技术
电动机(Motor)是把电能转换成机械能的一种设备,自从法拉第发明了第一台电动机以来,我们的生活中已处处离不开这种设备了。
如今,汽车正在从机械式为主向电为主导的设备迅速转变,电机在汽车上的使用也越来越广,很多人可能猜不出自己的汽车上到底装了多少个电机,下面的介绍会帮助你去发现车内的电机。
<strong>汽车中的电机应用</strong>
想知道汽车中的电机在哪里,电动座椅是找到它的理想之地。在经济型汽车中,电机一般提供前后调整和靠背倾斜功能。在高级轿车中,电动机可以控制高度调节,例如,座椅底部坐垫倾斜,腰部支撑,头枕调节和坐垫稳固性等这些功能都可以离不开电机。其他使用电机的座椅功能,包括动力座椅折叠和后排座椅的动力装载。
汽车中半导体器件主要是三大类:传感器,MCU和功率半导体。其中,功率半导体主要运用在动力控制系统、照明系统、燃油喷射、底盘安全等系统当中。并且,随着汽车电动化、智能化、舒适化趋势带来汽车中单机功率半导体价值量提升,共同驱动汽车对功率半导体的需求,未来3~5年增速约为8%。
汽车功率半导体涵盖的范围很宽,从高、低压MOSFET、到带有集成保护电路和诊断功能的高边、低边和桥式开关、电源调整IC,一直到用于ABS和安全气囊等安全系统的高集成ASIC。
汽车制造商希望车载电子系统能在尽可能小的空间大幅提高能源效率。高边开关是模拟电路和强劲的负载/输出驱动器的高效集成,能够提高系统效率,节约成本,他们于微控制器在一起为各种负载如马达,照明,传动器等等提供必要的保护和控制。
21个特殊功能寄存器(52系列是26个)不连续地分布在128个字节的SFR存储空间中,地址空间为80H-FFH。在这片SFR空间中,包含有128个位地址空间,地址也是80H-FFH,但只有83个有效位地址,可对11个特殊功能寄存器的某些位做寻址操作(这里介绍一个技巧:其地址能被8整除的都可以位寻址)。
在51单片机内部有一个CPU用来运算、控制,有四个并行I/O口,分别是P0、P1、P2、P3。有ROM用来存放程序,有RAM用来存放中间结果;此外还有定时/计数器,串行I/O口,中断系统,以及一个内部的时钟电路。在单片机中有一些独立的存储单元是用来控制这些器件的,被称之为特殊功能寄存器(SFR)。这样的特殊功能寄存器51单片机共有21个,并且都是可寻址的列表如下(其中带*号的为52系列所增加的特殊功能寄存器):
<strong><font color="#FF0000">作者:Phil Hipol 贸泽电子</font> </strong>
近些年来涌现出许多可穿戴技术产品,它们集成了很多智能功能,比如智能手表、各种材质的服装面料甚至在人皮肤下植入一些芯片。这些可穿戴技术产品还能够接入计算机网络,使数据能够在网络和不同设备之间进行交换,然后进行分析处理。可穿戴技术使得智能手机和智能手表等产品获得了市场的欢迎,这些系统使计算机、无线网络、通信设备以及各种微型传感器集成在一起,而且还支持移动通信、人体活动监测(比如健身、睡眠)、生物指标测量(比如心率、体温和耗氧量)、导航以及等地理定位等功能。
iCoupler®数字隔离器集成了隔离功率器件,它采用隔离式DC-DC转换器,能够在125 MHz至200MHz的频率范围内切换大的电流。在这些高频率下工作可能会增加对电磁辐射和传导噪声的担心。ADI公司的AN-0971应用笔记为isoPower器件辐射控制提供了电路辐射降低和布局指南。实践证明,通过电路优化(降低负载电流和电源电压)和使用跨隔离栅拼接电容(通过PCB内层电容实现),可把峰值辐射降低25dB以上。
倘若设计中具有多个isoPower器件并且布局非常密集,情况又将如何?是否仍然能够明显降低辐射?本笔记将针对此类情况提供一些一般指导原则。
<strong>一、纹波与噪声</strong>
1、纹波
开关电源的输出并不是真正恒定的,输出存在着周期性的抖动,这些抖动看上去就和水纹一样,称为纹波。纹波可以是电压或电流纹波。
通常用2个参数来描述纹波:
1)最大纹波电压:纹波的峰峰值。
2)纹波系数:交流分量的有效值与直流分量之比。
这里所说的“噪声对策”是指针对“开关电源”噪声的对策。
<strong>噪声对策和产品开发阶段</strong>
在介绍噪声对策步骤之前,先来了解一下从产品的设计/开发到量产的过程中,应该在哪些阶段采取噪声对策。
下图是相对于设计/开发、评估、量产的时间轴,采取噪声对策的灵活性(即可以采取的对策的选项多少)以及对策所需成本的示意图。纵轴可以理解为越往上越“高”。
由图可见,随着开发进程的推进,可使用的噪声对策技术和手段越来越有限,对策成本也越来越高。开始量产后发现噪声问题,想采取对策,但无奈产品已成型,束手无策,最终只能变更PCB板等等,这样的事情谁也不希望发生。
从本文开始进入新篇章“噪声对策”。这里所说的“噪声对策”是指针对“开关电源”噪声的对策。不过基础部分和思路与一般噪声是相通的。新篇章的第1篇将介绍“噪声对策的步骤”。
<strong>噪声对策和产品开发阶段</strong>
在介绍噪声对策步骤之前,先来了解一下从产品的设计/开发到量产的过程中,应该在哪些阶段采取噪声对策。
右图是相对于设计/开发、评估、量产的时间轴,采取噪声对策的灵活性(即可以采取的对策的选项多少)以及对策所需成本的示意图。纵轴可以理解为越往上越“高”。
由图可见,随着开发进程的推进,可使用的噪声对策技术和手段越来越有限,对策成本也越来越高。开始量产后发现噪声问题,想采取对策,但无奈产品已成型,束手无策,最终只能变更PCB板...等等,这样的事情谁也不希望发生。
<strong><font color="#FF0000">作者: Charles Byers</font> </strong>
在过去几十年的时间里,摄像机的价格下降了三个数量级,在20世纪90年代一台反应灵敏的全高清摄像机要花费数千美元,但是现在你只需要花费5美元左右就可以买到类似的高清摄像机,它们的模组甚至比一块糖还要小。如果目前售价在500美元的高清视频投影机也经历这样的发展,未来的情况会怎样呢?我们可以把这些便宜的小型投影机放置在哪里?如何使用大量并行的投影机阵列?会产生哪些新的服务?下面让我们大胆猜一下一些可能性。
作为工作于开关状态的能量转换装置,开关电源的电压、电流变化率很高,产生的干扰强度较大;干扰源主要集中在功率开关期间以及与之相连的散热器和高平变压器,相对于数字电路干扰源的位置较为清楚;开关频率不高(从几十KHz和几MHz),主要的干扰形式是传导干扰和近场干扰;而印刷线路板(PCB)走线通常采用手工布线,随意性更大,这样PCB分布参数提取难度加大,同时近场干扰估算也更困难。
<strong>1MHz以内</strong>
以差模干扰为主,增大X电容就可解决。
<strong>1MHz---5MHz</strong>
<strong><font color="#FF0000">作者:Paul Golata 贸泽电子</font> </strong>
人类是充满智慧的,所以我们发明了能够为自己提供照明的装置。在世界各地大大小小的城市、城镇和村庄,人们利用自己创造的照明设备把黑暗的地方照亮。我们所处的文明社会各个方面都有着千丝万缕的联系,这是一种社会秩序,推动着社会向前发展。这些照明设备能够将各个地方照亮,为我们提供一个更加光明的未来。
在中国政府大力对新能源汽车进行补贴动作扶持下,中国新能源汽车及其上下游产业快速发展,目前中国新能源汽车产销量6年复合增长率均超过200%,2018年新能源汽车产销量双双突破100万!据公安部统计信息显示,截至2018年底,中国国内新能源汽车保有量261万辆(全球电动车保有量500万左右),占中国汽车总量的1.09%,与2017年相比,增加107万辆,增长70.00%。从统计情况看,近五年新能源汽车保有量年均增加50万辆,呈加快增长趋势。而中汽协预测,2019年新能源汽车销量将在160万辆!这样的规模和增速在全球领先!
在此介绍的基于运放的电流检测电路并不新鲜,它的应用已有些时日,但很少有关于电路本身的讨论。在相关应用中它被非正式地命名为“电流驱动”电路,所以我们现在也这样说。让我们首先探究其基本概念,它是一个运算放大器和MOSFET电流源(注意,如果您不介意基极电流会导致1%左右的误差,也可以使用双极晶体管)。图1A显示了一个基本的运算放大器电流源电路。把它垂直翻转,这样我们可在图1B中做高边电流检测,在图1C中重新绘制,来描绘我们将如何使用分流电压作为输入电压,图1D是最终的电路。
钟速度的提升加上高频率总线以及更高的接口数据速率使得PC电路板设计的挑战性显著提高。工程师必须超越板上实际逻辑的设计,还要考虑其它可能影响电路的因素,包括电路板的尺寸、环境噪声、功耗和电磁兼容性(EMC)等。硬件工程师应在PC电路板设计阶段解决EMC问题,确保系统不会受到EMC故障的影响。
<strong>良好的接地设计</strong>
低电感接地系统是最大限度减少EMC问题的最重要因素。最大限度地增加PC电路板上的接地面积可降低系统接地电感,进而减少电磁辐射和串扰。串扰可存在于电路板上的任何两条布线之间,取决于互电感和互电容,与布线之间的距离、边缘速率和布线阻抗成正比。
在数字系统中,互电感产生的串扰通常大于互电容产生的串扰。通过增加布线之间的间距或减少到接地层的距离可降低互电感。
开关电源及数字设备由于脉冲电流和电压具有很丰富的高频谐波,因此会产生很强的辐射。电磁干扰包括辐射型(高频)EMI、传导型(低频)EMI,即产生EMC问题主要通过两个途径:一个是空间电磁波干扰的形式;另一个是通过传导的形式。换句话说,产生EMC问题的三个要素是:电磁干扰源、耦合途径、敏感设备。
辐射干扰主要通过壳体和连接线以电磁波形式污染空间电磁环境;传导干扰是通过电源线骚扰公共电网或通过其他端子(如:射频端子,输入端子)影响相连接的设备。
骚扰源------传导、辐射(途径)-----敏感受体
近场耦合IT、AV设备可能的骚扰源
a:FM接收机、TV接收机本机振荡,基波及谐波由高频头、本机振荡电路产生;
b:开关电源的开关脉冲及高次谐波,同步信号方波及高频谐波,行扫描显像电路产生的行、场信号及高频谐波;
<font color="#FF0000">作者:Frederik Dostal</font>
如果需要从低电压生成高电压,可采用升压转换器。它是三种基本开关稳压器拓扑中的一种,仅需两个开关、一个电感以及输入和输出电容。除了升压转换器以外,其他基本拓扑结构还包括降压转换器和反相降压-升压转换器。图1显示了升压转换器的原理图。在导通期间,开关S1闭合,电能存储在线圈L中,电感电流随输入电压与地电位之间的差值线性增加;也就是说,随输入电压而增加,在关断期间,当S1开启且S2闭合时,存储在电感中的电能提供至输出端。电感两端的电压在此时间段内等于输出电压减去输入电压。
<strong>规律一</strong>
EMC费效比关系规律:EMC问题越早考虑、越早解决,费用越小、效果越好。
在新产品研发阶段就进行EMC设计,比等到产品EMC测试不合格才进行改进,费用可以大大节省,效率可以大大提高;反之,效率就会大大降低,费用就会大大增加。
经验告诉我们,在功能设计的同时进行EMC设计,到样板、样机完成则通过EMC测试,是最省时间和最有经济效益的。相反,产品研发阶段不考虑EMC,投产以后发现EMC不合格才进行改进,非但技术上带来很大难度、而且返工必然带来费用和时间的大大浪费,甚至由于涉及到结构设计、PCB设计的缺陷,无法实施改进措施,导致产品不能上市。
<strong>规律二</strong>
LM5036是一款高度集成化的半桥PWM控制器,集成了辅助偏置电源,为电信、数据通信、工业电源转换器提供高功率密度解决方案。LM5036包含使用电压模式控制实现半桥拓扑功率转换器所需的所有功能。该器件适用于隔离式DC-DC转换器的初级侧,输入电压高达100V。与传统半桥及全桥控制器相比,LM5036有着自身不可替代的优势:
(1)、集成辅助偏置电源,为LM5036及初级侧和次级侧元器件供电,无需外部辅助电源,减少电路板尺寸和成本,有助于实现高功率密度和良好的热可靠性。
(2)、增强的预偏置启动性能可实现负载带压启动时,输出电压的单调递增并避免倒灌电流。
(3)、通过脉冲匹配改善了逐周期电流限制,从而在输入电压范围内产生均匀的输出电流限制水平,并且还可以防止变压器饱和。
射频识别(RFID)技术是一种无接触自动识别技术,其基本原理是利用射频信号及其空间耦合、传输特性,实现对静止的或移动中的待识别物品的自动机器识别。
射频识别系统一般由两个部分组成,即电子标签和阅读器。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合,在耦合通道内,根据时序关系,实现能量的传递、数据的交换。发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种