昂贵的服务中断。因此，对于

一个专门为室外环境设计的系统，理想的是没有所有移动

部件，只使用半导体。

创造性的思考

很明显，把室内电源元件放进盒子，期待在极端的户

外环境中有持续性能不是长期成功的最佳途径。所以混合

电源系统制造商需要打破常规，能够提供专为室外电信网

站和室外电信标准设计的市场系统。

想到这，Flexenclosure 的 eSite x10 是为从根本上解决

所有上述问题设计和构建的，它具有行业中的革命性。它

是一个符合 IP65 密封、防篡改单元，没有移动部件和针

对室外温度高达 55° C 的被动对流。电网和发电机组之

间的软开关取代了机械 ATS 和防止装置损坏的输入功率冷

却。而专门设计的功率元件提供了额外的电气保护。这种

增加的复杂性也有助于从一个不可靠的网格获取大量的电

力。

事实上没有任何逻辑意义构建用于极端室外条件的室

内混合电源系统，现在没有任何理由再部署。现代混合电

源系统的好处包括简化维护、更长的寿命、更低的总拥有

成本，减少被盗的风险，简化物流，提高可靠性和性能。

建议引起业界的注意。

www.flexenclosure.com

推动全球创新

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ROHM 强大解决方案紧跟行业热点

全球知名半导体制造商ROHM在

2017慕尼黑上海电子展上向与

会观众展示了ROHM最新的产品与技

术，ROHM的专业技术人员向记者详

尽介绍了展示的五大解决方案，包

括“汽车电子”、“传感器”、“模

拟”、“电源”和“移动设备”。

汽车电子让未来汽车更加强劲

汽车电子作为当下业界的一大

热点，受到了各方面的高度关注。为

了让观众能够更直观、更全面地了解

ROHM 在汽车电子领域所拥有的产品

与技术，在展会现场将特别展出一台

ROHM 汽车电子解决方案演示机。该

设备是采用了 ROHM 关键元器件的

仿真型解决方案演示机，搭载了包括

智能开锁、信息娱乐、ADB 系统 / 序

技术访谈

界最先进的 ROHM 功率半导体 SiC（碳

化硅）功率元器件，对设备的小型化、

轻量化和高效化提供支持。据介绍，

ROHM 于 2016 年与参加电动方程式锦

标赛（Formula E）的文图里电动方程

“汽车电子解决方案演示机”所搭载的 ROHM 产品

列式转向灯等方面的众多 ROHM 产

品。记者在现场亲身体验了从上车到

下车一系列流程下各种功能的运行，

感受到 ROHM 业界领先的产品与技

术为驾驶所带来的超乎想象的乐趣。

ROHM 还展出了在赛车驱动中起

到核心作用的逆变器部分，它采用世

10

技术访谈


式车队（Venturi Formula E Team）成

为合作伙伴。从 2016 年 10 月 9 日开

幕的第三赛季起即已采用上述逆变器。

传感器品种丰富

传感器战略被罗姆视为未来五大

战略之一，作为业界提供最全传感器

种类的公司，旗下 Kionix 与蓝碧石半

导体（LAPIS Semiconductor）都拥有

专项领域最强的产品组合。ROHM 集

团传感器产品优势由来已久，利用传

感器元器件技术、LSI 模拟前端技术及

通信技术，提供综合的 IoT 解决方案，

使人们的生活更加安全、便利、舒适。

这些技术包括内置 MCU 智能传感器

融合解决方案、LSI AFE 技术（高精度

模拟前端技术）、元器件要素技术（压

电技术、MEMS 陶瓷）、通信技术（有

线、无线），以及光学和封装技术（小

型封装），广泛应用于工厂、基础建设、

健康护理、汽车和通信等领域。

据介绍，ROHM 集团的传感器技

术包括：采用硅深度蚀刻技术的电容

式 MEMS（加速度、陀螺仪传感器）；

改善光感的光学过滤技术；采用高性

能压电薄膜形成技术和硅深度蚀刻技

术的压电电阻式 MEMS（气压传感

器）；SOI（Silicon onInsulator）和非

制冷热电堆（紫外线传感器、红外

线热成像传感器）。这些技术形成了

源线的切换，无 CPU 也可独立工作，

可广泛应用于笔记本平板电脑、外置

HDD、TV/LCD 监视器、打印机、搭

载 USB 设备及 AC 适配器等领域。

在无线供电方面，ROHM 展示了

符合 Qi 标准的单芯片无线供电接收

控制 ICBD57011GWL，它是根据作为

无线供电标准备受瞩目的 WPC（Wire-

less Power Consortium）最新 Qi 标准

Low Power Ver1.1 开发的。虽然是单芯

片产品，但其发热量更低，与以往产

品相比，供电时的温升可降低约 75%，

缩减贴装面积的同时实现了低发热。

不仅如此，搭载了业界首创的位置偏

差检测功能，可检测位置偏差时的充

电效率下降情况，因此，有助于提高

设备的工作效率。最新的 BD57020 无

线供电接收 / 发送控制 IC 是全球首家

获得 WPC 中功率 Qi 认证的器件，进

一步提升了功率。

还展示了有助于工业设备节能和

小型化的内置 SiC-MOSFET 的 AC-DC

转换控制 IC。该元件可处理大功率的

变频器与伺服马达等工具机，同时对

要求节能、小型化的 AC-DC 转换器

市场提供崭新的价值。相比一般搭载

Si-MOSFET 的 AC-DC 转换器，新款元

件可提升最大 6% 功率、减少散热零

件的使用，进而达到节能的效果。

www.rohm.com.cn

ROHM 集团丰富的传感器产品阵容。

ROHM 集团依托技术优势开发

的全新的脉搏传感器 BH1790GLC 就

是一个很好的例子。BH1790GLC 利

用 ROHM 多年来积累的光传感器技

术经验和独有的模拟电路技术优势提

高了传感器灵敏度。因此，即使 LED

的亮度较低也可准确感知脉搏，实现

业界最小级别的低功耗。另外，BH-

1790GLC 采用脉搏传感器特有的光学

滤光片结构，可高精度地检测脉搏信

号。因此，不仅使可穿戴式设备的电

池寿命更长，还将红外线的影响降低

到以往产品的 1/10 以下，即使在剧烈

运动和室外等红外线较强的环境下，

也可获得高品质的脉搏信号，有助于

推动可穿戴式设备的进一步发展。

模拟电源技术引领行业发展

随着全球数码产品的广泛运用及

更新换代，全世界所有电子设备中通

用的充电器和通信连接器等成为必然

趋势。而 USB 标准协会“USB Imple-

menters Forum, Inc.”在致力于普及

连接器标准 USB Type-C 的同时，非常

关注功率扩展标准 USBPD。在这种背

景下，ROHM 全新开发出 USB Type-C

Power Delivery 控制器 IC。其可通过

USB 实现高达 100W 的供受电，并且

自动检测连接器的要求功率，控制电




ARM 全新 DynamIQ 技术为人工智能开启无限可能

AR M日前宣布推出全新的D y -

namIQ技术。作为未来ARM Cor-

tex-A系列处理器的基础，DynamIQ

技术代表了多核处理设计行业的转折

点，其灵活多样性将重新定义更多类

别设备的多核体验，覆盖从端到云的

安全、通用平台。DynamIQ技术将被

广泛应用于汽车、家庭以及数不胜数

的各种互联设备，这些设备所产生的

以泽字节（ZB，一泽字节大约等于1

万亿G B）为计算单位的数据会在云

端或者设备端被用于机器学习，以实

现更先进的人工智能，从而带来更自

然、更直观的用户体验。

ARM DynamIQ 技术应运而生

ARM 副总裁暨计算计算产品事业

部总经理 Nandan Nayampally 在讲解

DynamIQ 技术时开门见山地说，ARM

DynamIQ 技术是一种针对今年推出的

Cortex-A 处理器的新的多核架构。其

目标市场包括汽车、网络、服务器和

个人计算设备。究其缘由，是为了重

新定义灵活的多核和异构计算，以增

强从芯片到云的多样性、越来越多智

能设备的体验。

首选，以解决无所不在的计算需求为

己任，推动人工智能、自动控制系统

的发展，并加速虚拟世界与混合现实

体验的整合。为此，ARM 推出了全新

的 ARM DynamIQ 技术，帮助合作伙

伴在不牺牲效率的同时实现较以往任

何时候都更高的性能表现。

重新定义了多核

Nandan Nayampally 介绍说，Dy-

namIQ 技术的推出是 ARM big.LITTLE

技术的重要演进。自 2011年推出以来，

ARM big.LITTLE 技术为主要计算设备

的多核特性带来了革新。DynamIQ

Nandan Nayampally 认为，过去

四年里，计算领域发生了令人惊叹

的发展。在已经出货的 1000 亿颗基

于 ARM 的芯片中，有 500 亿颗是由

ARM 的合作伙伴从 2013 年到 2017 年

出货的，这个数字充分反映了整个行

业目前对于更多计算的需求。而更非

同寻常的是，ARM 预计其合作伙伴将

在 2021 年完成下一个 1000 亿颗基于

ARM 的芯片出货，在很大程度上这将

归功于人工智能（AI）在人们日常生

活中的广泛应用。ARM 正在为下一个

1000 亿构建生态系统。

他表示，ARM 是当今行业的架构

12

技术访谈


big.LITTLE 将继续通过“根据不同的

任务选择最合适的处理器”的方式

来推动高效、智能的多核计算创新。

DynamIQ big.LITTLE 能够允许对单一

计算集群上的大小核进行配置，而这

在过去是不可能的。例如，1+3 或者

1+7 的 SoC 设计配置 , 现在因为 Dy-

namIQbig.LITTLE 使其得以实现 , 尤其

在异构计算和具有人工智能的设备上

都是需要优先考虑的。

他透露，DynamIQ 技术将在今

年晚些时候为所有新的 Cortex-A 系列

处理器带来以下全新的特性和功能：

一是针对机器学习（ML）和人工智

能（AI）的全新处理器指令集，第一

代采用 DynamIQ 技术的 Cortex-A 系

列处理器在优化应用后，可实现比基

于 Cortex-A73 的设备高 50 倍的人工智

能性能，并最多可提升 10 倍 CPU 与

未来如何演进

Nandan Nayampally 总结说，

ARM DynamIQ 技术是未来 ARM Cor-

tex-A 处理器的基础；借助专用处理器

指令和优化库，人工智能运算性能在

未来 3-5 年可提升 50 倍；与片上加速

器紧密结合，提升 10 倍沟通速度，进

而加速人工智能和机器学习的运算；

ARM Cortex-A 多核处理针对汽车电

子、网络和服务器进行了优化；最后，

DynamIQ big.LITTLE 提供更高效、更

灵活的多核配置。

他胸有成竹地展望道，ARM Dy-

namIQ 技术代表了 Cortex-A 系列处理

器未来的前景，而其将推动实现下一

个 1000 亿颗基于 ARM 芯片的目标。

对无所不在的计算，ARM 将以最新的

技术带来转变和加速，最终实现 ARM

的产业愿景——从芯片到云端的全面

计算。

www.arm.com

SoC 上指定硬件加速器之间的反应速

度。

二是增强的多核灵活性，SoC 设

计者可以在单个群集中最多部署 8 个

核，每一个核都可以有各自不同的性

能特性。这些先进的能力会为机器学

习和人工智能应用带来更快的响应速

度。全新设计的内存子系统也将实现

更快的数据读取和全新的节能特性。

三是在严苛的热限制下实现更高

的性能，通过对每一个处理器进行独

立的频率控制，高效地在不同任务间

切换最合适的处理器。

四是更安全的自动控制系统，

DynamIQ 技术为 ADAS 解决方案带来

更快的响应速度，并能增强安全性，

确保合作伙伴能够设计 ASIL-D 合规系

统，即使在故障情况下仍然能够安全

运行。




比克科技引领电子测试行业发展趋势

前不久，记者在上海采访了英国比克科技（Pico Tech-

nology）亚太地区市场经理胡为东胡为东，他就公

司层面和技术问题回答了记者的问题。不难发现，比克科

技确有其独到之处，产品也很实用。

记者：请您介绍一下 Pico 公司的概况及其发展

历程。

胡为东：英国比克科技（Pico Technology）是一个

被广泛认可的以提供新型的且具有高性价比产品的欧洲企

业，是全球基于 PC 的测试测量产品的技术领导者。

比克科技的测试测量产品从功能角度讲不仅能够替代

传统测试和数据采集设备，而且还引领着当前电子测试行

业的发展趋势，如同大哥大演变到智能手机一样，比克科

技将传统台式示波器演变到了比克示波器（PicoScope），

一个可以装到口袋里的紧凑型设备包含了多达 6 种仪器的

功能：示波器、逻辑分析仪、频谱分析仪、任意波形发生器、

函数发生器、串行总线分析仪；而且还具备一系列令人惊

叹的世界领先和独一无二的指标和特点：USB 3.0 接口高

速传输数据、2GS 深存储深度、16 位 ADC 分辨率、8 位

到 16 位可调 ADC 分辨率、8 通道 12 位 ADC 分辨率、真

实差分输入、通道隔离、自定义示波器功能等。

比克科技通过提供高级的和买得起的工具在极为广泛

的领域满足设计和测试工程师对电子信号进行捕获、测量、

分析和调试的需求，为电子世界带来了无可替代的价值。

植根于先进科学技术发源地的欧洲，比克科技继承了欧洲

企业拥有前沿技术和强劲质量，以及坚守对客户、协会和

合作伙伴、社区、以及整个人类之承诺的传统，所有产品

严格按照 ISO9001:2008 质量体系进行设计和制造。比克

科技支持全世界 60 多个国家 100 多个分销商网络来帮助

其创造和维持比克科技在行业内的名望。

14

技术访谈


比克科技于 1991 年由艾伦 . 童（Alan Tong）和麦克 . 格

林（Mike Green）创建。现在 Alan Tong 是比克科技的总

裁兼 CEO。比克科技推出的第一款产品：ADC-1，基于 PC

控制的数据记录仪，用于食品工业温度测量。经过 25 年

的发展，比克科技已经形成了一系列包括数据记录仪、实

时示波器、采样示波器在内的 PC 测试测量产品。总部位

于英国，在欧洲的立陶碗设有射频研发中心，在美国和中

国设有销售代表处。

记者：比克科技有哪些产品系列？这次展会带来

哪些重点产品？

胡为东：Pico 主要有两大独立的业务领域：测试测

量业务以及汽车测试业务。

测试测量产品主要有：数据记录仪、实时数字示波器、

采样示波器、脉冲信号源。基于这些产品，比克科技可以

提供对常用电信号的采集、测试与分析、高速光及电信号

的眼图和抖动分析、线缆 / 连接器 /PCB 板等的互连系统

的特征阻抗、损耗（时域反射 TDR 及时域传输 TDT）等

性能的测试验证。

本次展会带来的重点产品有比克科技最新发布的具有

真实差分输入、14 位分辨率、8 个通道、通道隔离示波器

及带宽高达 25GHz 的基于 USB 的采样示波器产品。

记者：PC 示波器相比于传统示波器产品的特点

和优势是什么？

胡为东：PC 示波器通过将传统台式示波器的核心部

件即数据采集部分与控制系统即 PC 分离开来，并通过一

系列技术创新，使得示波器变得非常紧凑、小巧，硬件性

能得到了进一步的优化，而借助外部功能强大的 PC，能够

实现与传统高性能示波器类似的功能，优于传统的因为便

携的要求配置较低操作系统的低端台式示波器。所以我们

将比克科技的 PicoScope 与传统台式示波器的关系比喻为

当今功能强大确又非常小巧的智能手机与过去体积庞大功

能简单的大哥大。

所以说，比克科技的 PicoScope 是传统示波器一个很

好的替代，且具有一系列相较于传统台式示波器更为优秀

的特点如：极其小巧便携、超高性价比、业内领先的 16

比特高分辨率技术以及 2GS 的超长存储深度、还有兼顾数

字信号的速度以及模拟信号的精度要求的从 8 位到 16 位

的可变分辨率技术、8 通道真实差分输入高精度通道隔离

示波器技术、自定义示波器、基于 USB3.0 接口和供电等。

此外，比克示波器还可以用作为基于 USB 接口的高

速数据采集卡。所以比克示波器还可以描述为：具有台式

示波器性能的掌上示波器、具有台式示波器性能的采集卡、

具有和采集卡一样灵活的高性能示波器。

记者：Pico 示波器适用的应用领域有哪些？是

否有针对应用领域的整套解决方案？

胡为东：根据 Pico 的产品特点，其应用领域宏观上

讲有两大方面：测试测量领域及数据采集领域。具体的细

分应用领域包括：电源、汽车电子、半导体、通信、医疗

电子、智能手机、光通信、EMC、PCB、连接器、线缆等。

比克有一系列针对特定应用的整套解决方案，如针

对低速总线的测试解决方案，比如通用总线 I2C、SPI、

UART，汽车总线如 CANBus，CANFD，FlexRay，LIN，航

空总线如 Arinc429 等。还有针对电源及模拟信号测试的如

16 比特高精度方案、8 通道真实差分输入通道隔离测试方

案、基于采样示波器的针对高速串行总线及光通信的测试

解决方案、TDR/TDT 测试解决方案等。

记者：这次展会为中国用户带来了哪些产品？

其中重点推荐是哪些，能给用户带来哪些体验？

胡为东：这次展会带来的测试测量产品主要有：数

据记录仪、实时数字示波器、采样示波器、脉冲信号源。

基于这些产品，比克科技可以提供对常用电信号的采集、

测试与分析、高速光及电信号的眼图和抖动分析、线缆 /

连接器 /PCB 板等的互连系统的特征阻抗、损耗（时域反

射 TDR 及时域传输 TDT）等性能的测试验证。

本次展会带来的重点产品有比克科技最新发布的具有

真实差分输入、14 位分辨率、8 个通道、通道隔离示波器

及带宽高达 25GHz 的基于 USB 的采样示波器产品。

相信用户会有不一样的体验，会有与传统想法的一

种碰撞，会惊讶于如此小巧紧凑的基于 USB 的产品竟然

能够具有如此高的性能以及强大的功能，而且每个系列产

品都极具特色，如果八仙过海，各显神通，如 2000 系列

的超级经济和便携、3000 系列的 USB3.0 接口和长存储、

4000 系列的 16bit 超高分辨率、5000 系列的 8Bit-16Bit 灵

活可调 ADC 分辨率、6000 系列的高带宽及 2GS 超长存储

深度、8 通道真实差分输入高精度通道隔离示波器等等。

记者：与其他竞争对手同类产品比较，这些产

品优势如何？贵司将采取哪些市场策略来推广这些

产品？胡为东：PC 示波器通过将示波器的核心部件即数据

采集部分与控制系统及 PC 分离开来，并通过一系列技术

创新，使得示波器变得非常紧凑、小巧，硬件性能不仅没



有减弱，还得到了多方面的优化，而

借助外部强大的 PC，使得其功能也

和传统高性能示波器一样强大，远优

于传统的因为便携的要求配置较低操

作系统的低端台式示波器。所以我们

将比克科技的 PicoScope 与传统台式

示波器的关系比喻为当今功能强大确

又非常小巧的智能手机与过去体积庞

大功能简单的大哥大。

所以说，比克科技的 PicoScope

是传统示波器一个很好的替代，且具

有一系列比相较于传统台式示波器更

为优秀的特点如：极其小巧便携、超

高性价比、业内领先的 16 比特高分

辨率技术以及 2GS 的超长存储深度、

还有兼顾数字信号的速度以及模拟信

号的精度要求的从 8 位到 16 位的可

变分辨率技术、8 通道真实差分输入

高精度通道隔离示波器技术、自定义

示波器、基于 USB3.0 接口和供电等。

基于比克产品的特点及价格，我

们希望多借助于网络、媒体、渠道来

大力推广这些产品和比克科技的品牌。

记者：贵司应用领域的布局

和业务占比如何？在你们的业务

中有没有跟进一些新兴应用领域

的趋势，为贵司有哪些准备，产

品线和投入？

胡为东：根据 Pico 的产品特点，

其应用领域宏观上讲有两大方面：测

试测量领域及数据采集领域。具体的

细分应用领域包括：电源、汽车电子、

半导体、通信、医疗电子、智能手机、

光通信、EMC、PCB、连接器、线缆

等。目前在中国市场，比克的实时示

波器业务比例超过 90% 以上，高带

宽的采样示波器市场占有率非常小。

而中国的光通信市场、高速串行数据、

PCB/ 线缆 / 连接器等应用对采样示

波器的需求还是非常大的。为此，公

司除了在实时示波器方面会进一步发

展更具特色、更高带宽的产品以外，

也会在进一步加大采样示波器的研发

和市场推广。

记者：目前为市场提供解决

方案时，贵司遇到的主要问题是

什么？贵司是如何解决这些问题

的？胡为东：目前主要面临三个方

面的问题，一是比克科技公司品牌知

名度相对比较差，宣传尤其是基于新

媒体、网络的宣传不足；二是用户对

基于 PC 产品的认知度不够，认为 PC

产品都是比较低端的，基于 PC 的示

波器难以与传统台式示波器相比拟；

三是比克科技公司的一些好的理念如

始终将用户看着朋友等核心理念没有

让中国用户深切体会到。

所以我们公司将通过加大宣传、

充分利用渠道、并在亚太建立代表处

的方法来解决这些问题。

www.picotech.com

16 WWW.POWERSYSTEMSDESIGNCHINA.COM

封面故事

在高功率需求世界中平衡能源效率和易用性

我们被电动设备包围。我们口袋中的手机、我们工作

中使用的笔记本电脑，我们客厅的电视、供电网络

的服务器，甚至我们车库的电动汽车都需要电力来操作，

推动电源效率更高、较小，而且比以前更便宜。这需要提

高功率密度和最高效率，以负担得起的成本推动设计师寻

找新的和创新的解决方案，易于在广泛的低和高功率应用

中实现，同时满足快速增长和非常苛刻的设计要求。

致力于解决电源系统设计人员面临的挑战的一个问题

是效率。更高的效率意味着产生更少的废热，从而降低了

冷却的要求，使尺寸减少，同时节约能源成本。

发展密集高效的电力系统的起点是合适的拓扑结构

选择。拓扑结构中的核心功率元件的性能通常是最终性能

的关键因素。对于元件制造商，这意味着专注于提高元件

的关键优值（FoM）和提高效率。此外，其他因素会起作

用，包括大小、密度和成本。通孔封装如流行的 TO-220、TO-247 封装的电源开关仍然在广泛使用。然而，半导体

和封装技术的进步使电源类越来越多地使用表面贴装器件

（SMD）。特别是用现代 SMD 元件使历史上阻断 SMD 技

术使用的热管理挑战越来越少。这也有助于减少空间、生

产复杂度和成本。最后，考虑到越来越多的电源设计，一

个针对广泛市场的成功的电源开关的主要特点之一是其易

于设计（易用性）。一个元件必须在不同的应用环境中工作，

在各种条件下表现出良好的效率，要求尽量减少不必要的

设计难度，如尖峰电压或电磁干扰（EMI），并呈现出扎

实的稳定性。

超结概念

1999 年，英飞凌推出了 CoolMOS ™，一种 MOS-FET漏极结构设计理论，打破硅极限线。这种新的超结（SJ）

作者：Stefan Gamerith 博士，产品营销资深专家，TamaraKrappinger，产品营销经理 / 理学硕士

高功率和低功耗应用的通用解决方案

晶体管设计有两个关键特征；主电流路径（n 区）比传统

高压 MOSFET 有更重掺杂，而 p 列是精确尺寸和掺杂平

衡区。

重掺杂的 n 区降低了通态电阻，但具有低得多的阻断

电压能力的副作用。p 列弥补和平衡电流路径，支持高阻

断电压的零净电荷的空间电荷区。

这种创新结构的 SJ MOSFET 允许减少特定区域的电

阻，这反过来又提供传导损耗的好处。CoolMOSTM 技术

的第一代芯片面积的急剧减少和降低了电容和动态损耗。

600 V CoolMOSTMP7 的设计效率

自 1999 年以来，CoolMOS ™ 技术已经经过几代的

积累，英飞凌公司最新产品是 600 V CoolMOSTM P7。这

个最新超结 MOSFET 的改进的最新举措是基于 600 V CoolMOSTM C7 平台，适用于 CoolMOSTMP6 系列的继

承者。瞄准最高效率 / 高性能，CoolMOSTM C7 设计定位

是终极开关性能，而没有任何妥协，所有目标应用包括

图 1 ：常规高压平面 MOSFET 和 SJ MOSFET



PFC 和高压 DC-DC 级，如 LLC。相比之下，600V Cool-MOS ™ P7 平衡了快速开关性能与易用性（如低振铃）要

求，实现了快速和容易的设计，甚至即插即用。它提供了

一个很好的组合功能，使其成为一个适合从低功耗消费设

备到 PC 电源等广泛高功率应用的完美选择，如数据中心、

电信和 EV 充电器。

600V CoolMOSTM P7 以有竞争力的价格提供了效率

和易用性之间的优化平衡。栅极电荷 Qg 和 Eoss 较先前

的 CoolMOSTM 系列降低了 30-60%，最大程度地减少了

驱动和开关损耗。这些特点，结合典型 RDS(on) 使之比

先前的系列整个负载范围优化了效率增益。600V Cool-MOS ™ P7 比市场上同类器件效率提高了 1.5%，MOS-FET 温度降低 4.2。

在硬换向事件期间，600 V CoolMOSTM P7 的体二

极管 LLC 电路可保护器件。该组合提供了一个很宽的

RDS(on) 从 37 mΩ 至 600 mΩ 范围，涵盖了各种表面

安装（SMD）和通孔封装。所有器件具有优异的超过 2 kV（HBM）的 ESD 鲁棒性，其产品 RDS(on) 值高于 100 mΩ，高 ESD 水平由集成的齐纳二极管提供。

考虑到所有这些特点，高效率、功率密度和最小设计

难度和最具竞争力的价格，使 P7 成为了适合开关模式电

源设计广泛应用挑战的下一代完美解决方案。

总结

600V CoolMOSTM P7 的关键特性使它非常适合于广

泛的产品设计，从低功率开关电源到最高功率级别。P7提供了易于使用和快速的低振铃趋势支持设计，可以应用

于 PFC 和 PWM 级。卓越的效率 FoM，特别是低开关损

耗和传导损耗（-50% Eoss、-30% Qg，-20% 关断损耗）

保证了最高的效率，有助于管理电源解决方案的热负载。

600 VCoolMOSTM P7 独特的易用性是仔细选择和集

成栅极电阻的结果。此外，600VCoolMOSTM P7 拥有一

个优异的体二极管耐用性，使其完美适用于硬和软开关应

用（LLC）。整个产品组合出色的 2 kV（HBM）ESD 的鲁

棒性支持最高组装产量。

600 V CoolMOSTM P7 采用九个不同封装 RDS(on)从 37mΩ至 600mΩ。它被设计为一个通用器件，用一个

产品系列解决了广泛的应用。该产品组合包含合格的工业

级以及合格标准等级的器件。这允许设计师根据特定应用

选择完美的器件，最大程度地减少成本。对于高功率密度

解决方案 600 V CoolMOSTM P7 还提供了最佳 RDS(on)和封装组合。600 V CoolMOSTM P7 组合通过 ThinPAK 8x8 封装的 65mΩ器件和 TO220（FP）封装的 60mΩ器

件完成，是高功率应用的理想选择。对于低功耗电源，采

用 SOT223 的 600 V Cool-MOS ™ P7 可以实现更小的

应用占用空间和有成本竞争

力的解决方案，在消费市场

取代实际的DPAK解决方案。

总之，600 V Cool -MOSTM P7 结合了英飞凌最

佳 CoolMOSTM 技术十八年

的超级结 MOSFET 创新，

为今天的市场带来性能、易

用性和价格之间的最佳平衡。

www.infineon.com

图 2 ：CoolMOSTM P7 和竞争对手器件的效率。

图 3 ：CoolMOSTM P7 满足最关键的设计挑战。


电源设计

避免电压轨盲点

在今天的新式电子系统中，了解

电压稳压器的工作状态也许是

最后存在的盲点了，因为人们通常没

有办法直接配置或远程监视关键的工

作参数。而当稳压器输出电压漂移或

在过热情况下，了解这些参数对于

可靠运行通常是至关重要的，必须检

测到这些参数并依据检测结果采取行

动，以防止可能发生的故障事件。

数字电源系统管理 (DPSM) 允许

设计师在原型产生、部署和现场运行

阶段，简化和加速系统特性测试、系

统优化和数据挖掘。在这类系统中采

用 DPSM 方法可监视电压稳压器性

能、报告稳压器的健康状况，以便采

取纠正措施，防止稳压器超出性能规

格范围甚至出现故障。DPSM 允许用

户依据从负载和系统收集到的信息采

取行动，提供以下益处：

更快速上市

• 无需重新设计 PCB 就可更改

电源参数

• 快速进行系统特性测试、系

统优化和数据挖掘

负载级益处

• 随时间和温度变化控制电源

准确度

• 调节裕度以测试 FPGA 容限

• 通过减载提高系统效率

系统级益处

• 使用数字化电路板级电源诊

断方法

作者：Bruce Haug，电源产品部高级产品市场工程师，凌力尔特公司 ( 现隶属 ADI 公司 )

常见的严酷环境。

LTC3886 可配置为双或单输出，

并可叠置为多达 6 个相位，以支持高

达 120A 的负载电流。两、3、4 或 6

相运行的交错时钟相位降低了输入和

输出纹波，从而降低了输入和输出电

容。其串行 I2C 接口使系统设计师和

远程操作人员能够通过命令设定并监

察系统的电源状态和功耗。能够以数

字化方式改变电源参数，可缩短产品

上市时间和宕机时间，因为无需一般

情况下需要对物理硬件、电路或系统

用料的更改。

LTC3886 的两线串行接口允许对

输出进行裕度调节、微调以及按照排

序延迟时间以可设定的转换率使输出

斜坡上升和下降。输入和输出电流及

电压、输出功率、温度、运行时间和

峰值都是可读的。为了评估 LTC3886

和凌力尔特的其他 DPSM 产品，必须

下载获奖的、免费提供且易于使用的

LTpowerPlay® GUI。

这个界面为 DPSM 产品与已有嵌

入式系统和架构、板装控制器 (BMC)

以及智能平台管理接口 (IPMI) 功能

的无缝集成提供了工具。为了简便

易用，尤其是在最早的硬件开发和测

试阶段，很常见的做法是，通过在

PC 上运行的 GUI 和通过一个 USB 至

PMBus 通信转换器工具 ( 常称为加密

狗 ) 连接 DPSM 器件。GUI 可针对功

耗、电压、排序、裕度调节甚至故障

• 监视和确定整个系统的功耗

• 故障管理 / 故障记录

部署益处

• 功耗趋势、检测随时间变化

的波动和变化

• 进行预测性数据分析，最大

限度降低运行成本

• 做出能源管理决策

在开发阶段，通过简单的 PC 连

接对模拟电源进行数字控制尤其有

用，可让系统快速进入正常运行状态。

在有些电路板上，可能有多达 50 个负

载点 (POL) 电压轨，系统设计师要能

够快速方便地监视和调节电源电压、

对电源进行上升 / 下降排序、设定工

作电压限制以及读取如电压、电流和

温度参数，并能够访问详细的故障记

录。在这样的系统中，要保持对电压

轨的严格控制同时实现最高性能，高

准确度是极其重要的。

DPSM 很快在很多系统中得到了

采用，因为这种系统管理能够针对电

源系统提供准确的信息，并能够自主

地控制和检查很多电压。凌力尔特提

供了几种能够实现这类功能的数字电

源产品，不久前推出的 LTC3886 就是

一个例子。

LTC3886 是一款 60V 输入双输出

同步降压型 DPSM 控制器，可产生高

达 13.8V 的输出电压。这种较高的输

入电压非常适合用于在工厂自动化、

工业、医疗、通信和航空电子应用中



日志记录等关键运行参数提供控制和

监视。

既然对于一个系统电路板来说，

有 50 或更多个电源轨并非不常见，

因此这类电路板上通常密集排列着电

子组件，DPSM 电路不可能占据太大

的空间。此外，必须非常容易地使用

并能够控制大量轨。这样的解决方案

必须自主运行，或者与一个系统主处

理器通信，以获得命令、实现控制并

报告遥测信息。

结论

DPSM 为系统设计师提供了一种

工具，使他们能够用简单的 PC 连接

和数字接口控制电源。在开发和调试

阶段，这种能力很宝贵，使设计师能

图 1 ：将 48VIN 转换至 5V/15A 和 12V/15A 的 LTC3886 原理图。

18V 至 48V

故障管理

至/自凌力尔特的其他器件

*为清晰起见，略去了一些细节

PMBus接口

够让系统快速进入正常运行状态，并

能够控制和调节电源电压、极限值和

排序。裕度测试更容易了，因为整个

测试都可以用几条通过 I2C/PMBus 传

送的命令来控制。

DPSM 为用户提供了功耗数据，

允许做出智能能量管理决策，这可以

降低总体功耗。有关电源健康状况的

电源系统数据可以发回给 OEM，从而

有效打开了与 DC/DC 转换器有关的

盲点。可以检测稳压器输出电压随时

间的漂移或过热情况，并进而采取行

动，以防止可能发生的故障事件。如

果电路板被返回，可以回读故障记录，

以决定发生了什么故障、故障发生时

的电路板温和故障发生时间。这些数

据可用来快速确定发生故障的根本原

因，或者确定系统运行时是否超出了

规定的工作限度，或者用来改善未来

产品的设计。就轨数很多的系统和希

望避免电压轨盲点的 OEM 而言，数

字电源系统管理是一种强大的工具。

www.linear.com.cn


便携应用

面向电池供电成像应用的解决方案

在所有领域中，电池供电器件的

便携性正不断增长。现在，随

着智能手机无所不在，人们对更高移

动性的期望不断上升。由于智能手机

芯片成本低、功耗低，电池供电器件

几乎是所有便携式器件的核心。现

在应用处理器、无线调制解调器、摄

像头和显示器等器件正被许多产品采

用，比以往更甚。特别是，范围广泛

的便携式产品应用都采用摄像头和显

示器。但是，随着这些器件进一步向

前推进，偏离智能手机的特定架构，

出现了许多设计挑战。一个问题是摄

像头或显示器与非应用处理器器件的

接口连接。另一个问题是智能手机没

有独特的外设，如热图像传感器或条

形码扫描器。对想要制造便携式产品

和利用某些智能手机芯片的架构师来

说，这些都是难题。问题是，如何应

对这些设计挑战？

为了理解设计挑战，必须熟悉智

能手机和平板的关键部件 ( 图 1)。这

种平台的高生产量可以被其它应用利

用。但是，智能手机芯片在其它产品

中应用如此广泛的原因是什么？智能

手机芯片是理想的开始点，因为其架

构具有实现医疗、工业和其它市场绝

大多数便携式产品之最低功耗和实惠

成本点所需要的许多特征。

正如你看到的那样，核心是应用

处理器 – 功耗低、能力强，支持许多

常见外设接口。许多智能手机的摄像

头和显示屏在嵌入式设计中甚至比处

理器更广泛采用。特别是图像传感器，

非常紧凑、功耗低、质量好。

作者：FPGA/SoC 营销总监 Ted Marena，美高森美

是好的开始点 – 应用处理器驱动显示

屏、连接无线网络调制解调器及连接

板上存储保存图像或视频。但是，应

用处理器不能与大多数热传感器直

接连接。智能图像传感器拥有位于应

智能手机图像传感器通常是便携

式产品的理想产品选择。让我们看几

个产品范例及其特定挑战。首先，看

看手持式工业应用的热图像摄像头设

计。正如前面所述，应用处理器可能

图 1. MIPI 联盟移动系统图。



用处理器上的第二代摄像头串行接

口 (MIPI CSI-2)，但是，热传感器经

常使用 CMOS 并行接口或 LVDS 接

口。可以设计一种低功耗小型 FPGA

将 CMOS 并行接口与 CSI-2 接口桥接，

但是，产生的热量必须非常少，从而

不会扰乱热传感器。此外，应用处理

器的 CSI-2 接口并不设计用于连接像

素，如热传感器那样读取温度。相反，

应用处理器接收彩色像素数据。这种

不匹配意味着必须采用另一种器件来

执行热传感器的图像处理。

低功耗 FPGA 将是一个很好的选

择如果其功耗很低，产生的热量非

常少，能够与应用处理器连接，且总

线速度合适的话。拥有良好吞吐量的

最常见处理器接口是 PCIe 总线。选择

配备 PCIe 且产生的热量不会扰乱热

传感器的低功耗 FPGA 非常重要。好

的选择是基于 IGLOO2 闪存的 FPGA，

这种 FPGA 的功耗比基于 SRAM 的

FPGA 低很多，不会产生较多的热量，

并拥有硬逻辑内置 PCIe Gen2 内核。

此外，这种单芯片 FPGA 的封装规格

非常小，是 11 mm x 11 mm。

在这种应用中，IGLOO2 FPGA

与热传感器连接，执行必要的处理 ( 图

2)。它将温度数据转换为选定调色板

的相应颜色，存储在片上闪存或嵌入

式存储块内。对每一行进行处理，然

后，格式化，通过 PCIe 传输到应用

处理器。图像被接收后，处理器可以

将其传输到显示屏，保存到本地存储

中，或通过无线调制解调器传输出去。

FPGA 和其它智能手机芯片组合，可

以构建面向工业、医疗、军事及其它

市场的出色热摄像头。

我们能够探索的另一个设计范例

是定时摄像头，这种摄像头每秒一次

至每小时一次或甚至每天一次捕捉任

何地点的缓慢变化内容。它是一种便

携式供电器件，必须迅速捕捉和保存

通电和关机之间的图像，以节约能量。

它可以捕捉花的生长、日落、正在施

工的建筑物。由于定时摄像头捕捉这

样的内容，所以它们必须依靠电池运

行数月。

在这种设计中，理想选择是原设

计用于智能手机的图像传感器。另一

方面，应用传感器并非很好的选择。

虽然应用处理器关闭时功耗低，但是，

它们打开时的功耗非常高。此外，它

们返回到极低功耗模式之前的时间是

不确定的，会耗用电池电量。更好的

选择是瞬时通电的低功耗 FPGA，这

种 FPGA 具有 DSP 块执行图像处理，

能够与图像传感器接口 CSI-2 连接。

此外，采用低端微控制器将图像保存

到外部闪存，以及下载到 PC 时管理

USB 接口，功效将更高。因此，基于

闪存的 SmartFusion2 SoC FPGA 是非

常好的选择。它功耗低，瞬时打开，

并包括 Cortex ARM M3 和含 USB OTG

内核的微控制器子系统。SmartFu-

sion2 还拥有内置 DSP 块、足够的逻

辑、嵌入式存储块，能够与图像处理

器 CSI-2 接口直接连接 ( 图 3)。

在此设计中，FPGA 与图像传感

器连接，图像处理在 DSP 块嵌入式存

储器及 FPGA 结构中完成。摄像头一

通电，SmartFusion2 就打开。FPGA

捕捉帧并进行处理，并保存在板上的

闪存中。一旦完成任务，摄像头和

FPGA 迅速断电。虽然这种设计的大

多数功能由 SRAM FPGA 完成，但是，

启动所需的功耗和初始化时间 ( 还有

必须被电池吸收的涌入电流峰值 ) 使

SRAM 技术不那么理想。基于闪存的

SmartFusion2 的静态功耗和总功耗都

非常低，用于这种电池供电设计非常

理想。锦上添花的是，这种器件还拥

有内置 Cortex ARM M3 和 USB OTG

控制器，使保存的图像可以传输到 PC

进行编辑或查看。

便携式产品的趋势很可能将继续

增长。设计人员仅利用智能手机架构

的某些部件时面临的种种挑战可以采

用以下方案应对：一种解决方案是利

用低功耗基于闪存的 FPGA 和基于闪

存的 SoC FPGA。采用这些系统架构，

可以实现众多器件组合，构建最佳便

携式产品。

www.microsemi.com

图 2 热图像摄像头方块图。

图 3 定时摄像头方块图。


医疗电源

医疗界电源与 EMC 共存

从小的机械装置到重要的设备，互

联设备和物联网（I o T）无处不

在，我们看到他们在逐渐改变着我们的

整个生活；产品植入无线电发射呈指数

发展的同时也产生一些其他问题，在干

扰和设备间干扰方面，尤其是在医学应

用中，它可能有严重的后果！

随着产品发送无线电信号的增

加，医疗设备制造商为保证其设备的

安全性，要求变得非常复杂，要么使

用公布的 IEEE 标准，要么有专用协

议，其中许多是都是在非法的频率工

作，在 ISM（工业、科学和医学）或

在 MIC（医疗植入通讯服务）不被其

他设备干扰时找到合适的频率工作。

因此，为了保证医疗应用与无线共存，

世界各地的监管机构都集中精力规范

协议和流程，这就需要从电源厂商在

设计医疗设备电源时含有“无线共存”

的测试并且经过验证。

什么时候不可预测事情会发生？

如果没有可靠的电力设备世界将

停止工作，工业电源在建立强大的电

力系统方面有悠久的历史。工业革新，

提高能源效率 , 以及可靠性和安全性。

随着互联设备在医疗应用中的快速发

展，一些由能源公司获得技术支持，

使他们对无线电干扰非常敏感，而其

他设备甚至可能通过无线电波得到他

们的能量。电源与无线电信号的共存，

这就需要我们不能参考以往的经验，

特别是当医疗设备安在专业医疗环境

以外的时候，如在家里。

随着互联设备和无线传输在医疗

作者：Patrick Le Fèvre，市场营销和通讯部总监，powerbox

所以更换了监控系统。尽管更换了系

统，但它仍然发出警告信号！设备制

造商进行了深入分析，没有发现任何

硬件或软件的问题。巧合的是，一位

护士来访的病人注意到一个奇怪的来

自无线电的噪音，同时监测警报也来

了。进一步调查发现，附近的一个工

业公司使用高能量焊接设备，它有一

个默认的防护；辐射无线电波与传感

器控制回路的相互作用，触发警报。

这个例子可能是传闻但是它调动了医

疗行业重新考虑电磁干扰的积极性，

确保一切工作的安全顺利进行。

医院手术室 - 考虑远程医疗的惊

人的演化 , 包括远程手术的机器人 ,

无线干扰在健康检查应用中已经成为

优选项。

图 1 是一个医院手术室的例子，

环境中的应用中的增加，从 2010 开始，

医疗设备虚假报警案件的数量，随机

故障或失灵的数量显著增长，警告医

学界无线电发射设备与患者的生命是

息息相关的。

在许多情况下的故障报告里，确

切的原因是非常难以查明，直到深入

调查发现无线电干扰的根本原因。在

美国，食品和药物管理局（FDA）在

一个中央数据库“MAUDE”记录故障，

这里就出现越来越多的电磁兼容问题。

当焊接问题变成警报时—一个受

呼吸和心脏问题影响的病人在家里使

用一个非常先进的呼吸机，再加上无

线心电监护。远程医疗中心收到了一

系列的警报，就可以监测到病人的健

康状况。在给病人打电话后，幸运的

是他很好，所有的警报都是误报警，

图 1 ：手术室的连接设备。



一些战略和重要的设备的操作，包括

越来越多的互联设备。

电力信号电缆、输液泵、超声心

动图、麻醉机、生理监测、压力器，

心脏起搏器，时差流量计甚至手机和

寻呼机都会产生的无线电信号，如果

不提高效率像等离子刀都可能会产生

电磁干扰。在这样的环境中，加入物

联网和连接设备的多元化，很明显的

是必须通过程序保证电磁兼容和无线

电干扰，使不可预测的变成可预测的，

这是 IEC 60601-1-2 第四版（2014）所

要解决的。

与 EMC 共存，IEC 60601-1-2 (2014)

为了不同的成员之间密集的工作

和合作的需要，包括电源制造商，国

际电工委员会（IEC）发布的电磁兼容

（EMC）修订的第四版，包含了 IEC

60601-1-2 2014 对医疗设备的要求。

这些修订包含了一些变化，包括新的

抗干扰和更强大的风险分析要求。

考虑到互联设备的数量不断增

长，新的工作频段和医疗设备的不同

部件之间的干扰的风险，修订后的标

准包括提高免疫试验水平，随着辐射

抗扰，磁场抗扰，传导抗扰的范围扩

大，造成静电放电（ESD）水平显著

增加，电压跌落和相位角中断。此外，

增加了免疫测试，它遵循 60601-1-11

（家庭保健的附属标准），对现场来自

RF 无线通信设备的免疫水平明显高于

过去的 RF 辐射免疫水平测试。

第四版的主要目标是确保医疗实

践，旨在挽救生命不受普通的 EMC 的

干扰。通过测试，根据新标准验证和认

证电源，包括附属产品，使产品变得更

加安全，以配合与其他设备的运作。

第四版本更新了什么？

图 2 总结了 IEC 60601-1-2（2007）

第三版和第四版（2014）之间的差异，

虽然主要的变化可以归纳为几点：

使用环境 - 考虑到医疗设备的工

作的环境有可控的，也有接触到不同

的风险的情况，三类已确定。在以前

的第三版的标准，要求是基于设备的。

在目前的第四版，要求是基于设备的

预期用途 / 环境：

• 专业医疗设施环境（医院，医生

办公室…）

• 家庭医疗环境（家庭，养老院，

公共场所…）

• 特殊环境（军事区，重工业区，

高功率医疗设备）

此外，第四版引入了新的定义：

• 预期用途（医疗用途）

• 正常使用（包括医疗使用和运输，

维护，备用）

符合 EMC- EMC 符合性测试和限

制将根据风险和预期用途而定义，而

不是一个设备。依据设备的是工作环

境定义三种测试；医疗设施，在家里，

或者在一个特殊的环境，如军事，重

图 2 ：IEC 60601-1-2 4th 版本变更信息。


医疗电源

工业，或者是高功率医疗设备的医疗领域。所有测试都有“预

期用途”（注：制造商在测试前需要准备测试计划 /风险分析。

第 6.2 条要求 EMC 测试实验室提供 EMC 测试计划）。

特殊环境 - 考虑到非常特殊的环境，设置更高或更低

的抗干扰测试水平，比那些指定的专业医疗保健和家庭环

境可能更合适，在设计阶段，需要与最终用户的密切合作

而定义清楚。

EMC 风险管理 - 风险管理分析将需要从医疗设备，包

括外部电源制造商的状态，分析 EMC 干扰的风险。该测

试包括新的频率和依据不同类别制定的不同级别。

ESD 水平上升 – 产品会做增强干扰试验为了将电磁干

扰的风险降至最低：例如，ESD 测试水平提高到 15kV 大

气和 8kV 接触，传导抗扰度测试的水平现在增加到 6V 的

ISM 频段。

无线距离 – 由于无线设备和辐射信号强度增加了 , 在

一定的频率辐射抗扰度测试水平已经高达 28V ／ m。这

个水平已经高到需要评估产品对常见无线设备干扰的敏感

性。（注：所有产品必须符合新的测试）。

抗干扰水平 – 使用较低的抗干扰水平，它的灵活性就

非常低，附件“E”确定了抗干扰测试水平 , 当产品在特

殊的环境中，它的抗干扰水平应该是可调的。为了协助制

造商准备测试计划，在附录“G”标准中增加了一个指南。

实施

物联网和智能连接设备继续给世界带来风暴，即使在

医疗器械行业，所以最基本的是工业行业要尽快采用新标

准。IEC 标准的 60601-1-2:2014 第四版已经过时了，修订

新产品的符合性的任务将在 2017 年 4 月在美国完成，在

2014 年底，FDA 发出了一份声明，建议设备尽快依据第

四版本的标准进行电磁兼容测试。考虑到医疗区域新的连

接设备的数量，以及不断增长的干扰的风险，据报道，在

新的 510（k）应用中，现在 FDA 要求符合第四版本标准。

在欧洲，第三版的撤回日期预计在 2017-2018 年间。

EN 2018 60601-1-2:2014 版本到 2018 年 12 月 31 日到期。然

而，这个日期的最终确定将在信息发布在欧洲官方杂志之

后，考虑到 FDA 在美国推动快速实施，它可能会提前。在

公布日期后，所有出售给欧盟的医疗器械必须符合新标准。

医疗领域的物联网供电

当给设备供电时 EMC 是非常重要的，但更重要的是

给医疗设备和医疗 IoT 供电，电源制造商开发新技术以减

少 EMI，而不用将最终产品包装重金属机箱里。自足式

EMI 设计的开关电源（图 3 Powerbox EXM30）现在已经投

放市场；各个频段（30 MHz 到 1 GHz）在 15 分贝以下 ,

低于 EN 55011 B 类标准（图 4 EXM30 辐射排放）。当电源

与低功率传感器共存时 EMI 指低很重要，在医学应用中和

降低电磁干扰到几乎没有辐射时，将需要新的技术。

物联网设备在医疗世界正在迅速使用，这就要求电力工

业重新思考无线电干扰和无线电共存的基本原理，这对电源

设计师来说是令人兴奋的，并开辟了惊人的技术创新领域。

参考文献

IEC 60601-1-2:2014

https://webstore.iec.ch/publication/2590

FDA 公认共识标准

http://www.accessdata.fda.gov/scripts/cdrh/cfdocs/cfStandards/detail.

cfm?standard__identification_no=32630

FDA MAUDE 数据库

http://www.accessdata.fda.gov/scripts/cdrh/cfdocs/cfMAUDE/search.CFM

www.prbx.com

图 4 ：EXM30 EMI 辐射曲线在限制内。图 3 ：低 EMI 外接医疗电源 EXM30 到物联网。



如何避免移动设备掉电

随着移动应用处理器和G P U性能

的不断增加，使用降压-升压稳

压器来稳定锂离子电池的电源电压端

子变得越来越重要。降压-升压稳压器

通过在陷波（notching）周期期间提

高供电电压，来防止掉电（一种短暂

断电的情况）。当电池电压较高时，

降压-升压稳压器能够将端子电压步降

至较低水平，以减少下游子系统稳压

器的功率损耗。

本文考察了用于移动设备设计的

典型电源子系统架构，和使用降压 -

升压稳压器的基本原理。我们通过一

些系统效率计算，来说明使用降压 -

升压转换器作为预稳压器的优势，并

显示了高效降压 - 升压稳压器在运行

移动应用时能提供优异的结果。

电源总线：防止电压陷波（掉电）

所有移动设备都有一个共同点，

就是采用电池供电。当发生突发电流

放电时，电池的内阻可能导致端子

上出现不同的电压信号特征（voltage

signature）。内阻值因电池荷电状态而

异，在低荷电状态时最高。当锂离子

电池接近放电结束时（电压约为3.4V），

内阻可能高达 200mΩ。因此，4A 突

发电流会造成端子电压下降 800mV，

进而导致总线电压降至 2.6V。如果目

标 LDO 输出电压为 2.85V，LDO 输入

电压将进入掉电范围，从而发生瞬间

掉电。

移动系统 PMIC 通常使用 20-30

个专用于特定子系统（如蓝牙、

作者：Chuck Wong，瑞萨子公司 Intersil

电压时。

移动系统 PMIC 中的 LDO 具有

1.2V - 3.3V 的输出电压范围。将动态

线路 / 负载瞬态事件也考虑在内的话，

锂离子电池的典型电压范围为 4.35V

到 2.5V，尽管电池电压 VBAT 在大多

数时间维持在 3.7V 左右。大的 LDO

压降会造成过高的效率损失。

当用作 PMIC LDO 的预稳压器

时，降压 - 升压转换器能够对改善总

系统效率和延长续航时间起到重要作

用。开关稳压器在提供电压调节时比

线性稳压器更为高效。首先将电池电

eMMC 内存、微型 SD 内存卡、Wi-

Fi、RF 收发器等）的 LDO。图 1 显示

了一个典型的系统框图和大突发电流

放电条件下的总线电压陷波。

系统效率提升

在移动电源系统中使用降压 - 升

压转换器作为预稳压器的另一个好处

是改善效率。由于具有高电源抑制比

（PSRR），LDO 能提供平滑的电源轨。

但由于 LDO 提供的是线性电压调节，

所以功率损耗可能过高，这种情况出

现在电池充满电且输入电压高于输出

图 1 ：移动电源块框图和总线电压陷波。

移动电源


移动电源

压转换至略高于目标 LDO 阵列的最

高 LDO输出电压（3.3V典型值）。然后，

将降压 - 升压输出设置到 3.4V，为 3.3V

LDO 提供 100mV 余量。无论电池电

压是多少，LDO 的输入电压均为 3.4V。

效率计算示例

下面的例子使用了五个 LDO，每

个都具有 300mA 输出电流，亦即总

输出电流为 1500mA。这些 LDO 的输

出电压范围为 1.7V - 3.3V，平均值为

2.5V。电池电压为 3.8V，降压 - 升压

输出设置为 3.4V，以满足 LDO 阵列

中的 3.3V 最高输出 LDO。最后，如图

3 所示的效率数据测量值，我们对该

条件下的降压 - 升压稳压器使用 93%

的效率。采用二级电源转换架构，总

效率可如下计算。

输入电压等于 3.8V（由 3.8V 电池

直接供电）时的 LDO 效率：

通过 3.4V 输出的预稳压器供电时

的 LDO 效率：

上述例子显示效率增加了 2.5%。

虽然差异看起来并不是很大，但可显

著延长电池运行时间（参见图 5）。

高效率降压 - 升压稳压器

Intersil 的高效率、大电流降压 -

升压稳压器在移动设备中广泛用作预

稳压器。ISL91127 降压 - 升压稳压器

能够在 2.5V 最低电池电压和 3.3V 输出

电压下提供超过 2A 电流，这是同类

产品中最高电流能力。该器件的典型

应用电路如图 2 所示，典型效率曲线

如图 3 所示。

除了提供图 3 所示的高效率电

源转换，ISL91127 还提供卓越的瞬态

响应，以消除输出陷波。图 4 显示

了 ISL91127 对位于输入总线的一个

800mV 线路扰动的线路瞬态响应。顶

部迹线代表具有高突发电流负载的电

池端子电压，底部迹线代表降压 - 升

压输出位置（LDO 在此位置获得电能）

的总线电压。由于其快速瞬态响应，

电池端子电压的陷波效应显著减小。

实时移动应用性能

我们已看到了在移动系统中将

ISL91127 用作预稳压器带来的效率改

善。在此运行时间比较中，我们运行

了两个大电流子系统（Wi-Fi 模块和

SD 卡读卡器）通过 Wi-Fi 传输视频，

以及对 SD 内存卡进行读写操作。记

录并比较了有预稳压器和没有预稳压

器的电池运行时间。在本例中，我们

发现采用降压 - 升压预稳压器的设置，

使运行时间增加了 12% 以上。图 5 显

示了在使用相同的电池运行相同的应

用时，有预稳压器和没有预稳压器的

电池放电比较。

图 2 ：ISL91127 典型应用电路。

图 3 ：ISL91127 降压 - 升压稳压器效率（VOUT=3.3V）。



结论

在移动设备中使用降压 - 升压稳

压器作为预稳压器，是为子系统提供

稳定和调节良好的电压总线的关键因

素。预稳压器能防止由于电池端子上

的总线陷波而引起的瞬间掉电，同

时通过将子系统 LDO 中的电压余量

降到最低，改善系统效率。我们在

上文描述了 Intersil 具有高电流能力

的 ISL91127 降压 - 升压稳压器，如何

为移动设备设计提供高效的电能输送

和快速的线路瞬态响应。了解有关

ISL91127 的更多信息。

www.intersil.com图 5 ：有预稳压器和没有预稳压器的运行时间对比。

图 4 ： ISL91127 线路瞬态响应（顶部迹线 VIN 2V/div，底部迹线 VOUT 0.5V/div）。

C

M

Y

CM

MY

CY

CMY

K

PCIM17 220x307mm eng2.pdf 1 2017/1/13 16:47:43

内容包括：

安森美半导体应对市场趋势推出重点解决方案……

物联网领域的3D手势应用 ……

意法半导体加码电机驱动应用……

过电压保护解决方案……

30

33

37

34

特别报道：

电机/机器人与控制


特别报道：电机/机器人与控制

安森美半导体在慕尼黑上海电子展及Vision China 2017

中国国际机器视觉展览会上分别展示其重点应用于

汽车电子、物联网、电源转换及电机控制，以及机器视

觉等领域的产品及解决方案，包括支持汽车功能电子化的

用于混合动力和电动汽车（HEV-EV）的电源模块、用于

汽车视觉和先进驾驶辅助系统（ADAS）的图像传感器、

先进的汽车照明方案、物联网（IoT）开发套件IDK、采用

全局快门图像传感器的虚拟实境（VR）演示智能家居方

案、针对可穿戴及医疗应用的蓝牙低功耗无线方案、用于

USB PD/Type C/快充Quick Charge的完整的供电方案，以

及Arduino电机驱动模块平台等。

在展会期间举办的媒体交流会上，安森美半导体中

国区应用工程总监吴志民和中国解决方案工程中心（SEC）

高级经理陈立烽介绍了公司最新的业务发展战略，以及汽

车、物联网、电源、工业等领域的市场趋势及重点解决方

案，并就大家关心的市场热点、技术等进行了交流。

关键增长动力

吴志民首先介绍了安森美半导体在半导体行业的领先

地位。他表示，安森美半导体是 2015 年全球市场份额前

20 大非存储器半导体供应商，也是 2015 年电源半导体全

球市场份额的领先者和顶级功率分立器件半导体供应商。

他说，安森美半导体具备以下领域的关键增长动力：

汽车领域 5 年增长率为 4-6%，广泛与全球市场领袖合作；

在高增长领域占有领导地位（LED 照明、ADAS、汽车功

能电子化）；物联网预计 5 年增长率逾 10%，专注的关键

增长领域包括可穿戴、安防楼宇和工业自动化及机器视觉；

电源转换及电机控制预计 5 年增长率为 4-6%，专注的关

键增长领域有云电源、机器人变速驱动器、再生能源。

汽车策略和重点方案

吴志民认为，到 2021 年，汽车电子模块总需求将达

安森美半导体应对市场趋势推出重点解决方案

作者：本刊根据安森美半导体演讲整理

3,390 亿美元，2016 年至 2021 年平均复合增长率为 6.2%

（2.9% 为汽车制造）。在自动驾驶汽车方案方面，安森美

半导体的汽车图像传感器排名第一。其中之一是应用于自

动驾驶的传感器融合，包括用于分类和纹理解析的图像传

感器；用于泊车辅助的超声波传感器；用于移动测量的雷

达传感器。另一个是先进驾驶辅助系统（ADAS），功能包

括自适应巡航控制、先进的照明系统、盲点检测、防撞、

路口交通警报、紧急制动、车道保持系统、追尾预警、环

视、泊车辅助、行人检测、信号检测。还有是符合汽车安

全完整性等级（ASIL）的 ADAS 电源管理 IC，以及针对互

通互联的车载网络，如以太网、FlexRay ™、LIN/CAN。

他介绍说，图像传感器是“自动驾驶的核心”。预计

显示每辆自动汽车可多达 19 颗 CMOS 图像传感器。



据介绍，汽车图像传感器市场

的爆发式增长是由主动安全特性带动

的。安森美半导体占所有汽车传感器

第一位，是领先的 ADAS 供应商，占

70% 的市场份额。此前的业绩包括推

出世界首款汽车专用 CMOS 图像传

感器、世界首款功能性安全（ASIL）

图像传感器；量产 10 款独特的通过

汽车级认证产品；迄今交付超过 1.5

亿颗用于汽车的图像传感器。

吴志民还介绍了下一代汽车方

案和技术，包括 LFM（减少 LED 闪

烁）技术、堆叠晶圆技术（先进算法

和集成有助于提升像素性能，降低功

耗）、全局快门（用于车舱内减少氛

围灯，同类最佳的能效）、BSI 和领先

的制造技术（200mm 和 300mm ；背

照式；先进 uLens 和 CFA）、ASIL（汽

车安全完整性等级，自动驾驶的关键

要求）、SOC 和算法（完整的图像处理、

透视校正、LFM、接口及数据传输）。

作为领先的驾驶员监控方案供

应商，安森美半导体的最佳红外（IR）

响应，可以清楚地看到驾驶员眼睛；

最佳的全局快门能效可在明亮的环境

条件下控制图像。AR0143AT 是一款

采用 LFM 的“Safety Ready”BSI HDR

传感器。其关键特性包括出色的微光

性能：最新的 3.0 微米背照式（BSI）

像素及安森美半导体的 DR -Pix ™技

术提供高灵敏度和低暗电流；140dB

高动态范围：先进的高动态范围捕获

图像超过 120 dB，提供以 30 fps 达

4 重曝光或 40 fps 达 3 重曝光；消除

LED 闪烁：消除高频 LED 闪烁，支持

交通信号阅读（TSR）功能和 LED 前

大灯 / 尾灯检测；支持 ASIL-B，包括

嵌入数据和传感器故障检测特性；汽

车级：-40 至 +105环境温度范围和

完全符合 AEC-Q100。其目标应用有

汽车环视、融合 ADAS+ 视觉、高动

态范围成像和车镜取代。安森美半导

体还有一款完整的方案——模块化汽

它适用于混合动力和电汽车（HEV-

EV）高压 DC-DC、HEV-EV 车载充电器。

另一个双面散热电源模块也体现了安

森美半导体的创新。

工业策略和重点方案

吴志民在介绍工业策略和重点

方案时表示，安森美半导体是高性能

电源转换和电机控制全球领袖之一，

也是领先的工业视觉方案供应商。在

机器视觉 / 智能交通系统（ITS）应

用中，高速图像捕获（达 500 fps 或

更多）可提供高吞吐量，高质量图像

用于准确的分析，图像细节捕获（超

过 5000 万像素），多种分辨率可供选

择，产品生命周期长。

车参考系统（MARS），如下图。

为追随先进前照灯（AFLS）集

成趋势，相同单元目标系统中的 LED

和电子器件组成一个完整的光投影单

元。标准化 LED 光源采用 VBAT 供

电，如灯泡一样易于集成，安装方便。

AFLS LED 驱动器和步进电机控制方

案可在每辆车中安装 6 个安森美半导

体双通道 LED 驱动器和 3 个安森美半

导体步进电机驱动器。

陈立烽介绍了汽车功能电子化

的趋势和相应解决方案。

汽车 SIP® 系列和 DC-DC 模块

FAM65XXXXX 采用紧凑的设计、简化

的 PCB 布局和低 EMI，可简化装配，

集成达4 KV的绝缘层，具有高可靠性。



安森美半导体的 PYTHON 图像

传感器系列可以检测、监控、机器人

导引、运动分析等。广泛的高性能系

列包括从 VGA 至超过 2500 万像素的

10 款器件，仅用两块 PCB 即可支持

所有分辨率。另一款 PYTHON480 图

像传感器适用于机器人视觉、工业自

动化、条码扫描等。它以 120 fps 的

帧率提供 SVGA 分辨率，可以低成本

实现小体积摄像机，保留高成像性能。

而 KAI-47051 图像传感器可用于产线

终端检测、空中侦察。它是最高分辨

率的 IT-CCD 图像传感器（4700 万像

素），具有出色的图像细节、极佳的

图像均匀度和全局快门。此外还有源

于增强 CCD 像素设计的近红外 CCD，

适用于智能交通系统（ITS）/ 车牌识

时表示，2020 年物联网（IoT）将有

500 亿台连接的设备；互联的汽车自

动驾驶将减少油耗及排放；智能楼宇

/ 智能城市及工业 4.0 ；数字电源将增

加功率密度及能效；还有移动医疗。

安森美半导体方案包括：用于物联网

的传感器、MCU/DSP MCU/DSP、电

源管理、互通互联、安防、封装、软件；

用于自动驾驶的传感器、照明、电源、

IVN、电机控制、继电器替代、封装；

用于智能楼宇 / 智能城市及工业 4.0

的传感器、互通互联、MCU/DSP、电

源、安防、软件；增加功率密度及能

效的超结（SJ）/ 氮化镓（GaNGaN）

/ 碳化硅（SiC）FET 及 IGBT、混合模

拟 - 数字电源数字电源、封装、传感器、

安全的无线互通互联；用于移动医疗

的 MCU/DSP、SoC、电源管理、封装。

他还重点介绍了安森美半导体

物联网（IoT）构件块和物联网（IoT）

开发套件 IDK。IDK关键是一站式方案，

通信 + MCU + 传感器 + 致动器 + 电源，

可降低多个供应商管理和策略改变的

风险；即用的示例代码用于几个用例

（简单的和复杂简单的）；经证实的方

案，包括云服务；全面的硬件、软件

和协议支持；平台模块化、可扩展。

另一个是市场首款针对可穿戴

应用的可扩展和灵活的参考设计和开

发套件，兼容AirFuel磁共振无线充电。

此外还介绍了为物联网（IoT）和可

穿戴提供无线功能和超低功耗的行业

最低功耗的蓝牙 5 认证的系统单芯片

（SoC）RSL10。

www.onsemi.cn

别（ANPR）、医疗、安防、农业 / 制图、

军事、科学等。

物联网（IoT）策略和重点方案

陈立烽在介绍全球技术大趋势



物联网（IoT）设备不仅诠释了最新通信技术和云连

接，同时还重新定义了像电灯开关这样问世已逾百

年的老产品。有了IoT，研发人员往往可以为产品增添远

远超出几年前所能想象的额外的新功能。例如，现在只要

一个电灯开关就可以在准备睡觉时关掉家里所有的灯，调

节家里任意一盏灯的灯光颜色和亮度，设置照明方案的自

动执行顺序以及无论是否在家都可通过智能手机对这一切

进行远程控制。然而，IoT设备同时还是嵌入式产品，也

就是说用户无需事先阅读使用手册就可以对它们进行操作

和控制。

挑战和机遇

由 IoT 引发的用户界面（UI）是为用户带来不少裨益

（但不仅限于连接）的一个关键因素。现在客户对 UI 的期

望越来越高，特别是针对嵌入式设备还限定了低功耗、小

尺寸和低成本等要求。要迎合用户期望研发出具有这些嵌

入式需求的时尚 UI 确实是一大挑战，然而应对这一挑战

也是决定一个产品成功的关键要素。21 世纪的电灯开关

会是什么样的呢？我们又该如何充分利用 IoT，而不仅局

限于“连接一切事物”的基本概念呢？

手势或有含义的手部动作，是人类从起源之初就一

直使用的基本交流方法，也是我们日常生活的一部分。我

们只要向上挥手就“开灯”，简单的顺时针旋转来“调亮

灯光”。调暗灯光或关灯无需过多解释了。基于手势的用

户界面是非常直观的。将手势应用于控制将会在消费者可

用性和工业设计方面带来一系列的改进，而且这些都可以

在项目预算范围内实现。

运用电场

Microchip 的 MGC3030/3130 手势控制器提供了真正

的单芯片手势检测，可实现上述功能。这些控制器基于

Microchip GestIC® 专利技术而设计，通过电场来检测人

体手部的动作（见图 1 和图 2）。

由于采用了电容式传感技术，该系统不需要任何照

明，而且这一操作的实现也不需要透镜或是开口。例如，

利用无缝集成的手势检测板，电灯开关可以有一个光滑的

物联网领域的3D手势应用

作者：Andreas Guete，人机界面部全球营销经理，Microchip Technology Inc.

表面；它甚至可以隐藏在石膏板后面，与房间的室内设计

融为一体而不会有破损。

这款手势控制器完全以嵌入式用途为设计宗旨，可

对环境变化作自动校准，备有片上手势检测功能。这一技

术无需主机计算，且配有自动唤醒 / 休眠功能。后者不仅

是满足系统低功耗需求的一个关键因素，而且对用例而言

也是至关重要的。自动唤醒功能提供 7 天 24 小时全天候

的手势检测，实现了永远工作着的用户界面，迎合了我们

对电灯开关的期望。当你的手一靠近电灯开关，自动唤醒

功能就会被触发，在你控制开关之前提前照亮这一区域。

人们往往是在黑暗中使用电灯开关的，因此这是一个非常

有用的特性。

用包括印刷电路板（PCB）在内的任意导电材料制成

电极就能产生电场，实现传感功能。内置的模拟前端，加

上 32 位内核中运行的固件，可以感应到因用户手部动作

图 1 ：GestIC® 技术运用电场来检测手部动作。

图 2 ：手部动作干扰电场时就能检测到手势。

下转第36页



日前，意法半导体（STMicroelectronics，简称ST）在

全国主要城市举办电机控制产品巡展之际，在北京

针对STSPIN电机驱动器举办了媒体交流会。意法半导体

亚太区智能电源、IPAD、保护器件产品部市场和应用总

监David LUCCHETTI首先回顾了STSPIN技术的发展，之后

介绍了几款新推出的产品。会后还展示了ST及其代理商

开发的各种电机应用。

超过 30 年电机驱动开发经验

他表示，意法半导体拥有 20 余年的电机控制设计经

验，是最早发现今天市场趋势的半导体公司之一。其优势

包括自有 BCD 技术、自主生产；最高的质量标准、可靠

的自有供应链；深入的系统和应用知识；广泛且可拓展的

产品阵营，能够驱动任何种类的电机；还有完整且易用的

大众市场生态系统。

随着政府能效法规日益严苛，市场对高集成度、高

能效、高成本效益的解决方案的需求日益提高，高能效和

精准控制是电机控制设计的两大挑战，因此，电机控制设

计人员的工作任务变得更加艰巨。

为顺应市场发展趋势，意法半导体提供一套高成本

效益的高可靠性的创新产品，例如，智能功率模块、单片

电机控制器、先进栅驱动器、高能效快速功率晶体管、防

瞬变电压的交流开关和高性能处理器。这些产品还配备全

套的符合国际标准的软硬件开发工具，面向智能工业、主

要智能家电、无人机等电机控制应用。

意法半导体加码电机驱动应用

作者：本刊根据意法半导体演讲整理

意法半导体的 STSPIN 是宽泛的电机驱动器产品市场

领先的产品家族，具有多功能、可拓展、可靠性高的特点。

简化电池供电物联网硬件设计

David LUCCHETTI 介绍说，去年，针对便携电子技

术在日常生活中的应用日益普及，意法半导体推出了新系

列低功耗微型电机驱动器，让精密先进的电池供电设备变

得更小、便携性更强、续航时间更长。它广泛应用于便携

医疗注射泵和驱动器、个人健身设备、便携 POS 机、迷

你机器人、安全监控设备、精密电动工具、便携式打印机

等电子设备的核心组件的电机。而设计这些产品的电机控

制需要大量与电子工程相关的实际研发知识技能。因此，

在符合设计尺寸和功率预算要求下，在单片上集成逻辑单

元和功率器件，是产品设计人员面临的最大挑战之一。

现在意法半导体新系列微型单片电机驱动器集成了

这些全部功能，符合最严格的便携和穿戴设备的技术需求。

低功耗、小尺寸、高性能，意法半导体新型电机驱动器将

会促进电池供电物联网硬件的广泛应用。

意法半导体新款产品只有 3mm x 3mm 大小，是世界

上最小的单片电机驱动器，并且集成了产品设计人员为目

标市场提供紧凑、轻巧、好用的创新产品所需的全部功能。

新驱动器节省电池电量，工作电压仅为 1.8V，支持

省电设计，待机电流业内最低，不到 80nA，满足电机不

工作时的零功耗状态要求。此外，驱动器可提供 1.3Arms

驱动电流，因此可用于各种应用设计，包括机器人定位系

统、打印机电机、摄像头自动对焦机构、牙刷电机或注射泵。

他表示，事实证明，最新的 STSPIN 单片驱动器可简

化新产品的电机精密控制设计，缩短研发周期。超低功耗

有助于延长电池供电产品的续航时间，让设计人员能够给

便携和移动产品增加高附加值的电动功能。

兼具高性能和简易性的智能电机控制器

David LUCCHETTI 还介绍了去年年底推出的处理性

能强大的智能电机控制单封装芯片组，为的是帮助智能工

业即智能制造或工业 4.0 快速发展。

意法半导体的新 STSPIN32F0 电机控制系统级封装兼

具基于微控制器的电机驱动器的处理性能和灵活性与单颗



芯片的易用性和空间利用率。目标应

用包括智能制造设备、电动工具和散

热风扇，新兴的高端科技产品，例如

无人机、机器人，以及内置高能效电

机的家电，例如高性能便携吸尘器或

空气净化器。

他解释说，工业 4.0 和高端消费

电子系统设计人员需要自由、灵活地

优化电机控制策略，而将中央控制器

的干预降到最低程度的自动化运行则

需要优异的处理性能。STSPIN32F0

利用一个使用便利且空间利用率高的

系统封装满足这些特质需求，利用 ST

独有的功能丰富的 STM32 生态系统的

功率控制固件库和算法，简化智能和

功能丰富的电机精度控制开发任务。

STSPIN32F0 模块在一个 7mm x

7mm QFN 微型封装内整合微控制器

和模拟芯片，提供基于微控制器的电

机驱动器的灵活性和性能与单颗芯片

的便利性、简易性和空间利用率。对

于已经拥有自主开发的电机控制 IP

或打算使用现成的电机控制算法的开

发人员，该解决方案同样具有吸引力。

与其它品牌的基于微控制器的

电机驱动解决方案相比，STSPIN32F0

使开发设计得到大幅简化，功能丰富

的 STM32 生态系统，包括软件工具、

固件库和中间件，尤其是受欢迎的电

机控制算法，例如，矢量控制 (FOC)

和 6 步控制，帮助开发人员简化固件

开发。

面向便携式电池供电物联网硬件

的微型有刷直流电机驱动器

David LUCCHETTI 最后介绍了

意法半导体最近推出的其微型低压

高能效电机驱动器产品组合，推出

面向电池供电的便携和穿戴设备的

STSPIN250 2.6A 有刷直流电机单片驱

动器。

新驱动器芯片在一个能够节省

便携设备空间的 3mm x 3mm 微型封

装内，集成一个功率 MOSFET 全桥

和一个关断时间固定的 PWM 电流控

制器。功率级的低导通电阻 ( 上桥臂

+ 下桥臂总共 200mΩ) 和市场上最低

的待机功耗（小于 80nA）有助于最

大限度延长便携设备电池续航时间，

降低机壳温度。10V 到 1.8V 工作电压

让设计人员可以选择单锂电池电源。

高性能、成本效益与可靠性兼

备，有刷直流电机被广泛用于各种电

子产品设备。STSPIN250 的高输出电

流适用于中低功率设备，例如便携打

印机、POS 支付终端机、消费电子设

备、电动阀门、电动门锁、电子玩具，

以及注射泵、电动牙刷等医疗保健产

品。新驱动器还内置全面的保护功能，

包括欠压锁保护 (UVLO), 非耗散过流



保护、短路保护和过热关断。

STSPIN250 是意法半导体去

年针对便携和电池供电设备推出

的 STSPIN220 步进电机驱动器，

STSPIN230 三相无刷电机驱动器、

STSPIN240 1.3A 有刷直流电机驱动器

三款单片低压驱动器的后续产品。现

在 STSPIN 产品家族让设计人员能够

为便携设备最常用的电机类型选择尺

寸紧凑、使用简便的高能效驱动器，

推动物联网硬件广泛应用。

David LUCCHETTI 总结道，作

为全球领先的电机驱动芯片厂商，ST

对系统和应用知识的深入了解，可

提供快速有效的服务，为大众市场

提供全面的、完善的生态系统。其

STSPIN 已成为全球销售量最大的电

机驱动产品家族，广泛和可拓展的产

品阵营，覆盖各种类型的电机。

www.st.com

而产生的任意电场变化并进行相关处理，从而识别出

相应手势并提供用户手部的 X-Y-Z 坐标信息。这个内置的模

拟和数字噪声滤波功能从根本上保障了手势检测的可靠性。

即使是动态的、不断变化的环境也不会对该系统造成影响。

该系列的所有控制器产品均通过 I2C 连接至一个可

选主机。手势信息就这样被传送到主机，有了这个简单的

拓扑结构（见图 3），控制器可以快速集成至任意一个设备。

此外，它们对主机的需求降至最低，手势端口还支

持无主机使用。凭借这个手势端口功能，特定的手势可以

轻松映射到可配置输入 / 输出接口。这样，产品开发过程

中根本无需进行软件开发，即可实现基于手势的用户界面，

从而大大加快产品上市。采用 GestIC 技术的设计工作借

助图形用户界面（GUI）来完成，可以定制行为，选择对

应的手势，并且将有关设置和时序信息传递给应用。

Microchip 的手势控制器可提供一系列强大的功能，

涵盖了 3D手势以及触摸和接近检测。根据X-Y-Z坐标信息，

可增加实时跟踪自由空间运动的功能。

结论

GestIC 技术支持多样化的、强大的手势功能。这种

UI 方式的优势体现于各种家庭自动化应用，包括但不限于

室内照明、音频、采暖、空调、窗户、百叶窗和防晒系统

等用例。而可以检测随意手势的功能则成功实现了接听 /

拒接电话来电的操作，有效降低了驾驶员行车时分心的情

况。仅凭一个简单的手部动作即可令无线音箱快进播放下

一首曲目，而一个旋转动作就能调节音量高低。当人们能

选择以无需接触任何物体的方式来实现坐便器冲水操作的

时候，我们才会知道嵌入式手势感应的时代真正到来了（而

目前的冲水感应器仅仅只能检测到运动而非精确的动作）。

注：GestIC 为 Microchip Technology Inc. 在美国及其

他国家或地区的注册商标。在此提及的所有其他商标均为

各持有公司所有。

www.microchip.com

图 4 ：MGC3030 3D 手势控制器。

图 3 ：采用 MGC3030 3D 手势控制器的 GestIC® 拓扑结构。

上接第33页



智能恒温器、门禁控制和防盗报

警系统等在智能建筑和智能家

居应用已逐步成为建筑管理系统的

标准配置。在这些应用中，火灾报

警系统显得尤其重要，因

为该系统关系到人身和财

产安全。为保障火灾报警

系统的可靠性，T D K集团

推出一系列爱普科斯（EP-

COS）关键元件，其中最

重要的莫过于过电压保护

解决方案。

写字楼、酒店、机场、

商场均为人群大量流动的

建筑场所，因此必须配备

自动火灾报警系统。该系

统是由传感器、执行器、

电源和数据传输单元所组

成的复杂系统。一般而言，

每个火灾探测器都能通过

网络链接到控制器。

根据建筑结构和布局

的不同，我们采用环形和

星形网络拓扑结构。控制

器执行两项具体任务：定

期扫描安装设备，如果随

后发现探测器已启动，控

制器必须触发包括建筑物

内所有的声音和可视化报

警装置执行必要的动作，

关闭防火门，以及通过

LAN 或移动通信网络执行

消防服务。

例如，火灾报警系统

过电压保护解决方案

作者：爱普科斯公司 • TDK 集团成员

适的供电电压。除火灾探测器外，运

动探测器和玻璃破碎传感器也必须集

成到该系统中。图 1 显示了火灾报警

系统的基本结构。

可通过 24V 电源供电。由于系统在电

源发生故障时仍然需要继续工作，因

此火灾报警系统电源集成了 UPS，即

使发生长时间断电，系统也能确保合

图1：火灾报警系统结构，其中火灾探测器网络采用双环拓扑结构。此外，声音报警装置（扩音器）还能在星形网络拓扑结构中运行。

图2：在火灾探测器内部，微控制器（3.3V）、红外发射器和接收器（10V）通过电源总线（24V）供电。



• 火灾探测器采用不同的传感器技

术，具体技术取决于其应用需求：

探测烟雾的光学传感器

• 检测温升的温度传感器探测 CO

和 CO 的气体传感器

图 2 显示了带光学传感器的火灾

探测器的原理框图。

严苛的过压保护要求

由于工作环境的复杂性，火灾报

警系统需要应对各种过电压现象，如

数据和电源电缆产生过电压 . 电源线

和信号线都会受到过压影响。由于系

统电缆较长，具有多种耦合情形由，

过电压问题更加严重。图 3 概述了可

能存在的过电压类型。

TDK 集团生产的爱普科斯（EP-

COS）压敏电阻适用于各种过电压类型。

不过这里必须区分单片式和叠层式。

单片式压敏电阻专为高电压和

大电流而设计，因此适用于电源输入

端。除传统的片状压敏电阻，爱普科

斯（EPCOS）

ThermoFuse ™压敏电阻的 T14

和 T20 系列特别适用于与安全相关的

应用。其工作电压为 130 VRMS 至 1000

VRMS，抗浪涌电流能力可高达 10,000

A (8/20 μs)。

如果 ThermoFuse 压敏电阻过

热，集成熔丝会将压敏电阻与网络隔

离，防止印制电路板上出现任何着火

现象，或损坏位于压敏电阻附近的元

件。熔丝和压敏电阻安装在塑料外壳

的内部，并且与压敏电阻的涂层类似，

采用阻燃性材料制成。

这些元件具有三个接头：两个用

于电力电缆，一个用于监测输出，例

如可通过该监测输出，经由 LED 显

示元件的状态。为便于更换，这些压

敏电阻可采用印制电路板端子进行安

装。

对火灾报警系统电源总线以及

火灾探测器本身而言，CTVS 浪涌保

护系列的多层压敏电阻适用于参考

IEC610004-5 标准定义的浪涌测试。

由于采用多层设计，CTVS 能提供满

足需求的各种额定电压的产品。封装

尺寸为 0805 至 2220 的表面贴装元件

专为 8/20μs（4kV）或 10/700μs（2kV）

的脉冲电流而设计，其抗浪涌电流

能力可高达 6000A，并且能承受高

达 15J 的冲击能量。这些元件适用于

IEC610004-2Level4 的 ESD 防护要求，

并且能提供高达 30kV 的可靠保护。

与其它保护元件技术（如 TVS

二极管）不同，爱普科斯（EPCOS）

CTVS 压敏电阻在温度高达 150时都

不会出现性能降额。

根据安全系统制造商对某些元

件的特定要求，CTVS 系列的相关类

型产品已经通过了 UL1449（文档编

号 E481997）认证。

同一类压敏电阻适用于各种电

压等级采用光学传感器的火灾探测器

需要提供额外的内部供电电压等级：

红外发射器和接收器为 10V，微控制

器为 3.3V。图 5 显示了在火灾探测器

内部生成不同电压等级的可能电路

图。

静电放电 IEC610004-2

雷电冲击电压 IEC610004-5

电压突变，EFT（电快速瞬变） IEC610004-4

感性负载切换 ISO7637-2

TOV（暂时过电压）无标准

图3：根据电压等级、持续时间和原因，过电压会有所不同。可采取多种相应的测量波形和标准对过电压进行测量。

图4：防止过热的ThermoFuse系列压敏电阻。此外，元件状态可通过监测输出端进行持续监测。



通过 24V 直流母线供电的输入

端必须始终使用压敏电阻（CTSV1）

进行过压防护。CTVS 浪涌电压保护

系列的 CT2220K30G 爱普科斯（EP-

COS）表明贴装型（SMD）多层压敏

电阻可实现该目的，其最大直流电

压为 38V，耐冲击电流设计为 1200A

（8/20μs）。该压敏电阻应尽可能靠

近接线端子安装。并联的 C1 投切电

容器（如 TDKMLCC）可抑制高频干

扰。根据总线电压或冲击电压的要求，

TDK 集团的产品系列还包括许多其它

可用于输入端的多层压敏电阻。

包含 Q1、R1 和 D1 在内的电路

构成了输出电压为 10V 的电压控制

器。为提高安全性，CT0402S11ACCG

爱普科斯（EPCOS）压敏电阻与齐纳

二极管（D1）并联 , 当二极管故障时

压敏电阻可以导通以防止 Q1 基极处

出现过电压。10V 稳压输出端通过另

外一个压敏电阻（CTVS3）提供保护。

另外，陶瓷电容器 C2 和 C3 用于稳

压和噪声抑制。而 LDO 控制器产生

的微控制器电压可通过 CDS2C05GTA

压敏电阻（CTSV4）进行保护。

爱普科斯（EPCOS）CTVS 浪

涌保护系列的关键数据

VRMS [V]: 30-115

VDC [V]: 38-150

Isurge （8/20μs）[A]: 80-6000

Wmax [J]: 0.3-15

尺寸（EIA） 0805-2220

除电源线缆，还需要对数据电

缆进行保护，因为静电（ESD）会对

接口造成严重的损坏。鉴于此，TDK

集团推出爱普科斯（EPCOS）CeraDi-

ode® 高速数据线系列，为客户提供

出色的保护。由于该系列产品的电容

值低至 0.6pF（具体视型号而定），信

号的完整性不会受到任何影响。除常

规单路器件，还有阵列类产品，比

如最多适用四路数据线的阵列产品。

该产品另外一个引人注目的技术特

点是 CeraDiodes 的响应时间极短，

≤0.5ns。

通过 PTC 热敏电阻提供短路保

护由于所有的火灾探测器并联再电源

总线上，因此单个设备的短路可能会

导致整个线路部分的瘫痪。为防止这

种情况发生，每个火灾探测器必须配

备相应的保险丝。PTC 热敏电阻特别

适合于该任务，因为它们能作为自恢

复保险丝。其功能原理是：当热敏电

阻处于低温（室温）状态下，它保持

低阻态。如果遇到短路情况，即出现

明显高于指定最大值的电流，则 PTC

热敏电阻将会发热，并立即切换到高

阻抗状态。这能将电流限制到安全水

平内。一旦短路原因被排除，PTC 热

敏电阻将重新冷却并返回其低阻抗状

态。B59873C0120A570 爱普科斯（EP-

COS）PTC 在 25时的最大负载电流

为 90mA，非常适合火灾探测器。

各种火灾报警系统元件

除过电压保护解决方案外，其它

的爱普科斯（EPCOS）和 TDK 元件

系列也适用于火灾报警系统。这些元

件包括电感和陶瓷、薄膜和铝电解电

容器，以及 NTC 热敏电阻。除此以外，

NTC 热敏电阻还能根据其热工作原理

而制造，以满足火灾探测器的应用。

www.epcos-china.com

图5：通过10V分立式解决方案和3.3VLDO（线性调压器）在火灾探测器内部生成不同的电压等级。此处使用四个压敏电阻以防止过电压。


绿色视点

首款集成2D GPU和集成DDR2存储器的MCU实现图形功能突破

日前，Microchip Technology Inc.（美国微芯科技公

司）宣布推出32位PIC32MZ DA单片机（MCU）系

列，这是业界首款具有集成2D图形处理单元（GPU）和

高达32 MB集成DDR2存储器的MCU。在媒体见面会上，

MCU32资深产品营销经理Bill Hutchings表示，对于希望继

续使用熟悉的MCU设计环境的客户而言，PIC32MZ DA系

列填补了MCU和微处理器单元（MPU）之间的图形性能

差距。

图形方面的创新

PIC32MZ DA 系列是 Microchip 推出的第一款具有高

性能图形功能的 PIC32 MCU 系列，在图形方面实现了创新。

Bill Hutchings 介绍说，新产品采用业界领先的三层图形控

制器，能够驱动 24 位彩色 SVGA 显示屏，利用丰富的色

彩和大型格式展现吸引眼球的显示；业界唯一的完全 2D

图形处理单元（GPU）可以实现之前仅在 MPU 中实现的

图形功能；业界唯一的 32 MB 集成 DRAM 提供扩展存储

容量，既降低了系统复杂性，又节省成本，可选 128 MB

外部 DRAM ；最新的 MPLAB® Harmony 更新版本提供的

工具和软件可在易于使用的 Microchip PIC32 MCU 中驱动

类 MPU 的图形性能。

他说，MPU 的特性结合了 MCU 的简单，3 层图形控

制器能够驱动 24 位彩色 SXGA 显示屏；还有高性能 2D 图

形处理单元（GPU）、32 MB 集成 DDR2 DRAM 或可访问

外部 128 MB DRAM，以及最大 2 MB 闪存和 640 KB RAM、

18 Msps 的 12 位 ADC；功能齐备的带随机数发生器（RNG）

的硬件加密引擎可对数据加密 / 解密并进行身份验证。

据 Bill Hutchings 介绍，PIC32MZ DA 图形 LCD 控制

器（GLCD）是一个多层构图显示处理器内核，其主要特

性包括：业界领先的三个独立的构图层；最高 24 位颜色

深度和多种输入和输出格式；全局调色板查找表（CLUT）

支持 256 色；集成的 DMA 控制器减免 CPU 负荷；支持裁

剪、旋转、透明；可通过 MPLAB® Harmony 软件框架访问。

图形处理器使开发人员能够设计 GUI 特性，而这些特性原

先的 MCU 是无法实现的。

存储方面的创新

Bill Hutchings 认为，存储容量在图形应用中至关重要。

他说，业内首创的在 MCU 中集成的 DDR2 存储器不但将

日益复杂的通信协议栈和算法的吞吐率提高了 2 倍，而且

还增大了图形缓冲和 / 或存储空间。其结果是，帮助客户

在竞争激励的通信控制市场中推出引人注目、易于使用的

解决方案，而无需增加产品型号。

采用业界容量最大的集成存储器，使这些 MCU 满足

了设计人员对应用存储空间的需求，其存储速度是市场

上其他任何存储器的两倍。PIC32MZ DA MCU 和 MPLAB

Harmony 相结合后，业界的图形设计比以前简单多了。

Bill Hutchings 强调了集成 DRAM 的好处，采用外部

DRAMPCB 成本往往更高，而集成的 DRAM 节省成本，降

低了风险，芯片内堆叠 DDR2 DRAM 使电路板层数更少，

极大地减少了系统成本。另外，代码和数据更为安全，因

为它们在存储器与系统内其他组件之间传输。同时也大大

降低了系统复杂度，进而节省系统成本；还能设计更为小

巧，能够实现功能丰富、令人喜爱的终端产品。其他好处

包括：芯片内堆叠 DDR2 DRAM 所存储和管理的元件更少，

节省了物流成本；也降低了贴装的生产成本；高度集成，

减少了 EMI 问题。

Bill Hutchings 最后介绍说，MPLAB® Harmony 工具

和支持，可简化 24 位彩色大屏幕的图形设计。借助使用

方便的单片机（MCU）资源和工具（包括 MPLAB® 集成

开发环境（IDE）和 MPLAB Harmony 集成软件框架），提

高其应用的颜色分辨率和显示尺寸（最大 12 英寸）。可以

实现的目标应用包括：烹饪系统、门禁控制、商用苏打 /

制冰机、医疗控制、病患监控设备、消防控制器、标签打

印机（条码）、白色家电、自动售货机、家居自动化、恒

温器、户外导航系统、工业应用中的 HMI、音频会议系统，

以及扩展坞。


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eGaN® 是Efficient Power Conversion Corporation宜普电源转换公司的注册商标。

Part

VGS (Max)

ID (Pulsed)

RDS(on) (Max)

Half-Bridge Development Board

EPC2020 60 V 470 A 2.2 mΩ EPC9033

EPC2021 80 V 420 A 2.5 mΩ EPC9034

EPC2022 100 V 360 A 3.2 mΩ EPC9035

EPC2023 30 V 590 A 1.3 mΩ EPC9031

EPC2024 40 V 550 A 1.5 mΩ EPC9032

Part

FPO

器件型号 VDS 配置

5 VGS 时的 RDS(on) 最大值 (mΩ)

QG 典型值

(nC)

QRR (nC)

ID (脉冲) (A)

半桥式开发板

EPC2100 30 V 双路不对称

8 (Q1) 2 (Q2)

3.5 15 0 100

400 EPC9059

EPC2102 60 V 双路 4.4 6.8 0 215 EPC9038


11.5 (Q1) 2.7 (Q2)

2.7 12 0 80

350 EPC9037

EPC2103 80 V 双路 5.5 6.5 0 195 EPC9039


14.5 (Q1) 3.5 (Q2)

2.5 10 0 75

320 EPC9041

EPC2104 100 V 双路 6.3 7 0 165 EPC9040

7.1 mm 12.4 mm

13.8 mm7.2 mm

工作在5 MHz、输出电流为20 A的

两相eGaN集成电路

工作在1 MHz、输出电流为20 A的单相MOSFET器件

特别报道：电机 pg29 - powersystemsdesign.com · 智能家居、互联汽车...

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