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避免半導體元件燒壞或起火的保險絲、保險絲電阻器
保險絲、保險絲電阻器保險絲、保險絲電阻器的使用方法電流保險絲是最簡單的電路保護元件。保險絲的感化,是在電路因發生短路等毛病而產生異常電流時切斷電路,避免裝置、元件燒壞或引發火災等。保險絲電阻器為電阻器賦予了熔斷特性,電流一旦超過熔斷功率就會斷線,避免半導體元件及電阻器自己燒壞、起火。TF CCP CCFTF 片式保險絲特點避免半導體元件燒壞或起火的保險絲、保險絲電阻器是小型、輕量的二次電路用片狀電流保險絲。根據獨家的結構、製作办法,熔斷特性穩定。能够把佔有面積縮小。內部電阻值低,電壓低落,能够減少電力耗损。適用於小型電子設備的電路配件過電流保護。對應回流焊、波峰焊。契合歐盟RoHS。 CCP 電路保護用元件特點電流過大時,能够疾速地,無菸無熱地切斷電路。利用了金屬電極,端子強度超卓,焊錫附著性優異。外裝模製成形,尺寸精度高,安裝机能優異。端子無鉛品,契合歐盟RoHS。對應回流焊和波峰焊 CCF 片式電流保險絲(抗硫化型)特點由於利用高机能抗硫化质料,因而抗硫化性優異。依據 IEC60127-4。 (7A以下)採用陶瓷本體,機械強度優異。對應回流焊和波峰焊。契合歐盟RoHS。保險絲電阻器適用於電路需求具備必然的電阻值,且期望在發生異常時不發生冒煙、起火而熔斷的部位。其反應普通比電流保險絲慢,因而在需求快速切斷電路時不能利用。引線型電阻器的保險絲電阻器系列 RF73 RF RF26 RF25CC WF保險絲保險絲電阻器一般時的功用電畅通路電阻器異常時(過載時)的功用熔斷熔斷熔斷缘故原由過電流過功率熔斷特性速斷(精確度高)慢斷(有偏向)電流保險絲的利用範例當電路中某個部位發生電源短路等異常時,假如主電源的保險絲肯定熔斷,則只需利用保險絲。可是,假如電路有多個分支,當電流容量小的结尾發生異常時,在主電源部位能够檢測不到。以家用電器為例,以小功率事情的功用電路即便出現異常,主電源的保險絲也不必然會熔斷。這難免會形成部分發熱,而導致冒煙。因而,設計安全電路時,建議在每條分支電路中都插入保險絲之類的安全元件,使任何分支(電源短路和馬達鎖定等)發生異常都不會導致冒煙等情況。TF 結構圖CCP 結構圖 CCF 結構圖  保險絲電阻的利用範例在有些IC推薦電路中,Vcc供電線路插入了電阻,用來限定電流。該電阻與電容器組合,還能去除從電源輸入的雜訊,具有濾波器的感化。(解耦)當這樣的電路因IC毛病等而進入短路模式後,根據供電電壓與電阻值,電阻器能够會在主保護電路起效之前燒壞。在這種情況下,為避免電阻器紅熱、起火,需求利用保險絲電阻器RF RF73。RF 塗層絕緣型保險絲電阻器特點凡是作為電阻發揮功用。對異常時的過載,疾速熔斷,保護電路。阻燃性塗層(相當於UL94 V-0)。契合歐盟RoHS。 RF73 矩形片式保險絲電阻器特點利用時作為電阻發揮功用,異常時疾速熔斷避免破壞電路。和R73系列是统一形狀。是UL1412的安全標準認定品(1J未認定)。對應回流焊、波峰焊。端子無鉛品,契合歐盟RoHS。電極、電阻膜層、玻璃中 所含的鉛玻璃不適用歐盟RoHS指令 避免(電源用)射極輸出器(集電極接地)的振盪射極輸出器的感化是作為緩衝放大器來低落輸出阻抗。但需求留意的是,射極輸出器會發生振盪。假使在設計時沒有注意到振盪,能够會引發EMI惡化等不测毛病。并且,接觸示波器的探針後,振盪現象的狀態會發生改變並截至振盪,或是受溫度影響而未出現振盪,因而在研讨電路的階段常常會被忽視。消弭振盪最有用的步伐,是在電晶體的底座中插入數十Ω~數百Ω的電阻,或是在集電極的電源與接地之間插入合成電容器。射極輸出器的負荷假如為容量性,也简单發生振盪,因而在這種情況下,要給負荷增长串聯電阻。防振盪電阻的電阻值較小,根據電晶體毛病模式的差别,能够會產生大電流。對於輸出部放大器等處理大功率的電路,為了避免電阻器自己冒煙、起火,電阻器建議利用帶保險絲功用的保險絲電阻。RF RF73利用保險絲電阻器時,請充实留意闯入電流的巨细。 用於穩定(電源用)FET操纵的電阻器MOS FET的輸入阻抗高(但在高頻下會因輸入容量而低落),作為能够高速切換的切換元件,被廣泛運用。用作切換元件時,為實現FET的穩定操纵,需求在柵極插入小電阻值的電阻器。電阻值假如過小,在ON或OFF時會產生震顫,導致操纵不穩定;假如過大,切換波形則會出現遲滯。因而要透過觀測波形來確定最佳值。在功率MOS FET的驅動中,柵極電阻與突波電壓、切換損耗亲密相關,感化非常重要,需求加以留意。柵極電阻的電阻值低,在大功率切換電路中,根據功率MOS FET的毛病模式的差别,能够會產生大電流,導致電阻器自己冒煙、起火。在這種情況下,電阻器應該選用帶保險絲功用的保險絲電阻器。RF RF73利用保險絲電阻器時,需求留意闯入電流的巨细。
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根據繞線結構及磁芯材質對電感進行分類
電感器的種類與特點電感器種類繁多,有的勤奋能來稱呼,比方「抗流線圈」、「點火線圈」等,有的像「片式電感器」一樣,用形狀來暗示。一個電感器根據用处差别,會有許多個名稱,而简单形成混亂。上面就從差别的切入點來介紹電感器。根據繞線結構分類繞線電感器                                                          說起線圈,各人最熟习的不外乎彈簧型電感器。                                                                      照片-1 彈簧型電感器 這種電感器基本上是將帶絕緣膜的銅線也就是磁線,卷成像彈簧一樣的螺旋狀,也有纏在塑膠線軸上的類型和间接纏在成型鐵氧體鐵心上的類型。(圖7)圖-8 矩形磁線的结果為了滿足小型化、薄型化的需求,此類電感器已經開發出了許多種繞線結構。此中不乏利用矩形磁線而非圓形的類型。(圖8)云云一來,就消弭了繞線部门的間隙。圈數不异時,銅線的截面積增大,直流電阻則會縮小,銅損也會減少。由此能够製作出高效率的電感器。出於不异的来由,利用銅板替代磁線的類型也早已投入實際利用。疊層電感器與能量服从比拟,高頻電路用電感器更重視小型化和高頻特性,现在已經出現拋棄「纏繞」的思绪,而在薄片和基板上印刷導體金屬的電感器。在由鐵氧體和陶瓷材料延展成薄片狀的生片上,印刷幾分之一圈的電感器。重疊多層即為電感器。隨著生片的薄層化、微細印刷技術、利用導通孔連接層間的技術的進步,製作小型、高電感的電感器成為了能够。(圖9)圖-9 疊層電感器 薄膜電感器與透過網版印刷方法印刷繞線的疊層電感器相對應,利用噴濺度和蒸鍍技術,透過比印刷更薄的金屬皮膜,來构成線圈圖案的電感器,稱為薄膜電感器。透過運用半導體製造技術,供给小型、高精確度的電感器。(圖10)圖-10 薄膜電感器 根據貼裝形態分類有效於流體貼裝的引線型電感器和外表貼裝型(片式電感器)。 根據磁芯材質分類 矽鋼板擅長在低頻帶利用的质料,在商用頻帶(50/60Hz)大量用於電源變壓器、抗流線圈等。在鐵中增加百分之幾的矽,能够提高導磁率,還能低落老化水平。以此為质料進行冷軋,製成厚度為0.05~0.5mm阁下的板狀,再衝壓成E型I型,然後將幾十張重疊在一起利用。為避免渦流形成的損耗,鐵心外表要逐个絕緣。頻率越高,利用的鋼板要越薄。坡莫合金在鐵中增加鎳製成的高導磁率质料稱為坡莫合金。透過調整鎳的含量,初始導磁率和飽和磁通量密度會發生變化,因此適用於低頻訊號用變壓器、抗流線圈等。壓粉磁心由以鉬為主要成分的細顆粒粉末壓制而成,磁阻高於矽鋼板,因而能够縮小渦流形成的損耗。適用於電源線濾波器、開關電源的高頻光滑線圈等。鐵氧體磁心應用廣泛的高頻率用高導磁率质料。主要成分氧化鐵(Fe2O2)與錳、鎂、鎳、鋅等的金屬化合物混淆,經高溫燒結製成。代表性鐵氧體有Mn-Zn類、Ni-Zn類等。空芯不利用磁體作為磁心材料的電感器稱為空心電感器。磁心材料中空(空氣),以及磁心材料利用氧化鋁等非磁體质料的繞線電感器、堆疊非磁性材料片材的疊層電感器、利用非磁性材料基板的薄膜電感器等,都屬於空心電感器。之所以稱為空心電感器,是因為沒有普通所說的磁體鐵心(=空)。 
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根據結構及用处對電阻進行分類
根據結構分類電阻器的分類電阻器能够根據功用、形狀、電阻體材質和用处的組合,劃分红許多種類型。根據功用分類,有嵌入電路中利用的牢固電阻器、用於微調電路的半牢固電阻器、像收音機音量旋鈕一樣改變電阻值的可變電阻器等。根據牢固電阻器的形狀分類,有帶引線的引線型和不帶引線的外表貼裝型。外表貼裝型又可分為矩形和圓筒形。除此之外,根據密封材質分類,還有樹脂模壓型、陶瓷外殼型等。   根據電阻體材質分類,有碳膜、以鎳鉻合金為主體的金屬皮膜、氧化金屬皮膜、氧化金屬與玻璃相結合的金屬釉等皮膜型,以及利用金屬板、金屬線、金屬箔的類型和利用氧化金屬陶瓷的固體型等。         根據其用处,則有電阻值允許偏向和溫度特性精確度高的類型、耐高電壓和突波性強的類型、電阻值隨溫度變化的類型、帶保險絲功用的類型等。利用電阻器時,必須根據目标,在這些組合中進行選擇。 牢固電阻器的特點片式牢固電阻器端子實施了焊接、鍵合或兩者兼顧所需的處理,沒有端子線(引線)的電阻器。根據形狀可分為矩形和圓筒形。根據電阻體的差别质料分類,大抵有以下5種。矩形——①金屬釉膜型、②金屬皮膜型、③金屬板型圓筒形——③碳膜型、④金屬皮膜型此中,金屬釉膜型憑藉本钱、小型化、貼裝作業服从的優勢,佔據了泰半市場,根據統計,金屬釉膜型佔了片式牢固電阻器的9成以上。其小型化趨勢明顯,矩形類型中,1005規格(1.0mm×0.5mm)和0603規格(0.6mm×0.3mm)的應用正在增长,在以手機、智慧型手機為中心的移動通訊領域,0402規格(0.4mm×0.2mm)的採用也有所擴大。矩形片式牢固電阻器大抵可分為厚膜型的金屬釉膜和薄膜型的金屬皮膜,量產中心為厚膜型。厚膜型的安裝性、耐環境性優異,薄膜型則具有電阻值允許偏向小、電阻溫度係數小、電流乐音小等優點。尤其是電阻溫度係數,與厚膜型約為100×10-6/K比拟,薄膜型僅為10×10-6/K阁下,電阻值十分小,并且穩定。矩形片式電阻器有0402、0603、1005、1608、2012、3216等規格,尤其是0603規格,以移動通訊裝置為中心,正在快速增長。1005、1608規格次要應用於消費裝置,1608、2012規格則遭到消費裝置、工業設備、車載裝置等廣泛運用。功率型有3216、3225、5025、6331等規格。圓筒形片式牢固電阻器通稱為MELF的片式電阻器,去掉普通的軸向引線電阻器的引線,兩端的電極安裝了電鍍金屬的電極帽。該產品的特點包罗:外觀呈圓筒形并且利用金屬帽,因而不分正反;電極強度、機械強度優異;結構尺寸精確度高;產品供應、安裝精確度高档。并且,金屬皮膜型還具有電阻值精確度、溫度係數、電流乐音能够達到高品質的特點。網絡電阻器在一張絕緣基板上集成、整合多個電阻元件,將其作為一個電子元件的電阻電路網路,各個元件根據需求互相連接。由具備2個電極的電阻簡單連接而成的稱為陣列,构成電路網路的稱為網路。次要用於數位電路的上拉、下拉電阻。根據形狀能够分為SIP(Single Inline Package)形、DIP(Dual Inline Package)形、扁平封裝形、貼片載體形。過去,在以碳膜電阻器為主的時期,為因應高密度貼裝,SIP型產量快速增长,但隨著貼裝技術轉換為外表貼裝,片式網路電阻器逐漸興起,與SOP(Small Outline Package)形一同成為了當今的支流。片式網路電阻器滿足了高密度貼裝單個片式電阻器的需求,在網路電阻器中產量增長最快。需求以二聯、四聯為中心,3216規格次要應用於工業設備領域,1608規格應用於各類電子裝置,1005、0603規格則應用於手機、電腦、數位相機、數位攝影機等。碳膜牢固電阻器利用碳膜作為電阻元件的牢固電阻器,是最遍及的電阻器,很早便為人們所熟知。根據功率分類,以1/4W產品和1/2W產品居多,1/4W的3.2mm×φ1.9mm規格、1/2W的6.3mm×φ2.85mm規格等小型產品目前為支流,具備優異的耐脈衝性等。作為通用產品,應用範圍廣泛。金屬膜牢固電阻器利用金屬皮膜作為電阻元件的牢固電阻器,電阻值允許偏向、電阻溫度係數和老化水平小,精確度高并且穩定性優異。還具有電流乐音小的特點。主要用途除了通訊、測量裝置等工業設備外,還包罗電腦及其周邊裝置、AV裝置機器等處理微小訊號的電路等。氧化金屬膜牢固電阻器利用氧化金屬皮膜作為電阻元件的牢固電阻器,小型(單位額定功率的體積在電阻器中最小)且耐熱性優異。具有能夠以低成本製造出電阻溫度係數小於功率型金屬皮膜電阻器的產品等特點。是次要應用於電源電路等用处的通用功率型電阻器。繞線牢固電阻器利用金屬電阻線作為電阻元件的牢固電阻器,耐脈衝性、耐熱性特别超卓。并且具有電阻溫度係數小、電流乐音小等特點。但也存在不容易获得高電阻值、繞線結構不適合高頻電路等缺點。次要用作電源電路的闯入電流限定電阻器。另外,低電阻值產品也用於電流檢測等用处。
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電阻器的质料成份與感化
電阻器的基礎何謂電阻器要解答何謂電阻器這個問題,起首要理解「歐姆定律」,這是很重要的。這是理解電阻器的基礎。歐姆定律是指「通過導體的電流與導體兩端的電壓成反比」。假設電壓為E(V:伏特)、電流為I(A:安培),則以下關係建立。                R為比例係數,稱為電阻,電阻的物理量符號為R,電阻值的單位符號為Ω(歐姆;ohm),標記符號以下圖所示。〔電阻器的電路符號〕電阻越大,電流越難通過,電阻越小,電流越简单通過。換言之,電阻器是使通過電路的電流连结牢固,並根據需求進行調整的元件。電阻器還能够用於低落電壓、朋分電壓。因而,電阻器與電容器、電感器(線圈)一樣,都是次要被動元件,是電子電路必不可少的根本元件之一。電阻器的质料身分與感化電阻器根本是由以下4個要素構成。基體:支撐電阻體與端子的部分電阻器的基體最常利用氧化鋁絕緣體。需求根據電阻器的用处,選擇適合的质料(熱傳導率、熱膨脹係數、機械強度等)。電阻體:決定電阻器的根本特性、机能的部分電阻假設有右圖中的物質。截面積[cm2]:S長度[cm]:L物質的固有電阻[Ω・cm]:ρ則該物質的電阻R為R=ρ・L/S [Ω] 端子:使電阻體與基板(電路圖案)等成立電氣、機械連接的部分是施加電壓或電流的部门,電阻器的端子結構和形狀必須根據貼裝办法選擇。為了提高貼裝密度、低落貼裝本钱,外表貼裝元件(SMD)现在已成為支流。外包裝:保護電阻體和基體不受内部空氣和機械應力的影響電阻器結構圖例矩形片式電阻器    引線插入型電阻器(皮膜型) 
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金屬氧化物壓敏電阻器的選擇——KOA
金屬氧化物壓敏電阻器的選擇選擇壓敏電阻器的步驟選擇金屬氧化物壓敏電阻器的根本步驟如Fig.1所示。上面根據根本步驟,通過具體事例來追蹤選擇的流程。Fig.1 選擇壓敏電阻器的根本步驟 事例)電源線的線間雷擊浪湧吸取步伐Fig.2  電路事例電源電壓 VE=200(Vr.m.s.)±10%浪湧電壓 Vs=5(kV)等效浪湧阻抗 ZS=100(Ω)浪湧脉衝寬度 tT=50(μs)負荷耐電壓VP=800(V)浪湧次數 N=104次①確定壓敏電阻器電壓起首根據電路電壓,選擇適當的壓敏電阻器電壓。1)根據電路電壓VE(V),用①式確定要選擇的壓敏電阻器電壓的最小值。VE≦VV(min.)(1-α) …①VE:電路電壓的峰值VV(min.):壓敏電阻器最小電壓值α:安全係數(α=0.1)在範例中,電源電壓為200Vr.m.s.±10%,用①式確定壓敏電阻器電壓VV(min.)≧(200√2 ×1.1)/(1-0.1)≧346(V)在範例中,需求選擇產品目錄中記錄的壓敏電阻器電壓範圍的標準範圍下限值在346V以上的壓敏電阻器。另外,壓敏電阻器還有一個標準,那就是能够持續施加的電壓的上限值,即最大允許電路電壓。假如持續施加超過該電壓的電壓,壓敏電阻器有可能出現劣質化,這一點也需求予以考慮。2)根據電路電壓VE(V),用②式求出需求的最大允許電路電壓。VE≦VA(1-α) …②VE:電路電壓VA:最大允許電路電壓α:設計餘量(α=0.2)在範例中,電源電壓為200Vr.m.s.±10%,用①式確定壓敏電阻器電壓VV(min.)≧(200×1.1)/(1-0.2)≧275(V) 需求根據以下兩個條件,來選擇壓敏電阻器的公稱壓敏電阻器電壓:壓敏電阻器電壓範圍的標準範圍下限值在346V以上,最大允許電路電壓在275V以上。對照產品目錄,應當選擇壓敏電阻器電壓在NVDxxUCD390以上的產品。但單憑這一點是不夠的。還需求研讨遭到突波電壓衝擊時,壓敏電阻器的電壓抑止範圍能否適當。若不適當,在遭到突波電壓衝擊的關鍵時刻,有可能得不到適當的電壓抑止结果。②計算通過壓敏電阻器的浪湧電流假設應當保護的電路為Fig.3,通過金屬氧化物壓敏電阻器的突波電流Ip可透過③式求出。Fig. 3  突波等效電路Ip=(Vs-Vc)/ Zs …③Ip :浪湧電流Vs :浪湧電壓Vc :壓敏電阻器抑止電壓Zs :等效浪湧阻抗 Vc大多數情況下小於Vs,因而也能够疏忽Vc進行簡單計算。在事例中,VS=5(kV)、ZS=100(Ω)、VP=800(V),根據③式Ip=5000/100=50(A) ※脉衝寬度tT=50(μs)由此可知,遭到浪湧電壓衝擊時,通過壓敏電阻器的電流值為50(A)。③確定抑止電壓(限定電壓)限定電壓根據產品目錄的電壓-電流特性曲綫進行選擇,相對於保護對象的耐電壓VP,通過③式求出的電流IP所對應的金屬氧化物壓敏電阻器的限定電壓應在VP以下(參照Fig.5)。Fig.3 電壓-電流特性曲綫與IP、VP的關係在範例的電路中,以壓敏電阻器公稱電壓在390(V)以上、最大允許電路電壓在275(Vr.m.s.)以上為條件,根據產品目錄的電壓-電流特性曲線,暫定選擇Ip=50(A)所對應的限定電壓在800(V)以下的金屬氧化物壓敏電阻器。對照該條件获得的結果是……φ10產品:NVD10UCD430、NVD10UCD470φ14產品:NVD14UCD430、NVD14UCD470需求從以上4種產品中選擇。④肯定盘径的巨细根據透過③求出的突波電流IP及突波脈衝寬度tT(s)和重複次數,利用突波耐量、突波壽命特性(參照個別標準),選擇允許值範圍內的金屬氧化物壓敏電阻器。根據③中計算出的IP=50(A)、tT=50(μs)、重複104次對照產品目錄的突波耐量、突波壽命特性進行選擇。對照產品目錄获得的結果是……NVD10UCDxxx:80(A)、NVD14UCDxxx:120(A)由結果可知,這些產品均大於50(A),③所對應的品種都可利用,但突波次數104次能够包罗不確定身分。假如貼裝方面不存在問題,設計應留出足夠的丰裕度,選擇NVD14UCD型的φ14產品。以上就是選擇壓敏電阻器的大抵流程。期望能夠在您研讨用以應對突波的壓敏電阻器時供给參考。
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CPU電源用換流器的電流檢測——KOA
CPU電源用換流器的電流檢測CPU電源的發展動向隨著CPU的高速化,低電壓、大電流化水平越來越高。桌上型電腦需求的電流達到40~60A,筆記型電腦也超過20A。 電流檢測用低電阻器的發展動向由於DC/DC換流器的切換電流增大,電流檢測用電阻器的電阻值十分小,有的以至在2mΩ以下。選擇和利用mΩ級電阻器時,留意事項有別於一般的電阻值。電阻值假如低落…即便切換頻率為數百kHz,也很難實現「正確產生與通過電流成反比的電壓」這理所當然的操纵。(1)盡量縮小電感電阻器的寄生電感凡是為nH級,在數百kHz的切換中能够疏忽。但由於電阻值極小,细小的電感也會形成相對較大的檢測誤差。電感形成誤差的範例範比方下圖所示。在這個例子中,電阻器的寄生電感為1nH。    裁切改變電畅通路    調整電阻值需求在電阻器上裁切狹縫。這會導致電流散布不均,惹起部分發熱。    部分發熱會使電畅通路發生改變,而導致整個電阻器的電阻值相對於電流的線性變差。   (2)需求電阻率均勻的電阻體       導致電畅通路不均勻的缘故原由,並不但是裁切線。電阻體與電極的接合部分假如產生孔洞等,相對應位置的電畅通路也會變得不均勻。假如電感的偏向大…電感的影響在一定程度上能够透過濾波器來抑止。但寄生電感假如有偏向,檢測誤差也會產生偏向。下圖是能够發生的檢測偏向的模擬範例。   (3)電極內的電位必須牢固不變    超低電阻器中,電極部门的電阻率只要電阻體部门電阻率的幾十倍。假如電極部门薄,電阻體的電位散布就會影響電極,導     致電極內出現電位差。    這意味著取電極中差别位置的電壓,電阻值會發生變化。電流檢測用低電阻器需求具備的机能綜合以上所述,選擇大電流高速切換電路的電流檢測用電阻器時要留意以下3點:(1) 利用電感及其偏向小的電阻器。(2) 利用電阻體、電極盡能够均勻的電阻器。(3) 利用電極內電位差小的電阻器。使電阻器內的電畅通路變得均勻上述條件大多數能够透過徹底肃清電阻器內電畅通路的不均勻部门來實現。基於這個理念,本公司開發了:TLR 金屬板片式低電阻器特點是超低電阻(0.5mΩ~)器,適用於對大電流的檢測。厚度0.6mm超低背型,適於對小型設備的利用。高頻率特性優異。可自動貼裝。對應迴流焊接。契合歐盟RoHS。 AEC-Q200相關數據已获得 TLR的結構具體結構如圖所示。TLR透過採用這種結構,獲得了適合對CPU電源用DC/DC換流器進行電流檢測的机能。其他觀點利用CPU電源用DC/DC換流器的電流檢測用電阻器還需求考慮以下事項:(1)透過多相化、共通輸出節點利用時的相間檢測偏向(2)電流焊板、電壓Pattern的設計考量(3)確保散熱路徑(4)有必要考量使檢測誤差最小化的濾波器插入方法等。
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如何准确的挑选电流检测电阻
供给種類豐富的高精度、低感值、大電流對應、電流檢測用分流電阻器系列電流檢測用分流電阻器、低阻值電阻器的種類【電流檢測用分流電阻器及低阻值電阻器的額定功率、電阻值分佈】--------------------------------------------------------------------------------------------------電流檢測用分流電阻器、低阻值電阻器的產品特點適用於244A一下的電機掌握、DC/DC換流器和蓄電池管理的大電流檢測PSJ2/PSL2/PSG4/PSF4* 開發中。實現了最大額定功率12W。推出了2端子結構和4端子結構。PSG4、PSF4通過採用4端子結構,可達到T.C.R.+/- 50×10-6/K的高精度----------------------------------------------------------------------------------------------------適用於超大電流600A以下的電機掌握、DC/DC換流器和蓄電池管理的電流檢測HS系列* 開發中。備有電壓檢測端子,因而超低電阻0.1mΩ也能高精度檢測。通過調整安裝办法等,能够撑持定制形狀。----------------------------------------------------------------------------------------------------高頻率特性優異……TLR 系列電阻器製造工序中要進行在電阻體部分設置切口來調整電阻值的 “裁切”作業。“裁切”對於凡是的電路不構成問題,但大電流高速變化的電路形成許多毛病。TLR系列採用獨特办法,無需“裁切”便可調整電阻值。[TLR發熱分佈]1.電阻器沒有切口,發熱分佈均勻,能够實現高效散熱[檢測波形]2.糾正電阻器自己的電感引發的測量誤差--------------------------------------------------------------------------------------------------檢測大電流時PS  系列通過採用與TLR不异的結構,具有优良的高頻特性。針對倒霉於大型規格的熱循環性,以獨有的形狀緩和了應力的PSB。以小型規格實現了5W高功率的PSE。可實現KOA的最小電阻值0.2mΩ到最大電流250A的檢測----------------------------------------------------------------------------------------------------在高溫環境下也可利用的高可靠性電阻器利用阻燃性樹脂密封了整個電阻值,耐溫度變化性強、耐久性優異的電阻器。端子利用金屬板,還具備優良的端子強度和焊接性。利用溫度範圍大,達到-55°C~+180°C,適用於在車載環境下工作的電子設備等。----------------------------------------------------------------------------------------------------豐富的尺寸、功率種類。可像通過扁平貼片一樣選擇……SR73系列SR73 1H是尺寸為0.6mm×0.3mm的小型片式電阻器。可安裝於手機、PDC和HDD等高密度貼裝設備。是適用於2次電池餘量檢測、過電流保護電路等所有用处的片式低阻值電阻器。--------------------------------------------------------------------------------------------------以100mΩ以下的低電阻值達到高精度……UR73  系列實現了電阻值:10mΩ~100mΩ、TCR:±100×10-6K。公役以±1%為標準的高精度電阻器。能夠在蓄電池充電電路等需求低電阻(10mΩ~)且高功率(~1W)的電路中發揮能力。----------------------------------------------------------------------------------------------------以長邊型實現高功率WK73  系列通過採用長邊電極,以小型尺寸實現了高功率。與不异尺寸的SR73比拟,額定功率最大為前者的2倍。并且熱循環性優異,適用於車載用处等要求可靠性的設備。----------------------------------------------------------------------------------------------------以長邊型實現高功率WU73  系列實現了電阻值為13mΩ以上、TCR為±75×10-6/K。通過採用長邊電極,以小型尺寸實現了高功率。并且熱循環性優異,適用於車載用处等要求可靠性的設備。
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熱循環耐烦—KOA
熱循環耐烦矩形片式電阻器在應用於車載等對於熱循環耐烦要求較高的用处時,有時會出現焊接裂紋的問題,尤其是尺寸較大的片式電阻器。焊接裂紋是因為電路基板與片式電阻器的線膨脹係數差别,在施加溫度循環后,焊接部分接受應力,焊接產生裂縫的現象。最終會導致焊接連接不良。需求較大額定功率時,普通會利用大尺寸的片式電阻器,但尺寸越大,越简单發生焊接裂紋。要想兼顧大功率和預防焊接裂紋,能够利用多個尺寸更小、額定功率更小的電阻器,來達到需求的額定功率,但這種办法會導致元件數量和貼全面積增长。在這種情況下,建議利用額定功率大、并且有益於熱循環的長邊電極型電阻器WK73S以及模壓密封性電阻器TSL、SL、SLN。長邊電極型的橫豎标的目的與普通產品相反,電極間距短,因而與不异尺寸的普通產品相比,具有熱循環耐烦強的特點。并且,因為電極面積大,以是散熱性好,額定功率有所增长。                普通產品                              長邊電極型                 模壓密封型的電極結構以下圖所示,具有減輕熱循環中焊接部分所受應力的结果。
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高電壓用電阻器
高電壓用電阻器電阻器在電路中的用处之一,是通過分壓來檢測高電壓。電阻器有確定的額定電壓和最高利用電壓,利用時需求掌握在其範圍內。因而在分壓電阻的高壓側,必須串聯利用多個電阻器,從而導致元件數量增加,貼裝面積也隨之增大。在這種情況下,通過利用電壓較高的電阻器HV73、RCR,能够減少電阻器的元件數量。特別是HV73,與通用的片式電阻器比拟,其電壓係數也比較優異,能高精度完成較高電壓的分壓。普通來說,電阻器體現出的電阻值相對於電壓並不牢固。高電壓時的電阻值稍低。電壓係數是暗示高電壓電阻值相對於低電壓電阻值的降落率的指標。是取額定電壓或元件最高電壓(最高利用電壓)中較小的電壓,測量其10%及100%時的電阻值,以電壓的百分率(%/V)或百萬分率(ppm/V)來暗示。
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耐脈衝、耐突波電阻器
耐脈衝、耐突波電阻器在瞬間通過較大電流的電路中利用的電流限定用電阻器、在简单被施加靜電(ESD)的電路中利用的電阻器,需求利用耐脈衝和突波性強的電阻器。這裡所說的脈衝,是指功率大、持續時間也比較長(能量大)的過載,而突波是指以ESD為代表的電壓高、持續時間較短的過載。耐脈衝性強的電阻器,是即便瞬間施加較大的功率,電阻體也不容易損壞的電阻器。在外表貼裝電阻器中,與金屬皮膜片式電阻器比拟,電阻體膜較厚的厚膜片式電阻器(金屬釉膜)凡是耐脈衝性更強。在厚膜片式電阻器中,還有透過改進結構、提高了耐脈衝和突波性的SG73、SG73P。并且,電流檢測用金屬板片式電阻器的電阻體是由金屬板製成,耐脈衝和突波性十分強。另一方面,在引線型電阻器中,與絕緣體外表构成了電阻體膜的皮膜型金屬皮膜電阻器、碳膜電阻器比拟,絕緣體外纏金屬電阻線的繞線電阻器(CW、CW-H、RW、BGR、BWR)的耐脈衝性更強。并且,利用陶瓷電阻體的固體型陶瓷電阻器,耐脈衝性十分強。而耐突波性強的電阻器,則對ESD等瞬間高電壓具有优良的耐受性。此中包罗能够保證ESD耐受性的SG73S。各種電阻器耐脈衝性的差異(表示圖)
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抗硫化片式電阻器
抗硫化片式電阻器硫化是在內部電極※利用銀的矩形片式電阻器(普通為厚膜片式電阻器)中發生的現象。在含硫環境中利用電阻器時,從保護膜與内部電極的縫隙之間進入的硫與電阻器內部電極的銀發生反應,天生硫化銀(絕緣物),導致電阻器斷線的現象稱為矩形片式電阻器的硫化斷線。硫化機制            除了溫泉和火山四周產生的硫化氣體含硫外,燃燒重油等也會產生硫。并且,車床的機油、電纜和輪胎等橡膠製品有些也增加了硫。因而,在這種環境中或產品四周利用的電子裝置,能够會發生矩形片式電阻器硫化斷線,比年來開發出了內部電極利用抗硫化质料的抗硫化型、使硫不容易進入內部的硫化延遲型矩形片式電阻器。KOA推出了內部電極採用抗硫化特别质料的抗硫化片式電阻器。※「內部電極」是指電阻器中不表露於内部的電極,其感化是成立「電阻體主體」與「内部電極」(用於對基板Pattern進行焊接的電極)的電連接。抗硫化片式電阻器厚膜片式電阻器 RK73B-RT(通用)/RK73H-RT(精细級)/RK73Z-RT(跳線), RK73G-RT(超精细級) 耐突波、耐脈衝片式電阻器 SG73-RT, SG73S-RT(耐突波)/SG73P-RT(耐脈衝)長邊電極片式電阻器 WK73-RT低電阻片式電阻器 SR73-RT高壓用片式電阻器 HV73-RT高壓用片式電阻器 HV73V-RT(汽車用)片式網路電阻器 CN-RT(凹型) /CN-KRT(凸型)[採用範例]工廠、工業設備汽車機床通讯基站污水、廢棄物處理設施伺服器、網絡大众基礎設施
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高耐熱、高耐濕薄膜電阻器
高耐熱、高耐濕薄膜電阻器薄膜電阻用具有高精確度、低電流乐音等優點,但在高溫、高濕的環境中利用則存在問題。RN73H在傳統的薄膜電阻器RN73的基礎上提高了耐熱性、耐濕性,在車載等惡劣環境下也可利用。高耐熱性透過為電阻體選用耐熱性優異的质料,除部门尺寸外,其額定功率均高於RN73。并且,透過擴大負荷減輕特性曲線的額定環境溫度和最高利用溫度(利用溫度範圍的上限),高溫時的實際可用功率明顯获得改进,逾越了傳統產品。環境溫度100°C時的實際可用功率計算範例RN73 1J 額定功率0.063W×0.455(45.5%)=0.029WRN73H 1J 額定功率0.1W×0.786(78.6%)=0.079W(RN73的2.72倍)高耐濕性在高濕度環境下利用薄膜電阻器能够發生電蝕,RN73H透過在內部利用特别保護膜,與傳統產品相比,提高了耐濕性,不容易發生電蝕斷線。在耐濕負荷壽命試驗中普通來說比較嚴格的車載試驗條件下,也表現出優於傳統產品的特性。耐濕負荷壽命試驗的比較試驗办法保證值RN7340°C±2°C、90%~95%RH、1000時間(1.5時間ON/0.5時間OFFの期)±0.5%+0.05ΩRN73H85°C±2°C、85%±5%RH、1000時間(1.5時間ON/0.5時間OFFの期)±0.1%+0.05Ω澳门新萄京娱乐
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藍光編碼器走向反射式——iC-PR,iC-PX
藍光編碼器走向反射式簡介隨著在一些應用中不斷增长採用自動化機器,定位設備正成為許多系統的主要組成部门。為了精確掌握電機,編碼器正成為最受歡迎的解決计划。編碼器能够基於差别的道理操纵,比方:光電、磁性、機械等,供给增量或絕對位置資料。編碼器還能够在需求時攜帶多圈資訊,所有這些可能性都促进了一個靈活的產品,供给差别尺寸,適用於各種環境。由於編碼器的這種高度靈活的性質,以及自動化機器的擴展利用,越來越多的應用開始操纵位置編碼器。 為了更好適應差别的應用和它們的特定要求,新的編碼器技術需求不斷地開發和實施。具有藍光的反射式光電編碼器是這種新技術的一個示例,運用該技術 iC-Haus 的 iC-PR 和 iC-PX 系列積體電路已經發佈。本文詳細介紹了這種新技術的特點和優勢。  目錄一、光電編碼器的基本原理和新的挑戰二、透射式和反射式光電編碼器之間的比較三、反射式解決计划四、iC-PR 的特性和組裝公役五、iC-PX 的特性和組裝公役六、優勢七、應用八、總結九、文獻 一、光電編碼器的基本原理和新的挑戰從工業生產線到家用電器,自動化正在參與大多數新產品的設計。在這種情況下,線性和旋轉編碼器是電機精確定位的最終解決计划,替换老舊器件,如電位器、同步器、旋轉變壓器等。 編碼器能够根據差别的道理來操纵,比方:光電、磁性、機械和其他。根據感測器類型,編碼器供给增量或絕對位置資料。第一個僅輸出關於增量變化的資訊,凡是以 AB 正交脈衝的情势。操纵計數處理器對其前向或後向步幅計數。增量式編碼器凡是利用一個零位元信號來參考啟動或重定計數值。另一方面,絕對式編碼器傳送完好的位置值,該位置值能够隨時確定 (絕對位置是已知的,而不需要通過零位元標記)。絕對編碼器還能够在需求時攜帶多圈資訊,從而告诉編碼器的完好旋轉次數。 所有這些差别的操纵模式促进了多樣化的產品,供给差别的尺寸和適合各種環境。由於編碼器的這種高度靈活的性質,以及自動化機器的擴展利用,越來越多的應用開始操纵位置編碼器的功用,用於運動掌握。 當比較編碼器背後的差别道理時,光電編碼器被認為是最精確的。每一種办法都有其本身的優點,而光電編碼器凡是供给最高的解析度和精度。但是,光電編碼器也有它的缺點。由於其光學性質,感測器元件對灰塵、油和其他可无能擾光路的障礙物敏感。這凡是可通過用於編碼器的緊密密封的外殼來解決。高精度光電編碼器面臨的另外一困難是位置誤差的影響,這意味著組裝公役凡是十分小,導致編碼器的製造過程中複雜性增长,需求高精度組裝技術來達到適當的信號。單獨這個問題就阻礙了許多公司製造編碼器,因為它們的製造過程無法達到所需的精度水準。 關於光電編碼器在一些應用所面臨的另外一個困難是編碼器所需的空間。一個光電編碼器必須具有保護殼,並且傳統 (透射) 光電編碼器所需的內部結構導致相當高的高度 (Z尺寸)。這是因為光源 (LED)、碼盤和光學感測器必須垂直對準,並且它們之間具有適當的距離。編碼器的這種最低高度限定妨礙了其被諸如小型化機器人技術的一些緊湊應用所採用。以至消費產品也進入了精细定位掌握的領域,引入了家用吸塵機器人,飛行無人機和家庭自動化 (窗簾、通風等自動調節)。這些產品的製造在大規模地進行,為了具有高生產服从,必須承受組裝變化誤差。另外,一些設備的緊湊尺寸也導致了無法採用大尺寸編碼器,而這凡是是工業機器可接受的。 滿足這些要求的第一種解決计划是利用磁編碼器。簡單的同軸磁編碼器能够很容易製造並且只需求十分小的空間,因而是一個契合邏輯的選擇。但是,隨著這些應用的解析度和精度要求也在演變,磁編碼器面臨技術限定。今朝的同軸磁編碼器無法達到十分高的解析度,也不能供给相當高的精度,除非利用更先進的技術 (比方: 利用内部插補細分器來提高系統的解析度和精度),但會導致更高的本钱。另外,磁編碼器需求更嚴格的遮罩抗磁干擾,這在一些事情環境中能够长短常具有挑戰性的。 市場推動的這些新需求激勵了行業尋找適應光電編碼器特性的办法,使其在這些新條件下也可實現。 二、透射式和反射式光電編碼器之間的比較傳統的光電編碼器依賴於透射光學,這是用於編碼器的一種成熟的且共所周知的技術。 但是,它也有本身固有的缺點,限定了它在某些情況下的應用。另一方面,反射式光學是光電編碼器的另外一可選技術,它試圖改進透射編碼器不敷的方面。 雖然透射式和反射式編碼用具有不异的基本原理,光學感測器领受由碼盤移動調製的光 ,但它們的物理結構明顯差别。下圖是一個傳統的透射式光電編碼器的根本結構: 如圖1所示,透射式解決计划基本上是通過利用碼盤 (光柵) 在某些限制區域製造光路的障礙物,而使光穿過其他區域。碼盤的次要要求是精確劃分通明和非通明區域。這凡是通過光刻工藝來實現,此中塗層质料 (比方鉻) 沉積在通明基板 (比方玻璃) 的頂部。光刻工藝的精度以及通明和非通明區域之間的對比度來決定碼盤的品質。 該技術的優點是光刻工藝成熟且能够達到十分高的精度,允許在碼盤上做十分精細的代碼標記。這為高解析度編碼器帶來更好的信號密度。 另一方面,這種結構也帶來了缺點: 為了獲得优良的结果,照明必須盡能够均勻。這需求一個僅通過將准直透鏡增加到系統來實現的平行光束。這種光學結構大大增长了編碼器的垂直尺寸,這對於許多應用是一個不幻想的结果。 另外一個缺點是對感測器定位精度的要求與碼盤上的標記的密度间接相關。假如利用十分精確的光刻,則感測器相對於碼盤的位置也必須十分精確,否則信號的品質將遭到相當大的影響。這包罗感測器的 XY 位移,以及感測器和碼盤之間的距離。假如碼盤上的縫隙十分窄,則在穿過縫隙之後的光衍射將對信號具有更大的影響,因而在感測器和碼盤之間需求十分緊密的氣隙以便领受优良的信號。對於高端編碼器,組裝精度要求低於 0.1 mm,這對於許多製造商來說是不可行的。即便對於能達到這種精度要求的最終產品的製造商,元件仍旧需求仔細的對齊校準,凡是逐個對編碼器利用光學或電子方法進行對齊和檢查,然後對產生的信號進行精細校订。這個過程长短常耗時的,限定了製造過程的服从。 上述問題能够通過利用反射式光電編碼器來解決。下圖形貌了這種解決计划的結構: 對比透射式解決计划,圖2中看到的最明顯的區別是沒有與感測器相對的准直透鏡的光源。反射式編碼器通過從與感測器不异的一側 (相對於碼盤) 發射光,並選擇性地將光的一部分反射到感測器。在這種情況下,碼盤的根本特性是反射區域和非反射區域間的朋分 (比拟透射盤的通明/非通明特性)。和透射盤一樣,信號的品質取決於碼盤標記工藝 (光刻) 和朋分區域之間的對比度 (在這種实例,反射/非反射)。 該解決计划在物理尺寸方面的明顯優勢是顯而易見的。無需准直光學器件,并且 LED 光源與感測器在统一側,總體積能够大大減小。與透射式解決计划比拟,單獨這個身分已經使得編碼器能夠適應更廣泛的應用。緊湊尺寸光電編碼器是可行的,它們也有傳統光電編碼器的許多優點。 反射式編碼器解決计划能够用差别的办法實現,典范的示例是在感測器和 LED 的頂部增加塑膠透鏡,以便將光束成形為所希冀的形狀。但是,利用無透鏡設計可實現更好的解決计划。完整消弭内部透鏡是能够實現的,且具有更大的靈活性和穩健性:透鏡需求針對差别的應用而特別設計,這明顯限定了 LED / 感測器和碼盤之間的操纵距離的範圍,同時也增长了操纵條件的限定,比方允許的溫度範圍。即便沒有額外的透鏡,通過仔細掌握光源光斑尺寸也能够實現十分高的解析度。通過這種办法,利用一個標準的LED照明尺寸就已經能够實現中高解析度了。 我們看到最有益的是在這種情況下: 只要解析度连结在公道的範圍內,就能獲得十分小的尺寸,無内部透鏡需求,优良的解析度和精度 (很容易通過插補細分技術進一步提高),以及十分低的組裝要求的光電編碼器。 我們能够比較透射式和反射式編碼器的次要特性:透射式光電編碼器:成熟的技術高解析度和高精度相當的高度 (Z尺寸)組裝困難: 小公役, 操纵期間的機械穩定性碼盤到感測器的操纵距離小  反射式光電編碼器:优良的解析度和精度易於組裝大機械公役平面設計: 高度低落碼盤到感測器的操纵距離大  三、反射式解決计划 反射式光電編碼器的道理已經公佈了一段時間。但是,獲得一個有著优良机能的,便利的,且易於利用的集成晶片的難度將其范围於能實現的少數製造商的少數產品線上。 近来推出的 Encoder Blue® 產品 (帶有藍光 LED 作為光源的光電編碼器) 也被證明可用於反射式編碼器。Encoder Blue® 技術供给了許多優點,比方:更高的服从 (在不异的光功率,更低的操纵電流),更高的信號清晰度和對比度,較小的輸出信號抖動. Encoder Blue® 藍光技術已經用於 iC-Haus 透射式光電編碼器 (比方 iC-PT H系列和 iC-PNH 系列),但這些特性也能够顯著改进反射式編碼器的信號。因而,iC-Haus 結合了 Encoder Blue® 技術和反射式編碼器解決计划的優點,發佈了全新的增量式光電編碼器晶片 iC-PR 系列和 iC-PX 系列。 四、iC-PR 的特性和組裝公役第一個攜帶藍光反射式編碼器技術的產品就是 iC-PR 系列。這是一個無透鏡反射光學設計的增量式編碼器。 ABZ 正交數位輸出是可行的,操纵插補細分可獲得高達16倍碼盤上原始代碼物理標記的解析度。這種插補細分是通過引腳设置在晶片上實現的。在輸出端供给類比信號的可選功用。類比正弦/余弦信號能够連接到内部插補細分器,用於增強細分。 正如預期的 Encoder Blue® 解決计划,iC-PR 也集成了一個藍光 LED 用作照明源。該藍光 LED 技術具有所有前面提到的優點,並且由一個閉環掌握電路驅動,該閉環掌握電路根據由感測器產生的信號的幅度來自動適配 LED 電流。這樣能够確保編碼器的穩定運行,補償諸如由於溫度或老化效應惹起的 LED 服从偏向的變化,大概以至補償 iC-PR 和碼盤之間氣隙的機械變化。 iC-PR 系列由差别的型號 (iC-PRxxxx) 組成,每個都具有針對特定碼盤直徑和解析度優化的高密度相位陣光電感測器。所有可選功用都由引腳设置,因而不需要耗時的編程過程。 iC-PR 系列的次要特點以下:ABZ 正交輸出,帶zero位元信號無透鏡設計針對 Ø4 mm, Ø14 mm, Ø26 mm 和 Ø43 mm 的反射式碼盤進行了優化單片設計: 集成了高密度相位陣,信號調節,類比/數位轉換和 LED 功率掌握集成藍光 LED 與自動功率掌握: Encoder Blue®數位 (1倍至16倍細分) 或模擬 (正弦/余弦) 操纵最小信號沿距掌握 (80 ns, 1 μs, 10 μs)可選的 Z 脈衝 (零位) 寬度事情溫度: - 40 °C 至 + 105 °C引腳设置optoQFN 封裝 4 x 4 x 0.9 mm低功耗: 典范值 20 mA (包罗 LED) 利用反射式編碼器解決计划最重要的好處之一是寬鬆的組裝公役。對於 iC-PR 系列,典范的組裝精度要求如圖3所示。 該圖顯示,公役比透射式編碼器的標準值大幾倍。這裏的一個主要值是可接受的操纵距離,範圍從 1 mm 到 3 mm,只要它连结在這個範圍內,允許變化。這種寬容差能够通過感測器的精细設計以及自動掌握的 LED 功率來獲得。 五、iC-PX 的特性和組裝公役對於不需要 iC-PR 中包罗的各種功用,但仍旧想操纵緊湊的尺寸和寬鬆的組裝要求的相對簡單的系統,iC-Haus 供给 iC-PX 系列。 iC-PX 適用于 AB 增量系統 (正交信號,無zero位元標記),並且不供给類比輸出模式。這促进了更小的晶片尺寸,適用 3 x 3 mm optoDFN 封裝。 iC-PX 系列的次要特點以下:AB 正交輸出無透鏡設計針對 Ø26 mm 和 Ø32 mm 的反射式碼盤進行了優化單片設計: 集成了高密度相位陣,信號調節,類比/數位轉換和 LED 功率掌握集成藍光 LED 與自動功率掌握: Encoder Blue®數位輸出 (引腳可選擇1倍至16倍細分)事情溫度: - 40 °C 至 + 105 °CoptoDFN 封裝 3 x 3 x 0.9 mm低功耗: 典范值 13 mA (包罗 LED) 由於不帶零位元標記,感測器相對於碼盤的位置以至愈加靈活。六、優勢標準封裝: 該选集成解決计划採用用於 iC-PR (QFN尺寸,帶光電感測器的玻璃窗) 的 optoQFN 封裝,以及用於 iC-PX 的 optoDFN 封裝,大大簡化了 PCB 設計。封裝以及晶片高度與其他 QFN / DFN 標準晶片不异。這消弭了市場上其他反射產品所需求的創建特定PCB元件占位的麻煩。圖5:iC-PR , iC-PX的標準QFN/DFN 元件占位和尺寸更高的溫度範圍: iC-Haus 的所有反射式編碼器晶片都實現了無透鏡設計。這低落了模組的高度,並供给了前一章提到的其他優點。其他解決计划需求在系統的頂部安排一個塑膠透鏡,但是 iC-Haus 的技術是不需要的。塑膠透鏡不僅增长了系統的高度,并且還限定了最高事情溫度,凡是為 + 85 °C。利用 iC-Haus 的無透鏡反射技術,最大事情溫度為工業凡是要求的 + 105 °C。 更寬的操纵距離: 帶透鏡的反射式解決计划的另外一個限定是感測器和碼盤的操纵距離範圍。由於透鏡的焦距,距離容許範圍窄,凡是為 ± 0.25 mm。iC-Haus 的反射技術結合了無透鏡設計與自動 LED 功率掌握,將允許的操纵距離範圍增长到 1 至 3  mm,始終具有穩定的輸出。 更高品質的信號: iC-Haus 的反射解決计划還集成了藍光 LED 和高密度相位陣光電二極體,針對差别的碼盤尺寸進行了優化。藍光 LED 和藍光增強型高密度相位陣光電二極體產生了具有更高對比度的更明晰的信號。這促使低落輸出抖動,即便在細分之後。光電二極體針對覆蓋多種直徑範圍的差别碼盤尺寸進行了優化,以至超緊湊的 4 mm 直徑的碼盤也在內。當利用模擬輸出進行内部插補細分時,這種優化尤為主要,因為正弦/余弦信號的品質连结杰出,允許高精度和高解析度插補細分。图6:反射式编码器传感器根本光学设想和光芒追迹模子易於利用: iC-PR 和 iC-PX 系列完整可由引腳设置,制止了編程和校準的複雜性,從而減少了編碼器的製造時間。以及寬鬆的組裝公役,能够顯著提高編碼器生產線的總體服从。七、使用反射式编码器可用于差别的使用,偶然可用于替换其他范例的编码器,在某些状况下可用于当前编码器手艺还没有到达的新使用中。大多数具有增量定位检测的运动掌握安装能够操纵 iC-PR 或 iC-PX 系列,但反射式编码器的次要核心在紧凑型编码器使用,比方:    小型机电和施行器    产业自动化机器人    消耗机器人    增量式编码器    单轴或多轴定位平台 八、总结从产业机器到家用电器,所有范畴的自动化程度正在疾速提高。这对编码器提出了新的要求,编码器是运动掌握的根本装备。在这方面,反射式光电编码器是一种新技术,它分离了高机能和松散的尺寸。特别是接纳蓝光编码器手艺的 iC-Haus 反射式光电编码器不只供给小尺寸,并且供给妥当性和良好的组装公役,同时还供给杰出的输出旌旗灯号。iC-PR 和 iC-PX 系列易于利用,适用于各类增量式编码器,不会给制造历程带来复杂性。这使得更普遍的产物能得到准确运动掌握的益处。 九、文献[1] Wikipedia: Rotary Encoder, https://en.wikipedia.org/wiki/Rotary_encoder[2] relative Encoder Design: Magnetic or Optical?, Whitepaper iC-Haus, http://www.ichaus.de/wp6_magnetic_vs_optical[3] iC-PR Series – Reflective Opto Encoders, Datasheet iC-Haus GmbH www.ichaus.de/PR_Series_datasheet_en[4] Basics of Rotary Encoders: Overview and New Technologies, http://machinedesign.com/sensors/basics-rotary-encoders-overview-and-new-technologies-0[5] Basler S. (2016) Encoder und Motor-Feedback-Systeme, Springer Vieweg 文章(资料来源于iC-HAUS官方网站)
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高度集成化電路趨勢---無源器件內置 XR73
省空间计划——无源器件内置简介:跟着科技的日趋开展,无论是工业产品,仍是各类消费类电子产品,对体积和空间的要求愈来愈严厉。比方,世界第一台计算机的体积如同一座小楼,而现在的计算机却能够做到如手掌的巨细,人类文明的进步,培养了产业和手艺的高速开展。一样在各类高速开展的科技信息行业中,集成电路开展有着急剧的变革,从lead引线元件到大规模的SMD,从简单的单层PCB发展到多层PCB通孔毗连,从高功率大体积到低功耗小尺寸的变迁。而近年来嵌入式电阻和电容的手艺又走在了科技的前端,也将代表着下一个时期和将来的趋向。在此之前,人们曾经发清楚明了多层PCB板手艺,此中焦点的部门就是各人熟知的微过孔手艺,其差别层的PCB布线经由过程激光通孔,附铜毗连。在使用中,在一定程度上减小了PCB电路布线的面积,只留下元器件所需的空间和尺寸。而无源器件的内置手艺,将更有可能改动电路设计的相貌。微过孔电路实现了更高的密度、更轻的重量和更好的机能,但电路板自己仍是很多导线的毗连体。而接纳无源器件内置手艺后,电路板将变得完整不同于以往。其被动器件(如:电阻、电容)将会被集成在PCB内部,而内部不会留下任何无源器件,如许PCB的空间和尺寸会被紧缩至最小!无源器件内置是一个相对较新的观点,今朝诸多公司都在打仗和研讨这个新的手艺,因此在国内市场上还未获得遍及使用,形成这个状况的制约身分次要有两点:1、海内今朝未有整套完好的系统去考证该方案的可靠性以及稳定性。2、PCB厂家的消费加工手艺,需求高精细的仪器和生产技术才气共同到嵌入式PCB的设想和开辟。但就算是存在着诸多难点,为什么要内置它们呢?究其根本原因不过就是电路板外表空间慌张,客户产物在往小型化,高度集成化标的目的开展。在典范的消费装配中,占生产成本很小的元件部门可能会占有PCB大部分的空间,而且这个状况愈来愈严重。由于我们设想的产物需求撑持愈来愈多的功用,招致其项目设想中要撑持更多的功用、更高的时钟速率和更低的电压,这就要求有更多的功率和更高的电流。同时还需求对电源散布体系停止很大的改良。这统统都需求有更多的无源器件(如:电阻、电容),而无源器件的增长,必将会占有相称大一部分PCB空间。无源器件内置的优势:      1、 节省了贵重的电路板外表空间,缩小了电路板尺寸并削减了其重量和厚度。      2、 嵌入的方法因为消弭了焊接点,因而削减了引入的电感量,从而低落了电源体系的阻抗,可靠性获得很大提高(焊接点是电路板上最简单引入毛病的部门)。      3、 无源器件的嵌入将减短导线的长度,而且许可更松散的器件规划,从而提高电气机能。嵌入式电阻:目前市场情况中某些建造嵌入式电阻PCB的方法是接纳双金属层构造——铜层与一个薄的镍合金层组成了电阻器元素,然后经由过程对铜和镍的蚀刻,构成具有铜端子的各类镍电阻,而且间接与布线相连接,然后这些电阻器被层压至电路板的内层中。该手艺曾经被应用于通讯设备中,如:卫星、基站。而在医疗电子设备、航空电子设备和电脑装备中也得到了使用。嵌入式电阻不只能够节省空间、削减重量和尺寸。同时也能够提拔电子机能。日本专业电阻生产商KOA在电阻行业有长达60年以上的消费和研发经历,对应着新型PCB产业的手艺,固然也不会落伍,其XR73系列电阻,能够完整内嵌于PCB设想的电路中,并具有很好的公役和其他尺度的电阻特性,XR73系列电阻为一个零丁的抵御体,较上述部门的嵌入式电阻方法,在阻值偏差,温漂,以及一些噪声和各批次间的一致性身上有着共同的优势,由于XR73是个完好的个别,是接纳尺度的电阻生产技术来完成的,其温度掌握和功率掌握,以及阻值掌握部门都存在着很大的灵活性,而且该系列嵌入式电阻的使用,能够在广大的双面铜电极上间接停止微过孔毗连PCB的布线,以是帮助PCB的印制,少了许多工序,能够间接层压到PCB中。以下为KOA XR73的根本框图以及相干的尺寸:                                能够从图中看出,其内部架构,保护膜,根本散热部门,电极部门都是非常的完好。而且此中有两个部门有着和凸起的表示:1.     面积很广的双面电极。2.     十分低的厚度值,可达0.14mm.在嵌入式无源器件PCB中接纳该系列的电阻使用有着以下的优势:1、高集成度。该系列使用经由过程三维可视化的安装方法较一般的SMD贴片有高精准性和稳定性的优势。2、高散热性。各人熟知,假如嵌入式电阻的温升太高,将会形成整块PCB的热量过大,后续不得不借助核心器件散热,而XR73系列在温升掌握方面十分优良,接纳导热率高的树脂充任电阻外层的保护膜。          3、高可靠性:将电阻层压至PCB中,而PCB外层相当于电阻的物理情况保护膜,以是对电路的稳定性有很大的提拔。     4、高优良抗蜿蜒性及抗震性。内嵌式电阻较大的短处的一部分在于电阻一旦潜入在PCB内部,它的电极部门被牢固,当热胀冷缩,和内部高强度机器应力蜿蜒电路板时,会对内嵌的电阻有个十分严重的磨练, XR73系列接纳了相干的手艺可以接受一定程度的蜿蜒和热胀冷缩磨练,而且KOA内部的测试针对该项目标要求也非常严厉,接纳大批量的蜿蜒0mm~1mm,0mm~5mm规格,测试后电阻的偏差必需掌握在公役范围内。5、十分优良毗连性。 在上文中也提到过微过孔手艺,内嵌式电阻再加上微过孔手艺,不只能够将电阻内嵌在PCB中,而且PCB还能够多层化,而如许就会愈加节流空间。XR73系列最大亮点在于,它是双面电极,而且电极部门是由Cu制成,具有很强的抗震性,而这一特性有着十分明显的使用---那就是XR73系列能够在电阻的电极上施行微过孔手艺的同时与多层PCB的毗连。   总结:    其无源器件的嵌入式PCB,将会是一个趋向,目前国内诸多的电子产品和一些终端设备的研发和制造商,都十分存眷这个范畴,将其作为一个手艺的储备,不竭的去探究。嵌入式PCB能够较一般PCB的生产成本会提高,可是其对设想的改良(更小的尺寸,更少的层数,更轻的重量),安装用度的节流(从双面安装变成单面安装),以及带来的机能提拔都该当被考虑到。跟着工艺的进步、产量的增长以及合作方的兼并,本钱必然会降落,使用也将会更普遍。
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iC-PR 系列 藍光反射式編碼器 (新產品)
新产品:iC-PR 系列 蓝光反射式编码器       iC-PR系列是一个先辈的光学,反射式,无透镜的编码器,具有集成的高密度相控阵光电传感器和一个蓝色LED。芯片供给高旌旗灯号质量与宽松的装配公役。差分数字ABZ输出有或没有插值,或输出模仿SIN/COS带索引可选择利用。典范应用于机电掌握的增量编码器。蓝色加强的光电传感器顺应嵌入的短波长蓝色发光二极管,并提供低颤动输出因为提高了旌旗灯号对比度。共同的蓝色发光二极管和传感器装配手艺致使具有低光学串扰。 特性无透镜反射式光电编码器芯片,松散,高分辨率,增量适宜的反射式编码盘Ø 4, Ø 14, Ø 26 和Ø 43 mm单片高密度相控阵列具有优良的旌旗灯号婚配机能集成蓝色LED具有功率掌握功用,EncoderBlue ®低噪声旌旗灯号放大器具有高EMI容忍引脚可选操纵模式:数字A / B / Z(x1,x2,x4、x8、x16的插值);模仿COS / SIN带用模仿或数字Z旌旗灯号索引选通:不选通( 1 T ) ,B选通(0.T),AB选通(0.25 T )引脚可选择最小边沿间隔:80 ns, 1 μs, 10 μs互补正交输出 PA, NA, PB 和 NB互补索引输出 PZ 和 NZ模仿旌旗灯号输出便于装配瞄准和经由过程内部插补器提高分辨率工作温度范畴:–40℃ ~105℃松散无透镜optoQFN封装(4 mm x 4 mm x 0.9 mm)可供给评价套件 使用增量编码器微型马达和施行器X-Y和线性使用工场自动化机器人消耗机器人
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17位元絕對值磁編碼器-MU1C離軸電機回饋模組www.xml400.com
MU1C離軸電機回饋模組應用旋轉編碼器電機回饋運動掌握 特性磁性離軸絕對位置編碼器模組17位元位置資料輸出通過BiSS/SSI快速串列介面正交ABZ信號輸出通過RS-422線驅動器iC-HF或Sin/Cos輸出通過線驅動器iC-MSA可編程解析度1到32,768 (FlexCount)位置預置功用旋轉速度達12,000 RPM5V電源供電具有反極性保護事情溫度範圍 -40 °C 到80 °C評估板套件包罗磁碼盤MU2S 30-32N和線纜设置用戶圖形介面軟體帶自動校準功用方框图:
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iC-MU150離軸磁性游標編碼器 - 極寬1.50 mm
iC-MU150特性集成霍爾感測器雙軌道掃描霍爾感測器優化為1.50mm極寬(主碼道)信號調節偏移、幅度和相位12位元解析度的正弦/數位即時轉換(14位元過濾)2軌道游標絕對值計算高達18位16、32或64極對測量距離利用兩個iC-MU150增长測量距離與内部多圈系統同步從内部EEPROM利用多主機 I2C介面设置相容的微控制器串列介面(SPI,BiSS,SSI)增量正交信號帶索引(ABZ)FlexCount®:靈活的解析度設置從1到65536CPR 應用旋轉絕對值編碼器線性絕對标准單圈和多圈編碼器電機回饋編碼器無刷直流電機換向空心軸編碼器封装图:方框图:
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高精度 - 正弦/餘弦插值餘弦插值細分法
高精度-正弦/餘弦差值細分法現有的驅動控制器需求配備有高分辨率的磁電或光電定位傳感器以實現速度控製大概定位的功用。所利用的傳感器需求專門配備集成電路,用於傳感器信號的調節以及正弦/餘弦信號向數字信號的轉換此份白皮書形貌了"細分器";在正弦/餘弦信號向數字信號轉換(S/D轉換)的办法以及相關技術挑戰,其同樣也討論了與傳感器相關的測量誤差以及對其補償步伐,並展现了最新的芯片解決计划以及如何對其進行選擇。目錄:1.  正弦/餘弦信號向數字信號的轉換办法..........21.1 快閃型(Flash) 轉換器.......................21.2 矢量跟随轉換器.............................31.3 採樣连结型的SAR轉換器......................41.4 持續採樣A/D轉換器..........................41.5 插值細分組件對比...........................52.  带有示例的测量误差.........................62.1  信號調節的观点............................93.   總結......................................134.   參考文獻..................................13 白皮書正弦/餘弦信號向數字信號的轉換办法高精度的磁力大概光電傳感器[1]能够將角度信息大概長度信息以90度角的情势進行編碼並轉換為正弦大概余弦信號。此中利用細分器進行非線性的A/D轉換,其用於將正弦/餘弦信號轉換為轉角階躍(參見圖1),其能够用增量信號也被稱為正交信號進行展现,也能够用絕對數值字段進行展现該字段所表達的正弦信號的相位角。圖1:通過”細分器“的角度轉換非線性轉換函數凡是利用反正切函數,這樣相位角PHI能够间接從正弦和余弦電壓中獲得。多種A/D轉換观点可應用於:快閃型轉換器,比方iC-NV,利用了多個獨立的比較器;矢量跟随轉換器,比方iC-NQC以及iC-MQF,其僅配備了幾個比較器,用於對控制器在向上大概向下的方向上進行初度信號採集,然後對所輸入的角度進行跟随;SAR轉換器,比方在iCMP中说起的,在基本原理上與矢量跟随轉換器类似,但會连结輸入信號直至獲得相應的計數值;利用線性A/D轉換器(比方:在iC-TW8中利用的)也能够進行角度計算,此中該A/D轉換器能够分別將正弦和余弦信號進行數字化處理.完整集成了磁電和光電感應的單芯片編碼器,比方iC-MU大概iC-LNB,利用矢量跟随轉換器來實時供给位置數據[1,2]。1.1 快閃型(Flash) 轉換器圖2展现了一種帶有多個獨立比較器的快閃型轉換器,在差别正切函數閾值時進行切換。最少一個比較器用於??定義一名角解析度,也意味著對其配備的硬件要求十分高,以是需求利用很大的芯片面積–除非放棄精细電路。因而,這種情势適用於較低分辨率同時精度要求也並不是特別高的计划。 圖2:快閃型轉換器快閃型轉換器有许多優點:其比較器能够並行事情並且幾乎同時完成信號轉換。由於在成立穩定的過程中會构成轉換毛刺,因而利用了邊沿距離掌握的專利技術用於成立平衡。當連續邊沿到來時,假如其間隔過近會推遲,則會產生一個可計數的輸出信號-電路起到濾波器的感化,并且未受干擾的輸入信號在通過時並不會產生延遲,也就是說該濾波器的感化不會產生任何延遲结果。快閃型轉換不需要進行採樣。因而,由於產生的正交信號不會和任何時鐘信號同步,所以此信號帶有“模擬的”抖動特徵–這種特性對於速度掌握十分適用。典范應用於光電或磁性電機編碼器。1.2 矢量跟随轉換器矢量跟随轉換技術次要應用於進行更高的剖析(參見圖3)。其配備有一個初級比較器,該比較器用於??掌握計數器向上或向下計數。數字計數器將數值輸入一個D/A轉換器並天生模擬正切信號。該正切信號同餘弦信號混淆,並天生一個正弦信號-然後將正弦信號進行對比。圖3:矢量跟随轉換 白皮書當系統穩定後,計數器包罗相位角並且逐渐長大概說逐比特位的記錄每一個輸入信號的變化。這個過程中不會產生階躍。矢量跟随轉換器的優勢是該系統的功用與時鐘無關,系統僅在輸入發生變化時才會被觸發,這樣能够縮短系統的延遲時間。由於該系統僅需求一個比較器,因而其設計能够做到愈加精细。潛在的電路中的偏移誤差會以同樣的方法對所有切換點產生不异影響–可同遲滯現像比較–因而??該系統在精度方面也具備必然優勢。跟随轉換器輸出遞增信號時會產生相應的模擬抖動。當達到可調的最高跟随速度的限定時,時鐘同步影響才會顯示出來,比方在輸出信號時發生毛病。基於實時以及高解析度的特性,該類型轉換器被作為線性位置測量系統的首選。1.3 採樣连结型的SAR轉換器對於不需要輸出遞增信號的絕對測量系統來說,圖4所展现的採樣轉換器是一種合適的選擇。 SAR(逐次迫近) 轉換器的事情道理同矢量跟随轉換器道理类似,差别的是逐次迫近寄存器能够更快获得附近的相位角,因為其步長能够更大且事情時不需要逐比特位進行跟随。圖4:採樣连结型的SAR當遭到内部數據請求觸發時,系統通過採樣连结電路對輸入信號進行凍結。在該系統中,模擬信號的穩定時間次要決定了轉換的速率和精度。此類型的轉換器凡是應用於電機掌握系統以及逆變器等對於角度信號有較高解析度要求的系統中,其能够對模擬編碼信號大概位置編碼信號進行處理。1. 持續採樣A/D轉換器典范的办法:iC-TW8利用持續運行線性A/D轉換器(圖5)然後對相位角進行計算。該系統的優勢在於數字信號處理:信號誤差既能够通過一次性按動按鈕進行初始化校准後消弭,也能够持續的通過自動傳感器漂移補償進行校订。圖5:採樣A/D轉換器信號濾波的利用使得解析度超過實際可用A/D轉換器解析度成為能够。分解產生的增量輸出信號的完善佔空比為50%並且幾乎沒有抖動。可是,在系統掌握時也需求考慮對由於信號處理所導致的幾微秒的恆定延遲時間。該轉換器次要應用於高解析度的線性測長儀以及受益於供给自動信號校订的旋轉式編碼器系統。插值細分組件對比 無須贅言,利用什麼種類的轉換器由其應用範圍決定:選擇跟随轉換器iC-NQC以及iC-MQF的缘故原由是因為其具有實時的特性,最小延遲時間不超過250 ns,這凡是通過模擬路徑運行時間決定。對於採樣轉換器iC-MR和iC-TW8來說,測量數值時的穩定時間(參見表1)至關主要,其決定了能够實現的採樣率。 iC-MR能够在2微秒內利用13bit對角度位置進行剖析,而連續運行轉換器iC-TW8需求24微秒並採樣6個樣本用於更新位置數據。另一方面,假如速度是恆定的,iC-TW8能够通過可調的數字濾波器將現有的延遲期低落到4微秒內。和旋轉變壓器的處理一樣一般,但是輸出位置信息能在相當短的時間內追趕輸入角度。表1:轉換特性白皮書 除剖析度外,同樣需求考慮精度,轉換器的精度不僅同A/D轉換器的處理器質量相關,同時也與信號調節的範圍值相關。每個針對信號路徑進行改正的D/A轉換器都需求預留芯片面積,相應的也會導致本钱的增长-因而對於電路設計者來說需求進行優化設計。表2中器件比較顯示iC-MQF轉換器的解析度與iC-NQC的解析度比拟要更低。不過,由於具有更精细的分开信號調節,因而其精度更高。安全導向的編碼器系統需求一些附加功用:iC-MR器件具有特别的診斷功用,比方:信號和溫度監控,內存檢查以及錯誤模擬。對於控制器通訊,一個並行接口以及多個串行接口都可用。通過設置BiSS C上的位置數據輸出,能够增长安全計數數據及擴展至16位CRC校驗。表2:操纵特性2.      帶有示例的測量誤差如有必要,需求對圖6中示例唆使的在磁環掃描過程中利用磁阻傳感器導致的測量誤差進行考慮。 圖6:帶有誤差源的應用實例 白皮書 潛在的誤差源能够是: 不精確的磁化測量目標磁阻傳感器偏移大概幅度導致的信號誤差不精確的傳感器位置對齊導致的正弦/餘弦相位誤差錯誤調節或調節不敷導致的信號誤差不精確轉換導致的測量誤差假如沒有相應的抵消步伐,會產生錯誤的插值細分結果,因而增量輸出信號明顯抖動較強。一方面機械角度變更導致的輸出抖動是能够承受的,可是另一方面由於測量系統誤差導致的抖動是無法承受的-使人遺憾的是,無法對這兩者進行區分大概婚配。因而,對於潛在誤差源的精確認識是非常重要的。角度計算公式表白了我們需求對哪些信號誤差進行考慮:公式:通過反正切函數的角度計算 與其相關的誤差源有:偏移電壓,與幻想相位差之間的偏向,正弦與餘弦幅度之間的偏向,能够的諧波波形扭曲。因而,我們需求知道這些信號誤差能否需求進行“調節”大概該誤差能够被忽視。 三個实例预算對調節精度的要求:磁性,同軸,1CPR:0.1度(12位)精度:       要求信號誤差 磁性,離軸(32對磁極),64CPR:0.1度(12位)精度:       要求信號誤差光電,離軸,2048CPR:20秒(16位)精度:       要求信號誤差 白皮書 实例1:假如希冀機械角度精度為0.1o(12位/每轉)同軸霍爾傳感器系統,每轉供给一個正弦週期信號,那麼能够推斷出每個信號誤差必須低於0.2%。儘管野生手動調節十分費時且對於現有的測量設備也是一個很大的挑戰,可是仍旧能够實現精度調節。調節东西參見:http://www.ichaus.de/tool??s適合的器件:iC-NQC,iC-TW8,iC-MR 实例2:利用磁阻傳感器採樣磁環時,可低落對插值細分深度和技術上信號精度的要求。儘管云云,愈加精確的調節仍旧需求依賴於測量目標磁化的精確水平。輸入頻率隨著極數的增长而增长-由於插值細分倍數的減少,因而其對於矢量跟随轉換器來說也並不是問題。適合的器件:iC-TW2,iC-MQ,iC-NQC,iC-TW8。 实例3:關於光電編碼器系統,比方2048正弦週期每轉,應該進行更精確的剖析,其對於信號調節的要求仿佛並不是特別高。可是,凡是光柵誤差普通已達到最大允許測量誤差,這樣額外的信號調節誤差就無法承受了(參見表3)。因而,由於較高的輸入頻率,對於細分電路的要求變得相當高。採樣組件比方iC-MR是必须的。表3:與校準相關的角度誤差 白皮書 2.1 信號調節的观点 為獲得較好的細分結果,傳感器信號需求進行調節[3]。器件iC-MQF及iC-MR應用於模擬前端(AFE,參見圖7)用於信號調節,其通過多個D/A轉換器進行調節。與之相對,iC-TW8利用本身調節數字信號校準。 用於信號調節的模擬前端(AFE)圖7:用於信號調節的模擬前端精细儀表放大器供给了一個粗拙的放大信號用於信號適應,同時通過精細調節器均衡信號差異。進一步通過D/A轉換器在前端進行偏移校订,其能够根據信號跟随校订。前端能够測量信號中的DC部门或傳感器供電作為參考信號。另外,電流控制器能够供给一個穩定的條件,比方通過為磁阻傳感器供電或為光學系統中的LED供電。此處的優勢在於,假如在室溫下進行調節,校準精度不會隨溫度的變化而變化。 關鍵特徵:集成的電流/電壓轉換器以及電壓分配器已校订偏移的儀表放大器獨立的可粗調或微調的放大因子通過跟随偏移參考進行傳感器漂移補償通過調節傳感器供電實現信號穩定(總計值大概李薩如圖)白皮書 數字信號校订 在模擬路徑中,iC-TW8僅具有集约大和粗偏移調節器,以便使輸入信號處於A/D轉換器的最好事情範圍中。 (參見圖8)圖8:帶有A/D轉換器的FPGA 前端以及數字信號校订器相應的,僅有數字信號進行校订計算。能够通過一個精细的漂移監控器對出廠校准進行評估偏向,用於設置警報。角度位置通過CORDIC算法(坐標旋轉數字計算法)進行計算。 關鍵特徵:可調的集约大因子(6 到45dB,3dB每步)可調的模擬偏移校订(100mV每步)數字偏移以及偏移漂移校订(244 μV每步)對幅度差的數字補償(0.02%每步)數字相位校订(0.056o每步)观点優勢兩個观点都展现的優勢:電源接通後,當系統處於??截至狀態時,模擬信號路徑已校订穩定,因為傳感器供電在校準時已調到最好信號狀態。在信號路徑上沒有額外的延遲時間,因而能够很快地獲得細分結果。對於初始化出廠校準,能够需求配備自動的測量設備。數字校订操纵現有的運動,要末通過最后定義的最合適的靜態適應,要末在應用中對其動態漂移進行長期不斷的補償。校準的測試設備不是必須的,且能够通過自動方法或按動按鈕進行現場从头校準。這有益於由客戶自行安裝的模塊化系統。表4顯示關於實現的補償功用的器件對比白皮書 器件特徵概覽 iC-NQC 13位信號調節插值細分芯片 實時增量輸出 BiSS絕對接口具備週期計算BiSS從機BP1,SSI   iC-MQF 可編程帶RS422驅動的12位正弦/餘弦插值細分芯片實時十進制增量RS422毛病保險傳感器供電掌握白皮書 iC-MR 帶控制器接口的13位採樣连结正弦/餘弦插值細分器 BiSS或嵌入式單圈和多圈處理安全監控特性 關鍵特性:快速採樣连结細分:2us,精细信號調節,源掌握輸出(ACO),1Vpp線驅動輸出,並行8位單片機接口,串行接口(BiSS/SSI,SPI),I²C,12位A/D轉換器(溫度感應)安全特性iC-TW8 帶有自動校準16位正弦/餘弦插值細分器 本身校准單次/不斷完善增量信號 關鍵特性:250ksps,16位,恆定延遲時間(24us),延遲恢復到4us(伺服環路),二進制/十進制0.25倍至16384倍,後置AB分配器[1/1到1/32],輸入頻率125kHz,A/B/Z 8MHz,最小邊緣距離tMTD 31ns,自動偏置,放大,相位,按鈕校準,通過LUT進行扭曲補償,信號質量監測,利用引腳設置,I2C,SPI,3.3V(15mA),5V白皮書 3.   總結利用差别方法對S/D轉換器進行了展现,專門為插值細分,在選擇最優解決计划時應考慮多個主要準則。本章的表格[4]包罗最新芯片解決计划,也能够在線下載。4.參考文獻[1] EncoderTechnologiesinComparison:Magneticvs.Optical,Elektronik10/2012[2] 18Bitrelativencoder-IC,ElektronikIndustrie03/2012[3] EasyConditioningandSafeTransferofSensorSignals,Elektronik Industrie4/2010[4] ProductSelector Interpolator IC 關於iC-HausiC-Haus GmbH是一家行業領先獨立的德國製造商,為標準集成電路(ASSP)和定制ASIC半導體供给解決计划的全球代表。 30多年來,公司不断努力於在工業,汽車,醫療應用的專用集成電路的設計,生產和銷售。iC-Haus在CMOS技術,雙極技術以及BCD技術方面的單元數據庫專門用於設計實現傳感器,激光/光學以及驅動器ASIC。集成電路組裝在標準的塑料封裝內,或利用iC-Haus板上芯片技術製造完好的微系統,多芯片模塊,和連同傳感器的optoBGA / QFN。更多信息請訪問:http://www.ichauschina.comhttp://www.ichaus.com
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關於愈加安全的汽車FET驅動應用
根據IEC 61508和ISO 26262實現功用安全解決计划會影響整個工程過程從集成電路的設計到加工和質量管理。新的ISO 26262標準的目标是在汽車的每一個單一功用實現可比較的和獨特風險評估。本文概述了與微控制器平台及其周邊的情況,還阐发了功率FET的功用保護特點。  在汽車領域未來大多數的創新將圍繞新的電子系統,比方電子轉向(X-by-wire),制動輔助系統(BAS),電子差速鎖(EDS)和完好的電力驅動(混淆/電動汽車)。這又反過來增长了我們對電子裝置功用安全的依賴,在混淆動力汽車或電動汽車達到了新的高度。到現在為止,不斷提高質量設法连结在一個高档級的可靠性–儘管越來越複雜的設計和大量的電子子系統內置到每個汽車。電子安全相關功用的利用,如轉向,操纵,和自動制動,要求這些過程的功用安全並且不形成損害,即便當一個簡單的毛病發生。 2004年它成為须要的責任,因為IEC 61508適用於所有與安全相關的開發。特別是關於汽車工業,ISO 26262管理著功用安全,今朝正在標準化並在未來兩到三年见效。這個新的國際標準作為客觀的文件, 在每一個車輛功用具有可比較的和獨特的風險評估。本質安全硬件  多年來,安全的ASIC /定制芯片設計的特點是ABS和安全氣囊系統的要求,是开始進的技術。但是,假如我們看一看在汽車電子基於微控制器的平台,情況长短常差别的。圖1是一個總框圖顯示在汽車中的一個電子掌握單元。除了電池供電,單片機是中央單元處理当地的傳感器信號,與其他子系統通讯,並通過功率單元激活執行器。在安全控制器軟件已經有了長足的進步,設計加工管理,和AUTOSAR汽車電子通讯系統,汽車SPICE / CMMI和FlexRay。也有一些微控制器已經或即將進入市場,將能夠滿足ISO 26262的要求ASIL D(汽車安全完整性等級D)。至於硬件設計而言,這幾個方面是今朝的焦點:電壓監控,傳感器邏輯和功用的監控,傳輸路徑,其次是功率單元的完善驅動。傳感器能够被監測通過硬件和微控制器軟件的邏輯。對於傳輸鏈接,合適的協議有助於可靠地識別並且能够糾正這些毛病。功率輸出級的設計是一個特别的挑戰,比方,在執行器的狀態回讀冗餘能够極具本钱約束。圖1:汽車電子掌握單元總體框圖單片機和掌握單元之間的接口  我們的目標是安全操纵功率單元利用來自微控制器的輸出信號。對日趋複雜的微控制器趨向於具有較低和更低的功耗,導致了較低的電源電壓,較低的焦点電壓,和較輕的I / O電壓在輸出低額定負荷。在復雜的微控制器, I / O 電壓現在普通是1.8 V 到3.3 V。這抵消了不斷增長功率單元的需求–也長期作為48V車載電源,旨在低落電流和電纜損耗。電子驅動,如轉向或剎車,在發生毛病時十分關鍵。這裡,ISO 26262定義了四類風險(ASIL A至D),考慮到具體的安全要求和定義的最大允許的生效概率。要求通過技術解決计划,低落風險。具體而言,這意味著關鍵的毛病必須被檢測並主動預防毛病。功率FET完善的激活是這樣十分的主要。當然也適用於FET驅動器,這是單片機和功率輸出之間的次要環節。當設計FET驅動器,非常重要包罗所有的設計參數。上面是典范的: 1. 錯誤監測(從輸出端之間連接的GND或VCC缺失) 2. 驅動電源和啟動特性(比方單片機I/O三態) 3. 留意功耗,負載電流,和開關頻率。  当评判一个驱动器的安全功能,次要存眷的是第一级的毛病检测和电路如何反响:1.由於印刷電路板或元器件的缺点短少接地2.電源電壓缺失或波動3. 兩個輸出連接/短路4. 内部突發瞬變5. 輸出過載和超溫圖2:從FMEA摘錄  本次評測將自動導致一個FMEA或生效模式影響阐发。這樣做的目标是為了系統地記錄能够發生的工作和须要的測量,根据IEC61508和ISO26262實現功用安全。在驅動級應用FMEA  FMEA試圖形貌哪一個元件功用和潛在的毛病或生效能够發生。生效的缘故原由和影響進行了阐发和評估,對整個產品和用戶具有主要的意義。接下來的問題要回答的是如何能够會出現毛病–以及如何檢測和避免以制止任何進一步的損害。這些詳細的阐发記錄,成為任何集成電路設計規劃的一個組成部门。他們當然也集成在生產過程中,集成電路測試,和產品的質量保證。通過舉例的方法,圖2給出了一個廣泛的FMEA用於FET驅動器的第一頁資料。預防潛在的錯誤是主要的和最重要的,是在產品和之後的操纵中具有可靠的檢測。 FMEA可用來確定潛在的關鍵錯誤,他們如何確定,以及如何制止其影響。這些信息间接影響到後續的IC設計。FET驅動器功用安全的一個例子  這些具體的安全措施,通過從一個安全FET驅動器系列的IC模子舉例詳細解釋。圖3給出了一個NMOS邏輯FET驅動電路的道理圖(比方,IRL44N),利用iC-MFL作為一個驅動器。在發生錯誤的情況下IC必須避免NMOS邏輯FET通過一個邏輯信號激活。與所述第一級的毛病,驅動器輸出必須连结在一個安全的低電平。除了基本功能,電平轉換(從1.8 V–3.3 V至5 V),功率FET輸入驅動器,iC-MFL的設計保護步伐,避免以下錯誤:1. IC短少GND或VCC2. 輸入開路(比方電纜斷裂或單片機I/O口三態)3. 兩個輸出短路  最嚴重的情況是地或電源電壓VCC的缺失,此中普通標準的FET驅動器不能保證在輸出為安全低。除了傳統的VCC或電源監控,接地監控才能也被包罗在器件中。假如地的連接被中斷,沒有這些步伐無明確潛在的比率可用於內部邏輯,内部FET通過從IC內部電路將被激活。該器件具有兩個地(GND和GNDR)。  假如一個連接中斷,監控識別毛病並關閉輸出級。假如VCC中斷,輸出也明確由一個值約30 KΩ的內手下拉電阻連接到地,從而切換到一個安全的操纵模式。為了增长安全性,所有輸入具有施密特觸發級和下拉電流。在單片機的啟動階段,這期間所有的I/O端口三態,這些下拉電流保證了規定的FET驅動器的輸入狀態。 FET驅動器輸出是有用的推/拉電流源,此中拉側連接到地比推側強。假如内部兩個輸出短路,此中一個驅動高電安然平静另外一個為低電平,芯片輸出為低,並保證一個低的電平。輸出具有防過壓保護他們免受突發瞬變(18 V,100 ms)。  FMEA也能够在其他情況下利用,如PMOS-FET驅動電路,或其他輸入和輸出電壓範圍,實現不异的單一毛病保護。為了NMOS-FETS和PMOS FET安全驅動,器件供给可調節輸出電壓範圍5 V,10 V和滿幅度電壓。上面的例子只是說清楚明了在事情過程中避免毛病步伐,並且由IC設計间接影響。圖3:安全功率FET驅動電路远景  如圖所示,實施功用安全系統根據IEC 61508和ISO 26262影響整個工程過程,從集成電路設計到加工和質量管理步伐的展開。這將一定導致各部門作為一個團隊在一起事情,為項目開發做出所需耐久的和宏大的勤奋。相應的阐发是须要的,在電子工業和其他子領域。    當然也適用於完好的系統級別,比方轉向或製動系統。這是能够預期的,安全功能將日趋成為在汽車行業和工業環境的標準。 
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Encoder Blue: iC-Haus 利用藍光LED實現新一代光電編碼器!
iC-Haus 使编码器显现在蓝光下利用蓝色LED实现一种立异奔腾的单芯片光电编码器iC-Haus 开辟用于光学定位编码器的传感器芯片,该芯片搭载了专门针对蓝光设想的光电二极管。产品图片:Encoder blue器件体积玲珑的optoQFN封装情势下载文本及图片:http://www.ichaus.de/iC-Haus_Encoder_blue_newsrelease_cn  蓝光的较短波长以及较浅射入深度能够有效地提拔增量式编码器和绝对式编码器的机能,比方:分辨率,旌旗灯号幅度,谐波失真以及颤动性等。同其它波长较长的光芒比拟,蓝光在不异的间隙宽度下能够发生更小的衍射,因而能够发生更明晰的图象。    当代半导体工艺使加工愈加精密的平面构造成为能够,其能够操纵蓝光的射入深度浅的优 点提高效率。同时精密的构造也许可光电二极管利用交织规划,如许能够低落编码器正余弦旌旗灯号的偏移。同时对光敏感区域的高添补因数能够经由过程等效几何变更来实现。  蓝光  LED 是白光发射的根底,汽车工业和照明手艺关于白光发射器都有着极高的需求。  今朝,具有较好恒温和持久稳定性的蓝光LED曾经能够利用,因为蓝光LED具有更高的产光率和更高的服从以及更优惠的价钱,因而今朝利用于编码器中的IR 大概红光LED 与蓝光LED 比拟,在一定程度上就显得相形见绌了。跟着 LED 手艺和CMOS 手艺的进 展,光学定位传感器在这方面受益明显。iC-Haus 对本人消费的高分辨率iC-PT H 系列的新型增量扫描器停止优化,特别在蓝光方面。同时为该范例的单芯片编码器的集成平台注 册了Encoder blue商标。  iC-PTH 系列的新型编码器芯片将扫描优化和旌旗灯号插值细分分离起来,集成在极小的可用空间:带窗口的5x5 mm2optoQFN 封装。经由过程对光学芯片的相位阵构造停止优化,仅用扫 描最小面积 1.9 mm x 3.1 mm 和一个直径仅26mm 的码盘就能够天生每转 10000 个脉冲。蓝光能够低落乐音,提高旌旗灯号对比度,同时能够经由过程提拔服从削减光学系统的电流耗损。  该芯片能够输出带零位的低颤动编码正交旌旗灯号,并经由过程4mA推挽式驱动器以单倍、 双倍或四倍细分解析度停止准确的机器掌握。同时,在机电换向掌握中利用集成的附加三通道扫描,交换了通例的霍尔传感器。在这里,码盘界说换向旌旗灯号,调解码盘就能够很容 易使旌旗灯号与机电的极对数相适应。  零位旌旗灯号宽度和细分解析度能够简朴地经由过程芯片引脚停止挑选。许可输出频次上限至1.6MHz,如许能够实现每转10000脉冲、机电转速到达约10000rpm的机电掌握。能够激活模仿测试旌旗灯号,以易于位置对齐和测试装配校准。  扫描面积小和高敏感度有助于减小编码器本身所需能耗,5V电源只需发生仅仅几毫安的操纵电流。能够有用提拔LED的期限,特别是在机电处于较高运转温度的状况下。该iC-PTH芯片能够调理LED电流,同时对因为老化大概温度影响形成的变革停止抵偿。  iC-Haus 供给带有塑料码盘、传感器芯片和可插拔的蓝光LED的评价套,可插拔蓝光LED可用来与利用红外光源的旌旗灯号质量停止间接比力,且对其长处停止判定。在停止体系设计时需求思索利用较高的蓝光LED的正向电压,以及在编码器中利用的质料的稳定性  Encoder blue正由出名的编码器生产商停止集合测试和认证,而且无望近期最少在高解 析度产物方面替换今朝的红外 LED 和传感器芯片。 欲理解更多信息,请登录 www.encoderblue.com关于 iC-Haus  iC-Haus GmbH 是一家行业抢先自力的德国制造商,为客户供给尺度集成电路 (ASSP) 以及针对客户定制的公用集成电路ASIC解决方案。30 余年来全球范围内,iC-Haus 不断致力于产业、汽车以及医疗范畴的特别集成电路的使用开辟。iC-Haus 在CMOS手艺、 双极手艺以及BCD 手艺方面的单位数据库专门用于设想实现传感器、激光/光学以及驱动器ASICs。  芯片装配有尺度的塑料封装,或为了完好的微体系利用  iC-Haus 的板上芯片封装(COB)手艺,多芯片模块,或搭载了传感器且利用optoBGA 或optoQFN 的封装。更多信息请会见:http://www.ichauschina.com 。更多成绩请详询:Horst Huse电话:+49 8762 2850                         网站:   http://www.ichaus.biz传真:+49 8762 2805                         邮箱:   horst.huse@ichaus.biz 
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明星單品: iC-MB4
iC-MB4 iC-MB4 是BiSS接口主机,共同带 BiSS 或 SSI 接口的编码器。iC-MB4 芯片掌握和编码器通信协议,读取的传感器数据能从单片机/DSP读取。寄存器通讯和施行通讯也集成在 5x5 mm QFN28 小封装或 TSSOP24 封装。iC-MB4 功用特性:和 BiSS-C, BiSS-B, SSI 和 extended SSI 和谈兼容可与8个从机(编码器)双向 BiSS 通讯,速度高达 10 Mbit/s可编程接口带集成收发器:双通道(TTL或CMOS),单通道(RS422或LVDS)主动抵偿线提早高达64位数据每从机,高达16位CRC每从机SPI或并行接口到控制器(比方:单片机或DSP)传感器数据读取周期可主动触发(AGS)大概从内部旌旗灯号掌握(引脚或号令)。读取数据的CRC校验会主动在 iC-MB4 停止,报警毛病假如失利。此芯片利用单个 3V 到 5V 电源,合适使用是任何体系需求读取位置数据或调试 BiSS 编码器,包罗:多传感器体系,扭转或线性编码器的控制器,马达反应体系,机器人,等等。  
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明星單品: iC-PV
iC-PViC-PV: 電池緩衝40位元多圈霍爾編碼器  專門為無齒輪多圈編碼器設計,iC-PV 是低功耗计划帶霍爾感測器,便利用電池供電。晶片超小封裝和經濟實惠,節約本钱,低功耗 (10 µA 用 3.0V 到 5.5V 電源) 適合機械齒輪多圈編碼器的替换解決计划。 iC-PV 功用特性:高達40位元多圈數據主電源毛病自動切換電池供電串列介面連接帶多圈介面器件 (比方: iC-LGC, iC-MHM, iC-MN, iC-MU)單圈資料登錄連接不帶多圈介面器件 (比方: iC-LNB, iC-LNG)錯誤報警 (设置錯誤,磁場監控,電源監控)    iC-PV 還能當低功耗電池供電平行介面3位元單圈編碼器。晶片電源電壓 3.0 至 5.5 V,操纵溫度範圍 -40 ~+125 度,適合工業應用。
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iC-MHM
iC-MHMiC-MHM: 14位元BiSS/SSI磁編碼器晶片帶多圈介面iC-MHM 是絕對角度編碼器,單晶片集成:霍爾感測器,高解析度即時正弦數位轉換,串列介面,多圈介面,RS422和LVDS收發器。局部功用集成在 5x5 mm QFN28 的小封裝。iC-MHM 功用特性:14位元正弦數位轉換 (0.02度角度解析度)BiSS/SSI 通讯用集成RS422收發器速度高達 10MHz模擬正余弦波 1 Vpp 差分輸出高達46位解析度 (多圈32位 + 單圈14位)錯誤報警iC-MHM 安全操纵速度高達 80,000 RPM (12位解析度),帶安全功能:CRC 校驗輸出 (最多16位CRC), 操纵計數,錯誤報警 (霍爾感測器錯誤,多圈同步錯誤等等)。此晶片操纵電源電壓範圍 4.5 至 5.5 V,操纵溫度範圍 -40 ~ +125 度。晶片设置參數可從 EEPROM 讀取或通過單片機 SPI 介面寫入。
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集成光編碼器用於BLDC 電機反饋
集成光编码器用于BLDC 机电反应  在产业大多数的电能消耗来自大型机电和牢固速度的驱动体系。因而,能效运动控制系统应顺应将来实践负载需求使用。BLDC机电满意这一要求经由过程电子换向和调速掌握。机电磁极绕组换向在最好的转子位置的是非常重要的,用于削减电消耗当利用可变转速和负载的状况。转子位置反应可靠性是很重要的,关于运动控制系统的机能。它许可定子绕组准确的换相,最大限度地削减机电电消耗。凡是在120°相移UVW 旌旗灯号用于激活BLDC 机电驱动器的换向。差别的选项可发生UVW旌旗灯号。这能够利用霍尔传感器或开关,能够组装在绕组中或安装在一个小的PCB 上面;计较软件基于反电动势数据从定子绕组;毗连在电机轴上的光学或磁编码器;或先辈的单片光学或磁编码器芯片集成机电外壳傍边。霍尔传感器或开关普遍用于BLDC 机电,因为其低元件本钱。这种方法需求有用的算法来计较UVW,从测得的反向电动势。同时快速微处理器或DSP 需求削减执行时间和削减分外的延迟时间。这种方法的范围,UVW旌旗灯号的发生能够在快速负载变革,在低转速和在同步操纵上寓目到。硬件中检测转子的绝对位置被以为是最可靠的挑选。毗连在BLDC 机电上的光学或磁性编码器是有益的,当需求高精度静态定位,假如使用对本钱不敏感。挑选磁/光学机电编码 霍尔传感器用于换向  在一个BLDC 机电利用三个别离的霍尔传感器/开关发生UVW旌旗灯号基于传感器的安装位置,无论是在定子绕组,或组装在小PCB上,0°,120°和240°,位置相对转子永磁体。在某些状况下,一个磁极环毗连到轴能够用。图1 的右边显现了三个霍尔传感器/开关的机器位置,用于UVW旌旗灯号的发生。UVW旌旗灯号定位精度与关的转子实践位置取决于安装公役与共同霍尔传感器/开关的灵敏度和稳定性。磁场变革许多,因为超温,转子速度和操纵期限(永磁老化),位置偏差很容易累加+ / - 3°或更多。另一种办法利用四个集成霍尔传感器而且旌旗灯号调度天生正弦/余弦旌旗灯号,此中在360°动弹角度位置是持续可用的。图1的右侧显现了霍尔安插。一个小的永磁铁直径在4-6mm毗连到转轴,经由过程集成霍尔桥收罗发生轮回变革旌旗灯号。传感器安装许可发生一个差分正弦/余弦旌旗灯号,对一般的磁场是不敏感的。正弦/余弦旌旗灯号然后能够经由过程一个正弦-数字转换器转换为绝对位置值。这类插补经由过程计较正弦值除以余弦值的反正切。它供给了转子的绝对位置,可设置6~12位分辨率。图 1: BLDC机电位置检测的挑选用于换向  当代混淆旌旗灯号集成的研究进展,让霍尔阵列加上所有的正弦/余弦旌旗灯号调度和插值用于绝对位置,可以在一个编码器IC集成。替代三个别离的霍尔传感器/开关,一个单一的5x5mm封装能够组装在同一个PCB上(参图1)。该Z 旌旗灯号标记转子的zero位置,许可从ABZ旌旗灯号以简朴的办法计较机电的绝对位置,在机电掌握和运动控制系统。从绝对位置也能够发生增量ABZ旌旗灯号可用于监测快速位置变革,以十分低的提早。图2显现了上/下AB旌旗灯号编码,用于增量操纵。当机电的标的目的反转AB旌旗灯号改动其相移。该Z旌旗灯号标记转子的zero位置,许可从ABZ旌旗灯号以简朴的办法计较机电的绝对位置,在机电掌握或运动控制系统。用正弦/余弦到UVW,插值单位的换向旌旗灯号能够发生两个,四个或多个磁极机电范例。在这种情况下,每一个换向旌旗灯号偏移了66°相位。它能够间接掌握BLDC驱动单位用于块换向。它也能够经由过程机电控制器用来发生正弦波换向。一个集成的单芯片磁编码器凡是有多输出选项,用于机电控制器或初级运动控制器。但停顿远落伍于当前的需求。图2: 经由过程正弦/余弦发生UVW和ABZ 提出了经由过程单芯片编码器集成单芯片编码器一体化的停顿,使一个完好的“片上体系”具有多个输出挑选用于BLDC 机电。图3显现了BLDC 机电反应选项,以iC-MH8作为一个例子。在顶部的UVW 其他旌旗灯号的输出选项设置,比方绝对位置经由过程SSI / BiSS接口,ABZ增量和模仿正弦/余弦旌旗灯号。该芯片包罗一个霍尔阵列,模仿旌旗灯号调度,数字正弦/余弦插值,偏差监控,自动增益控制,多编码器的输出格局,UVW机电换向输出,数字设置,线驱动才能,和片内编程。霍尔桥旌旗灯号调度和放大经由过程PGA自动增益控制来抵偿差别的操纵条件,如温度,电源电压或磁场的变革因为温度或老化。图3: 绝对磁编码器机电掌握带输出选项芯片上的正弦/余弦旌旗灯号放大到1 Vpp,而且经由过程一个差分模仿输出驱动器,用于内部监测或自力的插补。他们也被用于12位及时正弦数字转换器/插补器,以一个十分低工夫提早,小于1μS。12位供给了一个小于0.1°的分辨率。一个绝对位置可读出经由过程串行SSI(同步串行接口)或BiSS接口(双向同步串行接口)的运动控制器。一个开放尺度的SSI / BISS供给高速串行接口,也用于生产线设置。假如需求,集成的RS422 线路驱动器撑持长电缆到机电或运动控制器。ABZ旌旗灯号以2MHz的频次更新而且延迟时间小于1μS。零位可编程256 步(114°)用于增量,192 步(118°)用于UVW接口。也很重要的是要有设置和调度模仿旌旗灯号的才能。这需求一个高质量编码器输出旌旗灯号。挑选BLDC 机电换向磁极设置,可用于各类差别的机电装备范例。可调设置存储在编码器芯片的RAM而且可以编程到片内非易失性ROM 中,上电后可读。光集成也能够  磁性编码器芯片可以更好的用于十分刻薄,尘埃和严厉的情况。但是光单片编码器芯片带换向输出经由过程光学系统集成一样变为能够。其机能更高一些,但比照表白,两种手艺齐头并进。图4显现了两个单芯片光学编码器带增量和UVW输出。这里的分辨率界说是码盘肯定的,而且利用三个光学传感器用于发生UVW。机电的极对数界说是码盘设想肯定的。比方,四个光电二极管阵列能够供给高达20,000CPR用一个直径33.2mm的码盘。特别的封装如optoQFN契合这个光学解决方案需求。如今的混淆旌旗灯号集成才能能够供给可靠、高度灵敏单片编码器芯片,而且可设置磁编码器反应选项具有12位分辨率。这与传统的霍尔传感器/开关体系相比较,具有高机能集成到机电壳体。在光学编码器带有集成的UVW输出挑选,也是单芯片解决方案的发展趋势。这些趋向撑持加强机能提高机电电子换向的能量服从,经由过程最好的机电反应解决方案。图 4: 光学单芯片机电编码器芯片带UVW换向    
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IC-HAUS 驅動中的應用计划
IC-HAUS 驱动中的使用计划 -----------涉及到IC-HAUS电源管理iCs、编码器iCs、24V通讯电缆驱动iCsIC-HAUS驱动中的使用计划在产业和自动控制范畴为客户供给灵敏的电源解决方案,并且供电系统的电压范畴广大。能够使用在产业传感器、扭转编码器、直线编码器等。论文在引见IC-HAUS的驱动计划前先简介IC-HAUS电源管理iCs。 一:IC-HAUS电源管理iCs IC-HAUS电源管理iCs统共有6个型号,能够分为三个范例:IC-DC,IC-JJ,IC-WD系列。IC-DC在计划中作为电源芯片IC-JJ的特性以下:供电电压VBAT范畴6 to 16.5V。在输入电压不稳定的状况下可以不变输出必然工夫---自给功用。静态电流很小,30μA阁下。兼容TTL-/CMOS输出模式。12V/30mA三态输出。欠压检测,单线串行总线,看门狗检测功用,ESD庇护。 IC-WD系列的特性以下:输入电压范畴8-36 VDC服从十分高的降压变换器内部集成了开关晶体管和续流二极管经由过程内部电阻调理停止电流;100 kHz内部自带集成的振荡器两路降压调理输出别离200mA/25mA输出电流十分低的纹波;ESD庇护;温度范畴在-40 to 85°C之间SO8和DFN10两种封装格局在PCB布线的时分需求极少的空间二:驱动中的使用计划 如上图所暗示的是DC/DC变换器iC-DC的使用。输入电压的范畴是在4.5V到32V之间。VCC2给6通道增量光学编码器iC-LTA/iC-PT供电,VCC1给3通道差分线驱动器带集成阻抗匹配的器件iC-DL供电。这类供电方法使传感器件和电平传输器件之间做到了有用的断绝。iC-DL器件的过压和过温报警经由过程TNER引脚进入iC-DL。经由过程这类方法将iC-DC的错误信息和iC-DL的欠压和过温监测联络起来。NER管脚将供给两个芯片的错误信息。    图例电路操纵了iC-DC自己固有的反向电极庇护特性。ZD1, ZD2, D2 to D13 和 电阻 R3构成的庇护电路能够避免任何情势的过压输出。工程师在设想这些庇护电路的时分能够按照本人的经历,没有特定的要求。详细设想规格参照官网阐明。输入电源经由过程电源管理IC内部的二极管接在IC-DL的管脚VBx上供电,非常便利。  iC-LTA/iC-PT是6通道增量光学编码器,能够使用在直流无刷电动机和产业驱动上。实测输出波形以下所示:能够看出波形对称性很好,波形结果非常幻想。波形输入到24V通讯电缆驱动IC-DL的输入口,IC-DL输出经由过程通讯电缆输入到100米外的PLC。IC-DL的特性:6通道限流防短路推挽式的驱动3路差动通道的挑选集成了30至140欧姆的电阻;供电电压范畴很宽在4到40V之间。200mA输出电流;输出饱和电压很低;兼容TIA/EIA standard RS-422。总线输出三态开关;转化无延时上升斜率很高。内部施米特触发器,下拉电阻;TTL and CMOS电平兼容;防压高达40V。RS‐422(EIA RS‐422‐A Standard)是Apple的Macintosh计算机的串口毗连尺度。RS‐422利用差分旌旗灯号,RS‐232利用非均衡参考地的旌旗灯号。差分传输利用两根线发送和领受旌旗灯号,比照RS‐232,它能更好的抗噪声和有更远的传输间隔。在产业情况中更好的抗噪性和更远的传输间隔是一个很大的长处。      RS‐485(EIA‐485尺度)是RS‐422的改良,由于它增长了装备的个数,从10个增长到32个,同时界说了在最大装备个数状况下的电气特性,以包管充足的旌旗灯号电压。RS‐485是RS‐422的超集,因而所有的RS‐422装备能够被RS‐485掌握。RS‐485能够用超越4000英尺(1200m)的线停止串行通行。      RS485是从RS422开展起来的,接纳一对差分线A和B,还有一个使能旌旗灯号能够使A和B处于高阻态。      RS485尺度满意RS422标准,以是RS485驱动器可在RS422网络中使用。RS-485 的数据最高传输速率为10Mbps。可是因为RS-485 经常要与PC 机的RS-232口通讯,以是实际上普通最高115.2Kbps。又因为太高的速率会使RS-485 传输间隔减小,以是常常为9600bps 阁下或以下。iC-DL的封装如下图:IC-DL能够监控VB、VCC和芯片温度;当呈现毛病的时分让所有的输出级都呈高阻形态,然后置低NER。除此之外,还能够监测VB1, VB2 和VB3的电压差,当绝对误差超越0.75 V时发生报错旌旗灯号。
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採用iC-haus接口芯片把微控制器接入工業世界
採用iC-haus接口芯片把微控制器接入工業世界产业使用接纳嵌入式微控制器时需求出格存眷现场卑劣的噪声情况。从供电电压低至+1.5V大概+3.3V到24V工业界,需求认真设想和决议计划专门的解决方案来到达安全和不变的事情。上面的文章形貌差别的应战和设想思索以及能够的解决方案满意最大能够的功用安全和可靠性。文章形貌的内容以下:工业界 — 一个差别的世界有哪些设想应战电平转换器和驱动器输出旌旗灯号安全接纳分立元件仍是 ASSP I/O 接口处置24V输入旌旗灯号噪声驱动激光二极管/LED哪些地方需求省电提要1)工业界 — 一个差别的世界   自从在1970年月创造微控制器以来微控制器趋势于更多的公用衍生和更多的功用和较低的手艺门坎。集成更多功能,更大存储器以及低功耗。  关于一个给出的使用,每个人都在寻觅“最好的事情形态”到达最低的本钱,最小的空间和最小的功率耗损。为到达这些需求而接纳一个新的单片机而辩说。最初的结果是微控制器的供电电压连续低落,在某些状况下内核事情电压低至0.8V,I/O接口电压低至+1.5V。  但是,在产业应用领域,大多数供电和逻辑电平照旧是+24V。利用+24V供电和逻辑电平顺应产业应用领域的噪声和卑劣的事情情况。因为这个缘故原由,优良的电子抗干扰性需求接口耐受高电流尖脉冲、磁滋扰、静电放电等等。大多状况下微控制器和工业界的电流大概电压是一个10倍的干系。但是,我们要处理的是安培级大概是伏特级的成绩,而不是毫安级大概毫伏级的成绩。这就为硬件设计者提出了一个应战,在两个范畴断绝和转换旌旗灯号电平。这意味着从转换低至1.5V的单片机逻辑电平到+24V的电压摆率在输出大概其他标的目的的输入。 利用微控制器在嵌入式使用,比方,加工掌握、机器人、自动化装备等等。意味着在某种水平上认真地设想接口,那就是可靠和考虑到安全事情。也有很多尺度适用于某些方面的功用安全,比方IEC 61580和EN 60204-1。2)有哪些设想应战 就产业情况的素质,应战每一个设想的是上面的这些需求:高电压摆率跟着快速的dV/dt大概dI/dt转换惹起的输入旌旗灯号和输出旌旗灯号的穿插滋扰接地回路因为体系的散布参数而改动接地电平体系大概软件生效惹起的鼓励端破坏(比方,功率输出级) 因为这些缘故原由,在设想微控制器和+24V工业界之间的接口时下面的这几点需求思索:微控制器需求多高的电平转换给输出?微控制器需求多高的电平顺应于其输入?针对硬件大概软件的毛病如何庇护输出级?数字的和/或模仿的毗连需求什么样的滤波?产业I/O和微控制器之间需求强迫的断绝?多大的功率上升和降落举动需求被思索?哪些生效需求被监控以及如何监控?哪些地方是高功率耗损惹起的热斑(比方,高电流大概高频次)?3)电平转换器和驱动器输出旌旗灯号安全  最后思索的是着眼于微控制器的I/O端口逻辑电平,然后是明白输出需求的电流和电压。比方,驱动高电流阻性负载,像加热器大概执行机构,需求一个逻辑电平转换和功率三极管大概FET功率前置-驱动器。图1所示的例子是转换+1.8V供电的微控制器逻辑电平,经由过程前置-驱动器,掌握一个高电流+24V FET。来自微控制器的逻辑电平,这个FET撑持的切换负载电流大于10安培。图1所示的另一个挑选是毗连一个高边开关,比方,iC-DP,在36V供电时撑持负载电流高达200毫安。  由于在上电时微控制器的I/O端口曾经毗连到输入,需求出格防备这里。为了制止在这个时期浮动的输入电平转换,假如下拉电阻没有集成到器件内部,需求毗连附加的下拉电阻,比方iC-MFL。另一个需求思索的处所是输出端短路的生效-安全庇护监测,监控VCC电压、地和芯片温度。在实践使用中,输出端生效将会惹起破坏大概会损伤到使用者,大概破坏高贵的装备,大概需求一个FMEA阐发来满意安全标准(比方,IEC 61508)。   这需求在全部体系级、板级和芯片级做FMEA阐发。对于此电平转换和前置-驱动器iC-MFL,FMEA安全电路曾经集成到芯片级,并且包罗第二个地毗连和特别的地监控。图1:电平转换和驱动功率输出  iC-MFL的输出级设想成最大输出电压为+18V。其他范例的驱动器,像iC-MFN,可用来处置差别的输出电平而且能够间接供电从+24V到高达+40V。在很多嵌入式体系一些数目的输入和输出因为差别的机器配置能够差别以及在I/O端口需求一些差别的组合。4)接纳分立元件仍是ASSP I/O 接口 ?I/O模块化能够利用差别的办法。一个解决方案是板级计划,挑选一个差别的I/O模块大概PCB,大概是在嵌入式电路板的芯片级计划。也能够是一个FPGA和分立元件构成的输入或输出级,大概利用公用的ASSP。这些特别的设想适用于灵敏的和可编程的I/O设置。在嵌入式机器大概机器人使用,传感器和执行机构有时候仅数米远。假如它们接纳屏障双绞线电缆毗连而且在中央接地,那么接地回路凡是对输入/输出体系不会有成绩。因而,在许多状况下,电断绝(比方,经由过程光电耦合器电流断绝)是不需要的。这关于体系设计者而言能够削减I/O端口的本钱以及增长灵活性。另一方面,数字I/O接纳+24V逻辑电平被用来毗连开关、数字传感器和在输入侧经由过程长电缆停止低速串行通讯。+24输出也被用于驱动执行机构,比方,继电器、电磁线圈、机电和指示器,比方,灯胆大概LED。关于高速串行传输(比方,SSI/BiSS编码器)在一个高噪声的情况,RS422也凡是被利用高出超越100米的间隔。为了到达可靠的事情,利用生效监控,在输入端出格思索以下:I/O端口能够没有可靠毗连检测开路、短路和毗连断开供给滤波器抑止噪声、穿插滋扰、尖峰大概机器开关跳动检测已界说的旌旗灯号传输用来发生微控制器中止 在设想输出端时思索一样主要,比方:耐受和检测短路,检测超温限定灯具发生的浪涌电流以及抑止线圈封闭时发生的电压尖峰撑持脉冲输出用于闪灼或功率低落  切换负载利用高边开关输出是较多的首选办法,断开大概接地负载不能影响+24V体系供电。监控差别的电路生效,比方,+24V供电不敷,一些丧失地线毗连以及由驱动器超温惹起的临界状态的使用。具有回读输出端口的选项,大概丈量I/O端口的模仿电平用于更具体的诊断对到达功用安全长短常有效的。丈量I/O接口模仿电平的办法也用于+24V输入端口。  很多数字功用需求组合的I/O端口,能够在FPGA里做这些端口,但是模仿功用、+24 I/O 以及毛病监控需求利用分立元件实现。一个公用的、可编程的以及组合的+24V I/O解决方案如图2所示。这个例子是基于ASSP,它经由过程一个并行总线大概串行SPI接口毗连到微控制器,险些各类微控制器都能够如许利用。  在此使用中电源和地是需求断绝的,iC-JX能够通用一个断绝的(比方利用光电耦合器)SPI接口毗连。因为利用了很少的断绝线缆,这是一个较着的本钱优势计划。这种情况下,iC-JX的逻辑供电能够从+24V经由过程一个电压稳压器供给+3.3V,和+5V给数字和模仿电路。  iC-JX也供给所有I/O端口的回读功用。另外,集成的16通道10位A/D转换器撑持端口察看,比方,察看+24V模仿输入用于诊断功用。  这些特性供给了功用安全、提高了在线保护才能以及生效检测。当接纳一个遥控诊断功用时这会明显的削减保护本钱。 关于电压调整器,iC-WD大概iC-DC能够发生两个输出电压用于小的I/O子系统,它分离了一个开关模式的DC/DC转换器和一个 线性稳压器。这会减小模仿电路的纹波以及连结电源本身的低消耗。图2:松散的通用I/O和光学断绝  关于这个电路另外的安全性,假如一个毛病形态在微控制器内部发生,一个内部看门狗电路也能够监控微控制器能否有用以及禁用所有的16个I/O端口。 5)处置24V输入旌旗灯号噪声   在输入旌旗灯号噪声方面,数字的大概模仿的滤波器需求制止被微控制器毛病的读入,关于数字信号,iC-JX输入具有内建迟滞数字滤波选项。模仿输入旌旗灯号能够经由过程分立元件的滤波器大概内建的比力强滤波功用,比方,连结、迟滞大概RC电路。图3所示的是iC-HC的连结功用影响输入噪声。图3:集成滤波的输入噪声滤波功用  此计划是典范的快速丈量输入电平以及内建电平转换用于微控制器的输入。此供电电压和差分输入电压能够高达36V。省电方面,iC-HC比力器能够经由过程使能输入切换到“zero功耗”模式。6)驱动激光二极管和LED   利用一个微控制器驱动激光二极管需求恒流源和尖峰开释开关来制止破坏高贵的激光二极管。取决于电流和切换频次,差别尺度的驱动器许可均匀电流掌握(ACC)和/或平均功率掌握(APC)。图4所示的是集成解决方案iC-HG驱动三只激光二极管(大概LED阵列)带可调理的恒流功用。图4:驱动RGB激光二极管/LED高达1安培的电流  上图是典范的RGB光源应用于差别的产业范畴,比方激光模块。当设想和测试快速激光驱动电路时,请看另外一篇文章,“设想和测试快速激光驱动器电路”。7)哪些地方需求省电   因为产业旌旗灯号是高电压摆率,功率耗损就成为一个值得留意的成绩。关于输出级,当转换频次降低时将会有超温征象呈现。一个典范的例子是24V线驱动用于串行通讯子系统。一个可选的计划处置这个问题的办法是存储没有终端婚配的传输线反射的旌旗灯号能量在电容里,而且利用这个能量为驱动器供电。这个办法能够节流高达50%的器件耗损能量,在转换频次小于250KHz时能够削减3个瓦特的器件热耗损。因而,增长了稳定性和削减了散热需求。iC-HX是一个24V线驱动器撑持这个功用,仅需求增长一个电容。测试成果显在传输速率为200KHz时,iC-HX的外壳温度从100℃减小到70℃。 减小线驱动的功耗是一个省电的例子。因而,所有运转在高频次和高电流的体系的各个部门都该当认真评价它们潜伏的功率耗损(比方,利用低RDSONFET)。   驱动继电器和电磁阀也是一个特别的状况,因为继电器(电磁阀)的吸合大概开释形态的特性决议的。考虑到这个特性,驱动继电器和电磁阀需求认真思索电路的级别。吸合工夫在10-100毫秒时吸合电流需求大于两倍的事情电流,取决于继电器大概电磁阀的特性。超越吸合工夫后电流能够削减最少三分之一。这能够接纳分立元件的RC网络大概脉宽调制电路(PWM)。当可靠吸合以后改动占空比大概改动频次。PWM经由过程内建FPGA电路序列大概利用一个微控制器PWM输出大概利用一个ASSP器件处理这个需求。图5:集成驱动继电器(电磁阀)省电解决方案  假如也需求继电器大概电磁阀的监控功用,能够接纳一个公用的ASSP。图5所示的iC-GE电路用于驱动继电器大概电磁阀,间接从36V供电,兼容典范的TTL输入电平。此器件仅需外接RHOLD和RACT电阻界说所需求的吸合和连结电流。这个集成解决方案实际上改动电流许可不异的继电器能够利用在差别供电电压的使用。为了到达这点,差别供电电压时,PWM输出的占空比和频次需求校准。  这个公用的ASSP解决方案也集成了箝位二极管和维修唆使。它也监控线圈的电流、欠压和超温。假如一个毛病发作,LED灯会闪灼,也能够用来作为一个中止给微控制器。如上所述,当驱动继电器和电磁阀时,减小器件的功率耗损是能够的。经由过程特别的思索,一个板级的解决方案可在项目设想阶段处理。7)提要  如本文所述,当毗连微控制器到工业界时有很多特别的设想思索。普遍的利用微控制器作为嵌入式解决方案用于汽车、机电以及机器控制系统。当要毗连到工业界时设计者需求思索特别的需求。幸亏,iC-Haus公用的产业ASSP解决方案处理了这些承担,以及处理了设计者在板级的很多成绩。     创意电子(www.weltronics.com)
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設計和測試快速激光驅動器電路
设想和测试快速激光驱动器电路自从 Theodore H Maiman 在50年前创造激光器以来,激光被普遍应用到各类手艺范畴,比方通讯,工业生产,以及传感器和丈量装备。通讯行业存眷的是高达GHz范畴的高速传输频次,工业生产次要存眷的目的凡是是高速的超短范围内纳秒级脉冲光功率。在传感器和丈量使用的应战是设想快速激光驱动器电路,这是一个十分苛求的使命。上面的文章形貌激光驱动器电路设计,PCB规划和光学丈量注意事项,以及设想一个脉冲宽度短到2.5ns的幻想解决方案。目次集成激光驱动器解决方案快速激光驱动器电路设计注意事项规划要求丈量激光脉冲4.1)从示波器到光学仪器4.2)从计算机到光学USB仪器设想查抄提要1)集成激光驱动器解决方案 传统的激光二极管驱动器电路凡是利用分立元件,用于低成本和低机能使用。集成激光驱动器的优势解决方案是: 1.       提高输出功率的稳定性(1%或优于1%)2.       削减板子空间(削减80%以上)3.       毛病监控4.       较好的静态机能5.       提高了可靠性/MTBF 用于快速开关,集成驱动器是必需的,由于减小PCB散布电感和分布电容是许可更快速旌旗灯号变革的次要办法。2)快速激光驱动器电路设计注意事项   用于丈量和传感器范畴的激光器光源凡是是半导体二极管激光器,光学输出功率从几个微瓦到几百个毫瓦。集成电路可便利地和安全地掌握半导体激光二极管,光谱笼盖全部可见光到红外光范畴。最新研发的全范例集成激光驱动器解决方案撑持开关频次高达155 MHz以及激光驱动电流高达300 mA。图1所示的原理图是iC-NZN的使用电路。它的事情电压从3.3V 到5.5V,能够去驱动N,M和P型激光二极管带大概不带监控二极管。 图1.全范例激光二极管驱动器电路  撑持两种事情模式,主动功率掌握(APC)和主动电流掌握(ACC)。光学输出功率各自差别。驱动电流由电阻PMD/RMD设置,如上面图1所示。假如接纳一个适宜的PCB规划,脉冲宽度能够到达小于3.5ns以及脉冲上升沿和降落沿时长(tr/tf)为1.5ns(最大)。在这种情况下该当接纳LVDS输入旌旗灯号替换TTL电平来削减EMI。iC-NZN的特性是供给了一个低边输出(专门为N型激光二极管优化),iC-NZP的特性是供给了一个高边输出(专门为P型激光二极管优化)。为了庇护激光二极管,特别是在APC模式,经由过程管脚VDDA的最大驱动电流能够由电阻RSI来限定。  关于更高功率的激光脉冲,比方电流开关iC-HG,供给一个集成的解决方案。它的特性是可供给6个带尖峰开释的电流开关,每一个开关切换电流为500mA,并且这些开关能够并联起来到达3A DC 电流。脉冲宽度能够低至2.5ns,峰值电流可达9A。最大开关频次200MHz,上升和降落沿时长1ns(最大)。最大占空比取决功率耗散和iC-HG的散热状况。 图2:CW驱动电流可达3A,脉冲驱动可达9A的激光驱动电路   输入EN1和EN2利用LVDS模式带100欧姆线路终端电阻。激光器电源电压(最大12V)由两个低ESR钽电容缓冲以及利用两个瓷片电容停止RF滤波。iC-HG监控LVDS输入旌旗灯号,假如幅度低于50%,会在管脚NER发生一个毛病旌旗灯号,电源电压和芯片温度也被监控。当欠压和过载时NER旌旗灯号也会发生。每一个通道的电流能够经由过程掌握CIx的电压来设置。它也能够被用来做模仿调制。最大调制频次典范值2MHz,CIx的输入电容是调制频次的限定身分。3)规划要求关于十分短的激光脉冲,激光驱动模块的规划是抉剔的。因为快速开关的瞬态历程,当设想PCB时传输线路低电感是要记着的枢纽。图3a所示的是一个iC-HG高速驱动模块的例子,图3b是规划的细节。推荐规划指导方针以下:连结从驱动器到激光二极管的线路和回路尽量的短(每一个mm都要思索);安排储能/旁路电容在驱动器IC电源和地线四周;挑选低ESR电容(利用两个电容并联来减小ESR);分隔AGNDx和GND大面积铺地(仅在大众地处毗连);确保DFN封装的散热PAD的散热图3a:高速激光驱动模块 图3b:高速激光驱动模块规划 4)丈量激光脉冲 4.1)从示波器到光学仪器为了激光二极管脉冲的光学丈量,需求一台高速示波器和一个附加的高速光电接收器。此光电接收器该当在相干频谱范畴具有高灵敏度以及尽量宽的带宽,从DC到GHz范畴,以便激光脉冲的幅度和快速脉冲的边缘一样能够被丈量。图4a所示的是一个典范的光学丈量安装,利用iC212高速光电接收器作为示波器的一个适配器。在这个例子里,利用一个约莫12.5ns的40mW的激光脉冲发生器,脉冲幅度和上升沿时长能够利用示波器丈量。示波器需求一个适宜的高模仿带宽,事情频次也要到GHz范畴。图4b所示的是光学脉冲响应。为了知道精确的激光脉冲外形,仅有一个电气丈量激光电流是不敷的。因为激光二极管的特性,丈量成果会大差别。因而必需丈量激光二极管的光学输出。这凡是是经由过程利用一个扩大通例实验室设备用于电子丈量。能够的办法有扩大通例示波器大概实验用PC来丈量光学的激光光束。图4a:激光二极管模块丈量安装                图4b:光电接收器iC212的激光脉冲利用iC212光电接收器                            丈量成果 iC212是专门为此类丈量而设想的光电接收器,它是第一个此类安装,分离一个带宽范畴从直流到1.4 GHz的宽光谱灵敏度,波长从320至1000nm(见图5)。它能够丈量持续波和脉冲光功率,瞬态低至280ps。图5:光电接收器频谱灵敏度  iC212在波长760nm处的增益因数是1.625V/mW。这许可光学功率丈量低至子毫瓦范畴。激光脉冲的上升沿和降落沿时长能够间接从示波器读出。然后光学功率能够由丈量获得的幅度除以相干波长的灵敏度得出。图6:丈量功率图6所示的示波器丈量波长为635nm。灵敏度由图5得出,在635nm处,S=1.34V/mW。光学功率有上面的式子计较,此中,U是从示波器读出的幅度。Popt(iC212) = U / S = 0.803 V / 1.34 V/mW = 0.60 mW除了激光二极管和激光模块的光学丈量,IC212也可用来丈量玻璃纤维传输线,光学传输工夫,照度大概激光体系的光学触发大概毛病检测测试。4.2)从计算机到USB光学仪器  另一个挑选是iC227数字示波器,经由过程USB毗连到尝试计算机。它是一个十分快速和准确的双通道8GHz次第采样示波器,基于微控制器和高速ECL差分电路。微控制器颠末断绝的全速USB接口通讯,全速速率12 Mbits/s。次第工作范围是由在触发和采样电路之间插入增量时延完成。ADC转换跟着一个触发变乱开端以10皮秒增量采样。图7所示的是iC227设置成 4 GHz双通道示波器的功用道理。毗连到iC212的被测部件来组成一个完好的光学计算机仪器。iC227次要特性以下:8 GHz带宽触发输入带宽2 GHz时基范畴25ps到100us垂直12位分辨率时基精度1.5%FS+/-10ps垂直精度跟着CH1/CH2输入 3%FS最小触发频次10KHz垂直刻度10到1000 mV最大输入采样电压2Vpp,触发输入4Vpp图7:USB示波器功用道理 由采样道理可知,IC227仅接纳反复旌旗灯号事情。然后,需求一个数字脉冲发生器来完成测试安装。图8所示的是iC149脉冲发生器。它发生脉冲宽度从1到64ns,步长增量0.25ns。牢固频次1MHz以及供给LVDS和TTL输出。管脚毗连兼容iC-HG和iC-NZN/NZP评价板。图8:脉冲发生器管脚毗连合用iC-HG/NZN/NZP评价板脉冲宽度可由两位二进制码扭转开关设置。举个例子阐明,一个完好的测试安装如图9所示。  它由一个光学测试台构成,包罗iC-NZN评价板和脉冲发生器iC149。接收器方iC212光电领受被用来和iC227一同事情,iC227带宽设置为8GHz,iC212光电接收器直接连接到通道1。”Input via Trigger“复选框必需连结未选。图9:光学丈量接纳计算机USB光学仪器iC212光电接收器输出直接连接到”SAMPLER IN1“ ”Input via Trigger“复选框必需连结未选。5)设想查抄关于高速激光驱动器设想,推荐重视思索以下项目:PCB板规划见以上第3项示波器带宽要充实思索快速跃迁和过冲iC-HG在LDKx的过冲输出不该当超越最大值12ViC-NZN在LDK的过冲输出不该当超越15V,正常值为12V6)提要新一代基于iC-HG的激光驱动器电路可以发生高功率激光脉冲,脉宽低于3.5ns。为了在相干使用中能准确到达这个目的,需求优化PCB设想来减小散布电感。需求专用工具来丈量光学输出的上升沿和降落沿时长。光电接收器iC212,脉冲发生器iC149和数字USB示波器iC227是这些丈量装备新的挑选。  
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採用單芯片編碼器提高運\\\\\\\\\\\\\\\動掌握應用的机能
接纳单芯片编码器提高运动掌握使用的机能     典范的尺度封装编码器是很多运动掌握使用的反应装备,可是提供给最终用户的很多设置是有限定的。一个替换和面向使用的办法是操纵更高集成度的和智能化的传感器手艺基于一个单芯片的编码器设想。这些供给了一个高度灵敏的和可设置的挑选,关于那些需求可以微调编码器输出而提高整体系统性能。 上面的白皮书形貌了接纳单芯片编码器计划提高运动控制系统的机能。目次:1) 提高运动掌握使用的机能       P.32) 单芯片编码器设想办法         P.43) 单芯片编码器的范例和选项      P.64) 单芯片编码器提高机能的特性     P.85) 择要               P.131)   提高运动掌握使用的机能 在运动掌握使用中,可提高运动反应回路的机能来加强系统性能。扭转和线性编码器供给这个反应来及时陈述速度和位置。 比方,能够由上面的方法提高体系的运动掌握机能:* 提高定位精度* 较高的运转速度* 提高体系服从* 提高可靠性和可重复性比方,能够由上面的办法实现如许的性能指标:*体系和部件装配校准*及时设置调解*削减机器公役*增加机器定位调解*预防性维修调解  固然施行许多上面这些办法来提高体系的机能是可取的,但关于新的设想大概现有的设想不老是有可能的。并且,实现这些改动会影响体系设想的复杂性,可制造性,外形尺寸,本钱和上市工夫。但是,提高运动掌握的反应有助于提高系运动体系的机能,让我们胪陈一个编码器设想,能够削减这些身分大概完整消弭它们2)单芯片编码器设想办法  思索图1的尺度机电设置。这是一个尺度封装编码器被装到一个无刷直流电机来供给运动掌握使用的位置反应。一旦此机电设置被毗连到驱动使用体系,会有机器和电子的调理范围。大部分状况下,这是可完整承受的,可是对那些需求较高机能的体系,必需要求更多的编码器设置掌握来满意设想目的。图1:BLDC直流无刷机电毗连自力封装编码器 留意:Comm 是换向旌旗灯号,ABZ是增量输出旌旗灯号,ABS是绝对位置输出  如今来引见另一种单芯片编码器解决方案如图2所示。利用这个设想办法,一颗编码器芯片,利用一个现成的外壳解决方案。因为这个高集成度单芯片编码器芯片,只需求这个芯片自己再加上几个分立元件便到达所有的要求。另外,参考电路板设想和规划凡是可从编码器IC制造商处获得。 如图2所示,自力封装编码器计划被单芯片编码器设想代替,这个例子是一个iC-MH磁编码器IC。接纳此范例设想可经由过程一个数字接口来调解编码器的设置。 图2:直流无刷机电毗连基于单芯片设想的编码器 留意::Comm 是换向旌旗灯号,ABZ是增量输出旌旗灯号,ABS是绝对位置输出Sin/Cos是模仿正弦和余弦输出,Config是编码器设置   如图中所示,编码器芯片感知电机轴扭转的办法是经由过程一个径向磁化的圆柱状磁铁。此磁铁安装到贯穿的电机轴,许可间接检测机电的位置和速度。接纳单芯片编码器设想有可能供给增量输出,正弦/余弦模仿输出[4],以及为设置和绝对位置数据读出的数字串行接口。 3)单芯片编码器的范例和选项   磁编码器和光学编码器如图3所示。准确挑选其中之一会严峻影响体系的机能。比方,选用磁编码器能够更好的顺应卑劣情况,以及装配较简朴,凡是它的分辨率和精度低于可比的光学编码器。思索图4的单芯片编码器选型指南。经由过程比力每一个编码器IC的多个特性,这将有助于为使用找到最好的解决方案。图3:单芯片磁编码器IC与磁铁以及单芯片光学编码器IC与LED和码盘图4:单芯片编码器选型指南输出格局如图5所示,单芯片编码器如IC-LNG供给差别的输出格局并有许多是能够同时利用的图5:iC-LNG光学绝对编码器IC展现很多可用的编码器输出格局   关于某些编码器器件,比方iC-MH8,有一个源码开放的串行接口BiSS,它许可高速串行接口读取设置和绝对位置。有关更多的BiSS信息在BiSS的网站上能够找到。[1]4)单芯片编码器提高机能的特性   如图7所示,此中一些特性包罗模仿旌旗灯号调度,数字正弦/余弦细分,毛病监督,自动增益控制,多种编码器输出格局,BLDC机电换向旌旗灯号输出,数字设置,线驱动才能以及在体系编程性。图7:iC-MH8磁编码器IC方框图      这些设置能够经由过程串行接口编程,许多编码器IC供给一个计算机图形用户界面东西许可简朴和及时的交互编程此器件。一个计算机适配器用来做电路板上的编码器IC的接口,然后这个适配器经由过程USB毗连到计算机。这个计算机图形用户界面如图8所示。     挑选BLDC机电换向极性设置许可此编码器装备适用于各类BLDC机电。所有的这些可调理设置存储到编码器芯片内部RAM,也可编程到片上非易失性PROM,许可这些设置在上电时读取利用。图8:iC-MH磁编码器计算机设置图形用户界面   除了可设置特性以外,让我们思索以下这些会有助于提高运动掌握使用的系统性能特性。 分辨率 回忆图1和图2所示的设想,假如这个编码器输出是100 CPR(每扭转正交轮回次数)大概400正交沿,将其改动到一个较高的值如1000 CPR 大概4000正交沿,分辨率增长10倍。运动控制系统的角度分辨率从0.9度每扭转提高到0.09度每扭转。有一点需求留意的是运动控制器处置带宽和呼应工夫[3]。当10倍以上的脉冲加到控制器大概嵌入式微处理器,硬件和软件设计必需包管在中止和数据处理能呼应这个增加。 在许多状况下,调理分辨率需求置换编码器器件自己,但是,没有几个可选的磁和光学编码器能够用数字方法调理分辨率而无需改动编码器IC大概源磁铁/码盘。比方,iC-LNB光学编码器IC内建一个FlexCount模块,这个模块许可改动分辨率到任何要求的CPR,从1至65,536 CPR无需改动本身的码盘。 外形尺寸   单芯片编码器供给了一个十分小的外形尺寸。小的封装尺寸许可编码器的电路板十分松散,能够在狭窄的空间利用。这就能够许可一个编码器解决方案利用到之前一个不能利用到的处所。 编码器传感器输入   编码器输入的黑白决议它的输出,一个提高机能的简朴办法是改进编码器的输入来实现。关于磁编码器IC,这个能够是挑选更高质量的某种情势的磁铁,减小磁铁到编码器芯片之间的气隙以及优化机器齐心度设想。关于光学编码器IC,这能够是挑选更高质量的某种情势的LED,一样的也要减小气隙和优化机械设计。经由过程如许做来提高编码器反应来提高控制系统机能。 精度校准   固然机器调解是一个可选办法以外,操纵单芯片编码器经由过程一个串行接口设置它的内部参数供给了一个更加准确的编码器校准计划。  如图9所示,SinCosYzer是一个数据收罗体系。经由过程输入编码器的正弦和余弦旌旗灯号,很多差别的丈量值被显现用来协助校准。李育莎曲线,偏差曲线以及以位和度暗示的精度。因为这些设置是及时显现的,可无休止的调解,只需求经由过程编码器芯片计算机图形用户界面来完成,如图8所示,经由过程内部旌旗灯号幅度调度,偏置调度以致相位调度编码器的正弦和余弦旌旗灯号的办法改动编码器的内部设置。 图9:SinCosYzer 编码器校准东西 编码器旌旗灯号位置调解   调解编码器的零位旌旗灯号供给另一种提高系统性能的办法。如图10所示,iC-MH磁编码器的索引或Z位置能够数字化的在1.4度的步长内调解。U脉冲的机电换向zero位置大概上升沿也能够在1.4度的步长内调解。这供给了一个在使用中灵敏界说原位置的办法。不像霍尔传感器感知BLDC机电磁极的位置是在一个牢固的处所,单芯片编码器能够发生这些机电换向旌旗灯号然后许可微调它们来加强驱动机电本身的机能。图10:iC-MH ABZ和BLDC UVW机电换向旌旗灯号 5)择要 和尺度封型编码器比拟,单芯片编码器IC供给了一个高度灵敏和高度可设置的编码器计划。另外,基于单芯片编码器设想,具有了经由过程一个数字接口调理编码器设置的才能。经由过程进一步加强运动掌握反应来提高全部体系的机能。   
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絕對值編碼器設計:是選磁編碼器還是光學編碼器?
绝对值编码器设想:是選磁编码器仍是光学编码器  磁位置编码器的角度分辨率和精确度与径向的磁铁扫描霍尔传感器的中心有关,受限于可行的插补细分深度和有用的磁场质量。经由过程每扭转扫描多个正弦周期,光学位置编码器具有更高的分辨率。假如利用磁码盘,这种方法也适用于磁编码器体系,可是哪个体系更好?  本文形貌磁和光学单芯片编码器的枢纽参数,衡量两种解决方案和比力两种编码器的机能来到达挑选设计方案的目标。                   目次引见两种传感器,两种系统线性使用比力两种扭转编码器使用体系4.1)装配公役和抵偿特性4.2)能够的偏差滥觞5.结论:哪个更好?                                           1)引见   现在的绝对位置传感器的制造需求与丈量精度以及尺寸巨细均和本钱有关,并且常常及其多样化。好的挑选是找到仅有的一个得当的体系解决方案来顺应手头的使命。所要处理的问题是耗时的,因为不仅是传感器的机器构造,并且每一个没有表现在元件规格书里的的参数也要思索出去。另外,开辟集成传感器芯片必需基于一个给定的丈量安装,大概供给适宜能够的婚配。  光学扫描器凡是利用零丁封装,便利对光电二极管阵列停止几何修正。但是,关于磁的霍尔编码器不具有可比的有用选项,为此不得不供给一个适宜的传感器阵列在芯片内部,大概接纳其他办法,由芯片规划决议磁铁的目标。小的外形尺寸和最好机能凡是是这两种解决方案都具有挑战性的设想目的。本文比力一个16管脚DFN封装的18位磁单芯片霍尔编码器iC-MU和一个optoQFN封装的18位光学编码器iC-LNB。2)两种传感器两种系统  多通道光电子扫描器iC-LNB捕捉绝对位置数据用于线性位移丈量体系大概扭转编码器(图1)。同步扫描一个10位二进制码,附加一个模仿的旌旗灯号轨道用来评价及时的插补细分,利用一个小的编码量来到达高的角度分辨率。希冀获得的绝对值位置和增量位置分辨率利用内部的算法得出,供给1至65536范围内随便脉冲数目的分辨率供挑选。     图1.光扫描器iC-LNB  编码窗口宽度仅5.2mm,撑持利用较小的码盘大概较大直径的空心轴。伴随着节能的iC-SN85 LED来担任一个松散的光源和iC-LNB的监视器,以及掌握照度的级别。枢纽的逻辑处置也由iC-LNB内部施行,而更庞大的使命也可由一个内部的微控制器施行。  偏置和幅度抵偿功用已被集成到芯片内部,用于改正模仿轨道旌旗灯号,这些旌旗灯号也由差分的1024个周期的正弦和余弦旌旗灯号经由过程四个输出端口输出。由旌旗灯号改正电路来低落插补细分的偏差并得到更高的位置数据精度。 位置数据输出能够是并行的(高达16位)大概是串行的(利用一个快速移位寄存器)。时钟速率高达16MHz,许可轮回读出工夫小于1us。3.3V兼容的SPI端口撑持器件设置和用来扫描位置数据以及诊断动静(比方,当奇偶校验位翻开,存储监督标记一个毛病)。最大许可速度依赖于分辨率;当17位分辨率时可获得6000rpm(表1)。                    表1:元件电气参数  霍尔编码器iC-MU是一个选集成的单芯片器件,是幻想的磁码盘、磁鼓和磁带扫描器,适用于运控掌握使用。典范使用包罗绝对位置编码器、增量编码器以及用于无刷机电的换向编码器(图2)。位置数据被及时捕捉并由串行接口(BiSS,SSI以及SPI)和一个增量接口两同时输出。随便数目的分辨率脉冲数能够利用内部"FlexCount"算法再次挑选。   接纳适宜的磁丈量机构,设有两个增量轨道,极广大约1.28mm,每一个磁极对是差分的,由另一个磁极对穿插穿过丈量距离。两个同步的正弦-数字转换器用来数字化霍尔传感器旌旗灯号;这些矢量跟随转换器跟随磁场变革率达8 MSPS,无延时。   由两个轨道旌旗灯号之间的相位差,集成的掩膜-已编程旌旗灯号处理器计较绝对位置基于游标道理。利用这个道理,运动掌握不必要得到绝对位置。在扭转使用中,可获得一个19位的分辨率(相当于2.5弧度秒),当利用磁码盘 MU2S 30-32时,以及撑持的速度高达12000 rpm。   经由过程摆设磁极对在一个高分子磁铁上面的一个扁平码盘,可成立一个松散的体系,它能够幻想的间接安装到机电的法兰上。扫描事情间隔于芯片平面约莫0.4mm。   设想于一个16脚的DFN封装,iC-MU集成局部的所需编码器功用在最小能够的空间,仅5*5mm。偏疼大概偏轴安排撑持空心轴用于高分辨率的磁绝对值编码器。合适的磁码盘直径为30mm,撑持空心轴直径高达10mm。                                  图2:磁传感器芯片和磁码盘   经由过程设置细分因数从1到65536,数字角度位置能够从ABZ接口以任何分辨率输出。因为内部的“FlexCount”算法,全部范畴的分辨率参数仅利用一只传感器就能够满意。这许可一个设想合适各类编码器分辨率而无需改动丈量安装。完整安装好编码器的位置当前也能够编程,以起码的工夫托付上市。并且,zero位置旌旗灯号也能够在装配好当前再编程。   iC-MU能够发生3个换向旌旗灯号(U、V和W)来运转无刷直流电机,合适机电极对从1到16。因为准确的电子调理UVW旌旗灯号能够根据转子的位置改动而供给了一个枢纽的优势,使得不再需求凡是利用的霍尔开关体系。   因为能够撑持空心轴使用,能够利用一个兼容的装配交换扭转变压器。作为全部体系的一部分,这将招致一个更自制的扭转变压器交换解决方案发生,跟着它的高分辨率,撑持更准确的机电掌握。   SPI接口能够直接连接到一个微控制器,BiSS用于双向通信和CRC校验的超长间隔通讯,以及SSI是一个尺度的编码器接口。所有的接口许可时钟频次高达10MHz。   关于数据输入,iC-MU在BiSS和谈下撑持多从机使用链式毗连,利用同步时钟毗连多个编码器来捕捉数据。假如一个相干编码器已毗连并设置和开端事情,绝对精度有可能在最高速度时记载、评价以及由一个微控制器校订,这个微控制器可许可在体系中担任一个交互的输出接口。3)线性使用  iC-MU撑持40,80,大概160mm间隔的绝对线性丈量,位置分辨率约莫160nm。两个器件可被级联用于更大的间隔,使得最大能够的丈量绝对间隔耽误,由2到64的一个因数肯定(图3)。这使得绝对间隔丈量体系能够到达数米,丈量速度高达16m/s。                      图3:元件级联用于线性丈量体系和大空心轴使用   比方,决议图3的多圈设想绝对位置丈量来自于中央轨道的1024个轮回和上面轨道的1023个轮回。相位差由高出全部2.6米的丈量长度决议。上面的这颗iC-MU(1)在中央轨道的1024个轮回和上面轨道的992个轮回之间计较相位差。此安装因而反复发生32次位置数据,高出全部丈量长度。 多圈数据来自于iC-MU(2),用来辨别这32个段。   另外,级联两个iC-MU霍尔编码器,其他多圈传感器(齿轮箱)也能够用来供给它的多圈数据给iC-MU。一旦供应电源,多圈数据主动读取,而且在计量模式时期周期性查抄。4)比力两种扭转编码器使用体系   两种编码器的传感器构造曾经肯定,撑持小尺寸和本钱敏感的产物而没有捐躯任何丈量精度(图4)。虽然这两种器件接纳差别的电路设计办法,它们同享相似的机能特性(表1);撑持随便可编程脉冲数的及时高绝对值和增量旌旗灯号分辨率。 图4:装配道理和尺寸比力  当挑选根本的体系规划时其他决议身分也必需思索出来,比方应用领域和丈量精度要求。表2比力了次要的传感器规格参数。 表2:光和磁传感器的特性比力  跟着完善的电子处置丈量体系,磁码盘的磁极间距偏差是绝对测量误差的闪现滥觞。比方,一个典范的磁精度是15um,而光学码盘的线精度是300nm,不同是不言而喻的。借助于扫描半径(表3),这个值能够被转换成角度偏差;在理论上,磁编码器体系约莫为0.07°(252弧度秒)以及光编码器体系约莫为0.0018°(6.4弧度秒)。光学系统其它的次要偏差滥觞总计为0.011°(40弧度秒)。   用户挑选一个特定的体系主要依据这个体系的长处和缺陷。比方,磁编码器体系具有多种优势的情况免疫力,诸如,尘埃、油污以及水汽。它也许可一个宽的事情间隔,许可轴向间隙和安装公役较大而简单装配。因为磁编码器体系无需LED和光学器件,一个扁平的编码器设想成为能够,1Ω时发生的旌旗灯号电压为200mV。   关于磁传感器,磁场重量垂直于芯片是无益的。霍尔效应间接供给一个典范的mV级电压,依赖于磁场强度重量Z。因为单个霍尔元件仅能感知到磁铁的间隔,而接纳多个霍尔元件在差别位置记载磁场的Z重量以便角度信息可由各个部分的磁场突变得出评价。霍尔元件必需真实地"感知"这个蜿蜒的近场磁力线。因为霍尔电压的极性跟从磁场的标的目的,磁铁的北极可区分于南极,使得利用一个极对来肯定绝对角度成为能够。   霍尔元件最多仅能从磁码盘的磁场发生10mV的电压。为了到达光学编码器体系的分辨率,旌旗灯号的带宽必需被限定。为了到达旌旗灯号调度的目标,霍尔元件利用一个牢固的扫描频次和滤波来评价。这个霍尔传感器饰演了一个模仿低通脚色,截止频率约莫20kHz。但是,实际上,较长的旌旗灯号传输延时是不相关的。 4.1)装配公役和抵偿特性  两个体系都利用快速及时插补细分电路由向量追踪转换器利用arc tangent停止转换。关于偏置、幅度婚配、相位精度和谐波,此转换器依赖于模仿的正弦/余弦传感器旌旗灯号。但是,与幻想的装配位置的偏向惹起的旌旗灯号偏差会减小插补细分的精度。为了确保丈量精度,两个体系都许可静态校准由装配惹起的旌旗灯号偏差和经由过程集成的D/A转换器校订调理几个模仿旌旗灯号途径。   电子旌旗灯号校准会增大机器活动限定度(表3)。iC-MU也许可正弦/余弦相移校准,这也能抵偿径向瞄准偏差。一旦设置和校准,所挑选的事情点由主动功用来保持。关于光学编码器,集成的LED功率掌握抵偿由温度上升惹起的LED服从丧失。霍尔编码器有一个增益掌握用来抵偿当磁码盘与芯片间隔的变革时惹起的场强改动。 表3:机器数据和装配公役 4.2)能够的偏差滥觞  原则上,偏差该当被全盘思索出来。在这里,已对基本情况停止了考查,拿霍尔编码器作为一个例子。假如丈量用磁铁的相干几何尺寸已被思索出来,这些考查成果也一样合用于光学编码器体系。   假如霍尔编码器在扫描半径对齐不幻想,将会惹起正弦旌旗灯号失真。假如有一个半径位移(ΔR),霍尔元件不能探测到磁体大概探测到分段的磁极不在准确的位置(图5B)。正弦和余弦旌旗灯号就会有一个牢固的位移偏差在随后的扫描中呈现。但是,这也能够经由过程利用集成的旌旗灯号校订电路获得抵偿。表达式1:因为径向瞄准惹起的测量误差   表达式1给出了传感器旌旗灯号电子相位偏差,D为扫描直径,ΔR为扫描位移。比方,参考电子正弦周期旌旗灯号,一个霍尔编码器径向0.1mm位移会发生0.35°的相移在扫描直径为26mmm时。假如计较每扭转的机器角度偏差,成果必需除以极对数。一个尺度磁码盘有32个极对,相当于机器角度偏差为0.01°。  另一方面,器件在切线标的目的的位移(ΔX)对两个轨道旌旗灯号电子角度相移的影响或大或小是不异的(图5A)。这个间距改动和相位差别仅细微地影响计较绝对位置值,实际上险些不会改动。但是,偏疼装配偏差(ΔE)会惹起装备颤动(图5C)。直径越小,丈量目的的改动越大。一个长波偏差呈现会减小绝对丈量精度。                                             表达式2:由偏疼率惹起的测量误差 偏疼率偏差来自于丈量器件的位移ΔE,这个偏差来自于旋转轴和丈量磁铁的极宽p。因而,一个偏疼率10um的偏差招致相位偏差为1.4°(参考正弦周期),大概角度偏差0.05°;(参考机器扭转),有关尺寸巨细,见表3,扫描直径26mm,极宽1.28mm,32极对。关于起决定性感化的相位差游标计较,偏疼率偏差饰演着一个较小的影响,因为两个旌旗灯号轨道的偏疼率是不异的。在一个完好的机器扭转360°,角度精确度优于+/-0.1°。这个精度受磁化体系的限定。假如个体的磁极变革,细微的位移影响在约莫45°和90°如图6所示。毗连参考编码器的机器轴也发生一个轴心偏差,它能够经由过程在同一个标的目的扭转的一个长波偏离观察到。图6:iC-MU磁体系角度精度图6展现了iC-MU磁体系的角度丈量精度,利用磁码盘 MU2S 30-32,周期角度为11.25°。在这里,数学和图形功用在BiSS读出软件里能简单的比力丈量数据。 5)结论:哪个更好?  磁传感器手艺有许多长处可说:优良的可靠性、对打击和振动的高抵抗性、不易碎、对尘埃和水蒸气不敏感。单芯片霍尔编码器iC-MU许可利用空心轴以及可实现仅有光编码器才气做到的位置分辨率。但是,关于高丈量精度的使用,光学传感器,诸如iC-LNB等有优势,可是需求更高贵的装配本钱。可是,考虑到它们具有小的optoQFN和optoBGA封装,单芯片编码器是一个可行的挑选。基于这些枢纽点,决议挑选哪一个计划该当由使用自己的需求来决议。    
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接纳智能驱动器为长距离传输线路节能
 接纳智能驱动器为长距离传输线路节能  当在长距离的线路传输旌旗灯号时功率耗损会倍增,接纳智能驱动器能够使得电线大概电缆削减功率耗损。关于控制工程中旌旗灯号高电平利用24V这类特别状况,这是接纳线驱动器的一个潜伏节能优势。功率耗损降落使得线驱动器的外壳温度明显地减小。线驱动器是被设想用来转换逻辑电安然平静经过连接线传输他们作为电子输出旌旗灯号。凡是在产业控制工程利用的旌旗灯号摆率约莫24V。电缆凡是毗连到接收器,接收器接纳高阻抗来连结静态功率低消耗。关于电缆的特性阻抗,大要100 ohm,掌握单位的输入阻抗大要几千个ohm。这里所研讨的是电气上的电缆,即没有毗连的开路终端电线。  在发射端,线驱动的输出阻抗凡是调理到婚配电缆的阻抗。图1展现了一个这类驱动器的例子。这类推挽输出驱动器的输出特性能够简朴的由两个幻想的开关和一个串连的电阻Rs来等效。这两个开关HS(高边)和LS(低边)根据供应的输入电压(没有在这里画出)掌握,由掌握旌旗灯号ENHi和ENLo来发生。图1:线驱动器输出级电路原理图   最后,一个不带电的电线由切换到高边开关HS来充电,供电电压VB沿着电线经由过程串连电阻Rs和电线的特性阻抗ZL来分派。因为Rs约莫即是特性阻抗,在电线的开端端A点上电时的电势约莫为供电电压的一半(图2)。再往前(2),全部电缆由线路的颠簸停顿被充电到VB/2。  一旦线路波抵达接收器B(3),它在开路终端被反射。此反射波被叠加到输入波,招致在B点由叠加波部门设置一个即是VB的电势。接收器因而检测到一个相当于全电源电压VB的电压摆率。 全部电缆终极的电势由反射波充电到VB(4),意味着一旦反射波抵达驱动器输出端A,电势VB/2也上升到VB(5)。 驱动器输出端更进一步的反射由阻抗适配器和Rs有用的抑止,因而,线路电势会趋于一个不变值。当低边开关LS切换时,电缆以一样的方法又开端放电。图2:旌旗灯号在一个开路电线上传播 图3所示是根据开关形态从电缆的肇端端A到起点B的电压模子。另外,由驱动器自己的供电电压和接收器输入阻抗惹起的静态功率耗损是微乎其微的,相称大的线驱动器功率耗损(P)工夫在电缆的充电和放电。更长的电缆和更长的再充电工夫以及更高的再充电频次耗损的功率就越大。功率耗损跟着频次线性增长。实际上,最大利用频次由驱动器的最大功率耗损限值。图3:iC-DL在高边和低边开关有用旌旗灯号ENHi和ENLo鼓励下电缆肇端端A到终端B电压模子和驱动器功率耗损削减静态功率耗损  一种能够的由iC-HX减小静态功率耗损的办法如图4。此驱动器管脚兼容iC-DL,具有一个内部毗连一个负载电容Cx。事情时这个电容被充电到供电电压的一半(VB/2)。 图4:线驱动器带开关X和电容Cx的电路道理   iC-HX的事情出格之处是什么?旌旗灯号传输时经由过程对电缆的充电、放电和iC-DL是一样的,电源和切换实体差别,接下出处图5阐明。iC-HX在充电(1)时期高边开关HS起首由电容Cx的开关毗连到电缆代替,这将会充到电源电压的一半。因为在这种情况下电流是由无功功率供给的,这几乎没有耗损任何电源功率,除了经由过程开关X的电阻性消耗。为了反射波能被驱动器内部吸取,在反射波抵达驱动器输出端A(5)之前,电容Cx必需立刻和电缆断开而且高边开关HS有用闭合以便输出阻抗Rs变为有用。仅仅在这个长久的切换到高边开关事情和反射波抵达的霎时功率耗损和iC-DL是一样的。图5:iC-HX高边,低边和X开关在线路出发点A到起点B的有用电压旌旗灯号模子,驱动器功率耗损仅呈现在从X到HS以及X到LS长久的切换工夫   相似的情况,当电缆第一次放电时电容Cx又经由过程开关X毗连回电缆。这会惹起电缆里的能量传输返回到Cx;仅在切换到低边开关时期驱动器耗损少量能量。  潜伏的节能在于驱动器上电和断电的运转工夫的使用率有关。  因而,有用使用上述道理,再充电点安排尽量准确到仅仅在反射波返回前一点是须要的。刚开始iC-HX不知道电缆的运转工夫;它必需起首检测反射波朝向。在这个长久的“进修时期”,iC-HX根据老例事情几个轮回,和一个一般线驱动器一样,不利用Cx切换到电容。一旦电缆运转工夫契合划定,此器件主动切换到X开关模式。 潜伏节能例子  一个潜伏节能的例子由图6给出。此图所形貌的是利用四个通道,100m长电缆时驱动器的功率耗损。这是一个典范的增量编码器使用,差分旌旗灯号A和B利用差分旌旗灯号传输到掌握单位。图6:iC-DL和iC-HX利用两对100m电缆事情时功率耗损比照   如上文所述,因为电缆再充电是间歇的,跟着所传输脉冲的频次增长功率耗损也会上升。关于一个给定的频次,iC-HX节流功率耗损大要在30%到40%的范畴。相反的,这意味着在使用中由iC-HX交换iC-DL后驱动器温度上升较低。比方,用这种方法,增量编码器由间隔决议功率耗损的较高工作温度能够相称地低落到从80℃上升到100℃,在利用不异的机器装配和不异的热阻状况下,热耗散较低。 
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灵敏的传感器旌旗灯号调度和安全传输
灵敏的传感器旌旗灯号调度和安全传输 单芯片传感器旌旗灯号调度器集成附加功用供给灵敏的旌旗灯号调度专业的传感器记载林林总总物理参数提供给人大概机械用来更好的决议计划和优化处置。为了到达希冀的成果,传感器的旌旗灯号质量和功用安全是一样主要的。另外,转换这些被丈量的参数须要时该当尽量的准确和包罗易于集成的电子输出级。设计者面临的一个应战是便宜的放大这些小旌旗灯号,这些旌旗灯号凡是具有非线性以及参数受温度影响。利用上面的这些办法来调度它们,使得在卑劣的产业情况下经由过程长电缆可以包管安全传输。 设计者也需求决议假如要传输旌旗灯号,传输的旌旗灯号是数字的仍是模仿的。本文概述了针对这个问题的能够办法,形貌了一个通用的构造、集成的、可编程的旌旗灯号调度器用于线性和扭转编码器、AMR传感器和光学传感器的旌旗灯号预处理,来满意产业使用的要求。旌旗灯号的质量和毛病庇护是决定性的为到达最好的顺应和评价各类传感器元件,比方,用来丈量温度、压力/压强、加速度、位置或光强度,需求一个仪表放大器来供给一个须要的放大。仪表放大器是一个差分器件,两个输入一样放大;它要求必需包罗灵敏的、可调理的和具有一个高阻抗输入来处置这些十分微小的传感器旌旗灯号。它也必需具有抵偿才能来抵偿因为消费惹起的制造偏向。在旌旗灯号调度级,该当考虑到由温度或温度漂移以及保守、抑止惹起的非线性影响,还要制止噪声或在传感器感到的滋扰。传感器桥阵列(典范的是惠斯通电桥)特别合适抑止共模滋扰以及即便细微的电压改动也可以供给一个充足的旌旗灯号质量。当需求在旌旗灯号通道定位能够的旌旗灯号毛病源时,思索上面的这些可能性: 1、查抄线路断路大概短路 2、在传感器上大概在旌旗灯号传输时期感到的滋扰 3、电源供电中止大概接地不良 4、超越最大工作温度范畴一个个冗余的旌旗灯号途径模式已被证实在高要求的毛病庇护状况下是明智的,但传感器旌旗灯号电缆的本钱将会更加。一个好的折衷是以传感器旌旗灯号的差别作为条件来简朴的检测信号线毛病,以及分离这个利用一个集成的温度探测器和一个电压探测器和传感器监控功用来供给各类诊断功用,包罗辨认传感器焊接和线缆生效以及温度监控。关于传输传感器旌旗灯号,一个供替换的挑选是在旌旗灯号调度以后立刻数字化这些值,然后利用安全的数字和谈传输它们。为了到达较高的丈量分辨率,每一个传感器需求一个ADC,而这将涉及到更高的利用庞大的现场总线和谈的本钱。 简朴的电压旌旗灯号(比方,0-10V)大概电流旌旗灯号(比方,4-20mA)接口是相称通用的但不供给尺度监控。体系设计者因而挑选差分传输模仿丈量值,差分传输使得传感器旌旗灯号在驱动器方面逻辑是有用的以及即便利用长的毗连电缆共模滋扰也会获得抑止。接纳这些倡议,iC-Haus构想了iC-TW3,一个差分的,三通道可编程旌旗灯号调度器,装备100-120Ω闭环差分线驱动器。 一个通用的旌旗灯号调度器图1所示的是iC-TW3通用旌旗灯号调度器的差分旌旗灯号通路。此器件由一个可编程输入放大器、一个偏置抵偿级、一个动态滤波器和一个差分输出放大器构成。输入偏置、增益和低通滤波器频次可在此旌旗灯号通路中设置。在所有三级放大笼盖的-6到57dB范畴可由距离0.08dB停止设置。一个统共±1240mV的偏置电压可由多个40mV设置给前端放大器。一个统共±2.54mV的偏置抵偿值能够2mV为单元由下流的动态滤波器放大器设置。输出放大器也包罗差分线驱动器和鞭策已调解的旌旗灯号,以便利用一个低阻线终端(比方,120Ω)也能够用来间接传输1Vpp的旌旗灯号。图1:传感器旌旗灯号调度通路此放大器输入也能够事情在单端模式。假如有如许的需求,则放大器负的输入端要毗连到VDD/2。作为一个附加的挑选,毗连到传感器器件的线缆断开能够由切换到内部的2MΩ上拉电阻来监控。发作此毛病变乱,旌旗灯号调度器iC-TW3由NERR输出一个低电平标记发生了一个传感器断开变乱。 主动温度抵偿  温度毛病凡是在传感器部门没有抵偿,但会在中心计算机、微控制器、PLC大概驱动器抵偿。温度间接由传感器丈量而且作为一附加参数被传输。作为一种挑选,温度能够在传感器部门丈量,用来限定监控和施行当地抵偿。前面的这种方法基于两个温度丈量点的线性插补细分。为此,iC-TW3许可一个总计16个自由选择的插补细分点在0-255的范畴,包罗最低值0和最高值255。利用集成的温度传感器,这相当于-50℃到150℃的范畴。但是,两点间隔之间的温度传感器曲线能够自在地挑选以及能够被调理到合适任何范例的曲线。这些插补细分点存储在一个查找内外,iC-TW3主动地差补细分通道A和通道B的增益和偏置与通道Z的偏置一样好。一个总计五个8位的值给能够的16个插补细分点,存储在I2C毗连的EEPROM表格里。这个例子如图2所示,七个界说好的差补细分点用于温度抵偿来改正所毗连的传感器的偏置和增益的非线性。图2:插补细分温度抵偿增益和偏置一个内部温度传感器也能够被毗连到iC-TW3,此传感器该当从物理上离隔电子和其他环境温度的影响。一个在-50℃和150℃之间的8位的值被用来界说一个可选择的门限温度触发警报。这个警报由iC-TW3的ERR管脚输出一个低电平,此也能够被用来驱动一个通用毛病LED唆使。 由微控制器大概一台计算机来调度  iC-TW3由一个双向的脉宽调制1-线接口来读/写会见所有的寄存器,好像毗连的参数存储器件(一个尺度的I2C EEPROM)。在实践使用中能够经由过程一个微控制器的端口间接掌握。此毗连也能够设置成一个光学的只-写毗连,假如是密封的传感器抵偿,需求“无线”设置。比方,经由过程一个光传输窗口完成。可供给一个适配器用来开辟和设想利用,它能够毗连到一般计算机大概笔记本电脑的USB接口。图3形貌了iC-TW3的图形用户界面用于调度旌旗灯号通路A和B。在开辟时期,这许可用户肯定所有的前置放大器的增益和偏置、滤波器和输出放大器的参数。事情模式设置(差分大概单端)和传感器毛病监控也能够利用这个东西来编程设置。假如设置被挑选,所有新的设置经由过程软件立刻写入iC-TW3毗连的EEPROM。当前iC-TW3的丈量温度、EEPROM校验和报警、超平和传感器毛病也形象的显现出来。每一个旌旗灯号增益途径能够设置为省电模式来节流功耗。 第三个通道Z旌旗灯号通路的设置是类似的。这能够用来扫描增量编码器的参考轨道,用于角度和运动丈量大概作为一个可调理的比力器撑持增益和偏置正告设置。主动偏置抵偿周期旌旗灯号,比方那些正弦/余弦扫描和最大顺应频次以及目的幅度(内部1/2VPP或一个预设的内部值),利用Misc菜单挑选所有的传感器旌旗灯号通道。这也能够用来切换温度抵偿的开关和设置最高温度限定。插补细分点和温度抵偿特性曲线特性(多达16个查找表)经由过程一个集成编辑器编纂(经由过程菜单Extras会见)。图3:经由过程USB接口调度旌旗灯号用于开辟和消费传感器桥使用  图4是一个运动传感器电路图,经由过程磁大概光传感器桥扫描两个差分轨道,然后调度这些周期的正弦/余弦旌旗灯号,放大到1Vpp以及经由过程毗连电缆差分传输他们给一个120Ω的线路终端。视状况,一个索引传感器旌旗灯号能够经iC-TW3的第三个通道调解处置和传输。这种方法的优越性是差分的正弦/余弦传输实际上不受接口影响,以至于它的逻辑可考证性,确保使用电路的功用安全。在接收器部门调度过的传感器旌旗灯号也能够利用一个十分高的分辨率数字化,使得线缆短路和断路在接收器部门能简单的被辨认。                                                                图4:运动传感器带正弦/余弦旌旗灯号调度和差分模仿传输上电后,iC-TW3从EEPROM提取事情模式和校准数据添补到它的内部RAM。照旧能够经由过程1-线接口会见它,许可从头抵偿大概改动事情模式。然后,这些变动可由iC-TW3写入EEPROM。假如iC-TW3检测到一个毛病(比方超温、EEPROM校验毛病大概传感器器件连接线断开),NERR输出被激活。这个报警然后可由一个数字输出驱动器经由过程长的线路大概电缆传输。 内置安全功能  而图4所示的体系撑持安全的差分线在120Ω的负载线驱动,图5所示的体系撑持100Ω线驱动。图5所示的是磁增量编码器的例子,磁传感器桥大概光旌旗灯号被iC-MSB用iC-TW3类似的办法放大和调度。在线缆带100Ω的终端电阻,iC-SMB供给一个摆率为1Vpp值而且撑持短路庇护和容错。iC-SMB电路经由过程了生效模式与影响阐发(FMEA),因而合适在安全使用中利用,比方西门子数控产物体系。图5:磁编码器带模仿旌旗灯号传输适用于关键性安全使用由上所述,传感器旌旗灯号调度该当包罗灵敏的旌旗灯号调度设置、局部的旌旗灯号传输途径、包罗旌旗灯号调度和模仿线驱动器。这些会协助减小体系本钱和满意功用安全需求。片上温度传感和主动偏置抵偿供给了新的办法去提高系统性能和削减控制系统的工作量。 
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採用集成電路激光二極管驅動器提高產品性能減少生產及維護本钱
接纳集成电路激光二极管驱动器提高产物机能削减消费及保护本钱设想应战在设想低功耗激光二极管驱动电路时,设计者能够挑选利用经典的分立元件解决方案大概利用初级的全集成电路解决方案。凡是设计者在挑选计划时只考虑到元器件的本钱身分,没有考虑到全部体系本钱设想。消费,测试以及售后撑持要在在全部产物期限时期,次要的关键因素思索以下:在全部供电电压范畴和工作温度范围内输出功率的稳定性;可靠性;空间要求和激光二极管庇护;装配,测试,以及调校本钱;电路设计和测试工夫;元件采购和运输成本;潜伏的售后包管本钱;凡是被疏忽的大多状况是激光模块中价格最大的部门,即激光二极管自己。因而,庇护好激光二极管是一个有益的投资,虽然这个电路需求较高的元件本钱。分立元件驱动电路如图1所示,是一个典范的分立元件APC(主动功率掌握)驱动解决方案,用于供电电压范畴从6到12V的持续颠簸模式。在这种情况下通用运算放大器加1只齐纳二极管,1只三极管和17只无源元件用来掌握输出功率。电路大要需求6cm2板子空间,没有激光二极管反极性庇护和毛病庇护。这个分立元件解决方案电路启动工夫大概是20毫秒。图1:典范的分立元件激光二极管驱动电路 集成电路驱动器     图2所示的激光管驱动解决方案是利用集成电路iC-WKN,一个公用的APC激光二极管驱动器IC用于持续波事情,事情电压从2.4V到15V,高达300毫安驱动电流。此计划仅需4个附加无源元件来构建一个完好的驱动器。全部电路板占用空间约莫1.25cm2,占用空间比分立元件计划缩小了4倍。此电路IC内建接反极性庇护,过流和超温断电。上电软启动(典范值70us)。此电路也庇护激光二极管免瞬态打击和在宽电压范畴供电时连结输出功率不变。图2:集成电路激光二极管管驱动器结论图3所示的图表是在6至12V供电时分别丈量的两个计划的激光二极管输出功率稳定性。分立元件解决方案输出功率在供电电压范围内偏向大要10%,集成电路iC-WKN解决方案输出功率在不异供电电压范围内偏向小于1.5%。                                                         图3:分立元件和集成电路解决方案功率输出变革范畴 在可靠性方面必需思索分立元件解决方案有46个焊接点,集成电路IC-WKN解决方案仅有17个焊接点。分立元件解决方案多于两倍数目的焊接点和超越4倍数量的元件是间接影响MTBF(均匀毛病间隔时间)的身分(MIL-HDBK-217尺度)。当比力分立元件解决方案和集成电路解决方案的总成本时不得不思索以下6个方面的主要部门:部件;装配;调理和测试;部件采购本钱;库存本钱;潜伏的售后包管本钱;仅思索部件本钱需求,集成电路解决方案本钱约莫贵两倍多于分立元件解决方案。可是较大数目元件的分立元件解决方案增长了装配本钱,一样增长了两个电位器的手工调理输出功率本钱。在这种情况下分立元件解决方案的装配,调理和测试本钱约莫贵两倍多于集成电路解决方案。因而两个解决方案的本钱相互相称。集成电路解决方案全部体系的可靠性,稳定性和庇护激光二极管较着更好。 必需考虑到分立元件解决方案因为元件部件数目多,焊点多,交换或维修的本钱。 表格1概述了两个解决方案的比力成果。 参数比力分立元件解决方案(图1)集成电路解决方案(图2)输出功率稳定性(供电电压6-12V)约莫10%小于1.5%元件数目20只5只板子空间约莫6平方厘米约莫1.25平方厘米相干本钱部件装配调理和测试 122 211接反极性庇护无有瞬态庇护无有过流封闭无有超温封闭无有启动工夫约莫20ms约莫70us均匀毛病间隔时间12.2  表格1:分立元件和集成电路解决方案比力
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簡單快速的測量位置變化
简朴快速的丈量位置变革加工机器位置体系、精细丈量仪器以及搬运机器人需求快速的记载位置数据,也需求快速的辨认出任何变革。高分辨率编码器和光栅尺经由过程一个编码器接口反应位置数据给控制中心。挑选的这个接口必需满意掌握单位对工夫的要求。关于设计者,具有太多的编码器接口可供挑选,如许就使得挑选编码器接口的使命和完成这个使命一样的庞大。除了那些浩瀚的专有数字接口,也有一些开放的尺度接口,比方,SSI和BiSS接口用于绝度位置读取。但是,假如方向上的或一个十分高的位置分辨率变革需求一个快速的捕捉,串行数据接口的吞吐才能是有限的。作为另一个挑选,有许多传统的开放编码器接口可供传输位置数据,比方利用正弦/余弦旌旗灯号大概增量A/B旌旗灯号传输位置数据都很好。上面的文章形貌这方面的需求、替换挑选以及可行的解决方案。                                           目次1.挑选编码器接口2.利用当前值快速掌握3.仅仅计数是不敷的!4.构建一个快速编码器接口5.择要挑选编码器接口在利用控制器大概PLC的线性/扭转编码器的体系中挪用一个接口模块(如图1)。许多控制器厂商供给必然范畴的专有大概开源接口。 模仿接口模仿接口是传统的非专有接口,传输位置信息利用模仿旌旗灯号。在领受方,既能够利用正弦/余弦值供插补细分器细分,也能够利用电流大概电压旌旗灯号(比方,0-20mA 或 0-10V)肯定绝对位置。后者长短常通用的接口,用于简朴的位置编码器。在安全应用领域,模仿差分正弦/余弦旌旗灯号收发器是优先挑选的,差分旌旗灯号的毛病第一时间能够被检测到,因而合适这类使用。图1:控制器或PLC的编码器接口 数字绝对值接口最快的传输数字绝对位置数据的办法是经由过程一个并行接口。这个接口凡是由TTL驱动器担任。但是,并行接口线缆的本钱十分高,由于这个缘故原由这种方法不是出格受欢迎。其他办法愈来愈盛行了,包罗利用尺度的非专有现场总线用于串行传输,比方,CANopen、以太网以及开源的SSI/BiSS接口。 数字增量接口另一个传统串行编码器接口利用两个相移90°的A和B旌旗灯号供给增量传输位置变革数据,就是尽人皆知的正交旌旗灯号。另外,一个Z脉冲旌旗灯号供给零位旌旗灯号用于零位探测。关于增量接口,一个方向上的改动由A到B旌旗灯号的相移大概B到A旌旗灯号的相移变革暗示。图2所示的是一个接近zero位置的标的目的改动时序图。这里给出的是一个扭转运动标的目的改动时的分辨率,是一个角度,滞后1.4°。如图所示,A,B增量旌旗灯号相移许可探测标的目的用于向下和向上的计数。在这个例子里,一个轮回内,A/B旌旗灯号供给360°的边缘(H至L大概L至H)。标的目的鉴别器必需评价这些边缘的相位差以及激活向上/向下计数器。这例子是编码器其时的绝对位置信息。图2:增量编码器接口和A,B,Z旌旗灯号时序图   增量编码器接口的优越性在于低成本和对线缆的低要求。典范的设置包罗TTL驱动器输出、集电极开路输出以及线驱动器输出。TTL驱动器和集电极开路器是更低成本的解决方案,线驱动器供给很多良好的机能。这些初级机能包罗差分驱动器的抗干扰性、可驱动长距离线缆运转、高效的功率耗损以及快速串行传输机能的提高。差分对传输器得益于利用公用的RS422驱动器,供给更好的适应性。标的目的的改动也能够被快速的探测,速度由简朴的丈量两个Z零位脉冲之间的沿间隔来肯定。但是,一个绝对位置仅在一个Z零位脉冲抵达以后有用。关于扭转运动,绝对位置在最少一个轮回以后得到。为此,线性丈量体系需求一个参考大概肇端序列优先于通例运转。 利用当前值快速掌握高精度使用和高速运动发生十分高的时钟频次,这不得不由接口模块来处置。思索这类高速度和位置掌握,可实现的掌握轮回依赖于固件的算法和硬件的延时工夫。举例说明,图3图解了一个机电控制系统的构成。除了固件的执行时间以外,以下的硬件执行时间也要出格留意思索出来:1.    编码器延时:插补细分器的处置工夫和A/B旌旗灯号的输出耗时。2.    编码器和掌握单位/PLC之间的传输工夫。3.    掌握单位/PLC的编码器接口模块读出工夫图3:一个机电掌握回路的按时组成部分编码器提早  编码器提早(TLZ)依赖于模仿放大器的带宽,其内部的插补细分处置、分辨率以及其利用的编码器接口。 插补细分器提早假如模仿编码器旌旗灯号正弦/余弦插补细分是一个基于MCU/DSP体系,提早周期能够超越200us或更多。出格要留意的是当利用较高频次和分辨率,尤其是协同多轴掌握和冗余体系。在这种情况下,提早能够招致位置数据大概不是当前的大概不同步。为驱逐这个应战,一个基于超快闪速(flash)插补细分器能够担任此使命(比方,iC-NV)。iC-NV是并行内部处置,可获得延时少于1us的插补细分器。 编码器接口提早当接纳串行编码器接口时,凡是只饰演偏重要脚色的是数据传输工夫。关于串行传输,MCU/DSP从编码器接口模块的位置数据读出工夫Tread,取决于数据位宽和团体速度。比方,SSI在10MHz运转,32位宽,传输工夫为3.2us。关于增量接口,提早凡是能够疏忽,给出及时性位置运动编码器旌旗灯号边缘。但是,标的目的的改动将增长一些数目的提早,取决于增量旌旗灯号的迟滞(见图2)。 处置提早一旦位置数据通过编码器接口被读取,软件算法处置工夫(TS/W)增长了体系提早。这将在差别体系之间因为体系自己的处置工夫而大为差别,取决于利用的MCU大概DSP的构架和处置才能。 机电提早在位置数据被读取和处置以后,终极的提早属于机电驱动器本身的一部分。激活机电(Tdriver)和随后的反应时间(Tmotor)必需被加到全部的体系提早。所有的这些延时工夫加到体系提早,这个提早会间接影响全部掌握周期的持续时间。反过来,这也影响生产率和全部机械机电控制系统的精度。 3)仅计数是不敷的!机电的速度和编码器的分辨率肯定被处置的脉冲的反复率。但是,当挑选一个编码器的时分必需一并思索其他身分。 编码器挑选例子以一个高速使用为例,磁编码器体系,比方iC-MH在分辨率为10位时许可机电速度高达480,000 RPM。这些器件也一样供给相干的机电换向旌旗灯号UVW。典范的机电速度凡是在500到15,000RMP范畴之内。但是,凡是要求的分辨率为12位大概以上。在这种情况下,一个速度为120,000RPM和12位位置分辨率的编码器能够由iC-MH完成。iC-MH是一个单芯片绝对值编码器器件,供给多种编码器接口。包罗两个串行SSI/BiSS传输接口和一个增量接口。聚焦这个尺度增量旌旗灯号,A/B旌旗灯号的沿反复率达8MHz。这许可一个大于125ns的最小沿间隔间隔在两个A/B旌旗灯号沿之间(见图4a:多种电子插补细分器/编码器特性)。图4a::多种电子插补细分器/编码器特性 位宽和速度图4b给出了每扭转编码器的脉冲数,取决于速度。在一个15位分辨率以及10,000RPM反复率时险些到达5.5MHz。尺度编码器仅在低速时能得到像如许的分辨率。跟着标的目的改动,最小沿间隔非常重要并且必需被思索出来。图4b:脉冲速率取决于速度和分辨率直线机电例子假如利用直线机电,凡是需求的速度为几米每秒。关于无芯直线机电,以至可以获得超越7m/s的速度。关于光栅尺或磁栅尺,其供给一个周期距离20um的正弦/余弦旌旗灯号。若由接纳一个分辨率因数为16的插补细分器细分,比方,接纳iC-NQC,可到达1.3us的分辨率。在直线速度为2m/s时,脉冲反复率为1.6MHz。除了脉冲反复率和A/B旌旗灯号的最小沿距离以外,在开辟时期也要服从上面的这几方面: 多轴位置在tX时辰同步存储简朴的速度丈量在A/B旌旗灯号传输时期检测平衡/偏差可编程计数器的长度要考虑到差别的丈量精度单端和差分两种办法评价A,B和Z旌旗灯号 4)构建一个快速增量接口增量编码器能够用多种差别的办法毗连,关于十分迟缓的运动,利用MCU的固件和一个中止来评价旌旗灯号沿便可。假如利用一个内部标的目的鉴别器,大概利用一个集成到MCU内部的标的目的鉴别器,数KHz频次的A/B旌旗灯号或许由MCU的内部定时器/计数器能胜任此扫描使命。关于产业控制器/机电控制系统,FPGA也常常用来构建编码器的接口。取决于此处理器的构架,有些这方面的一些体系有范围以及不能处置高频次的编码器。但是,接纳新开辟的嵌入式控制器和公用的编码器处理器能够协助设计者处理此范例的设想应战。iC-MD是一个此范例的编码器处置器件,如图5所示,此器件供给一个完整的增量编码器接口和集成的差分RS422线接收器。iC-MD也能够毗连到一个SPI接口大概一个SSI/BiSS接口。iC-MD集成的标的目的鉴别器激活可编程长度的同步向上/向下计数器。此许可高达3个通道,每一个通道可设置高达16位,大概设置为两个24位计数器,大概设置为一个32位计数器,大概设置为一个48位计数器。在两个zero脉冲之间,一个24位参考计数器计数A/B旌旗灯号的沿数量。同时利用两个24位寄存器,其用来评价编码长度参考标识表记标帜。累加的参考计数器值也能够用控制器大概当地MCU/DSP来计较速度大概加速度。一个速率为40MHz的编码器,最大计数频次要充足撑持一个小于25ns的沿距离。第一个24位计数器的位置能够存储以及可经由过程一个内部变乱从打仗式探针引脚(TP)读出,大概经由过程iC-MD的SPI/BiSS接口读出。在一个多轴控制器使用中,这个功用有助于在tX时辰同步存储所有的位置信息, 以及次第读出传布延时工夫。图5:3通道增量编码器接口带差分RS422接收器 A/B相位逻辑也被iC-MD监控,而且陈述给MCU/DSP其他毛病,比方过压,经由过程一个毛病输出(NERR)。报警,比方计数器向上溢出大概向下溢出,由iC-MD的输出NWARN切换到低电平来标记。这些输出端子是双向的而且也由iC-MD作为一个内部动静来存储以及它的形态能够经由过程SPI/BiSS接口读出。两个施行器输出(ACT0/1)可由软件和MCU/DSP作为旌旗灯号输出(比方,用于LED形态唆使)大概作为开关。当考虑到许多编码器接口设想数不尽的应战时,设计者面临的是更多的应战。若接纳编码器处理器,比方iC-MD,许多功用能够从一个曾经存在的MCU/DSP平台得到。假如如许,这将会削减体系的承担以及提高许多机能和适应性来到达整体体系设想的要求。 5)提要  在将来的几年里,需求更短的机械消费速度和更节能的产物,并且为驱动体系开辟快速位置传感器也将成为一个次要的应战。有针对性的集成电路,如本文的这个例子,将有助于以本钱效益的方法处理这些要求。将来的编码器iC研发对准的是时钟速率高达100MHz,以便更高的精度能够被快速和可靠的丈量。
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走向數字化的游標掃描
游标插补细分为线性位移丈量体系和扭转编码器供给了优良的差分线性和更高的分辨率  混淆旌旗灯号亚微米CMOS手艺供给了高机能的片上体系设想。跟着传感器(光电二极管大概霍尔元件)的集成,提高了位置传感灵敏度。模仿正弦旌旗灯号插补细分曾经变成了一个技术标准,线性位移体系可以抵达小于1微米的分辨率。假如在这些交织距离重复使用这个道理,就会获得愈加准确的丈量成果。这种方法的基本原理来自游标卡尺,这类插补细分利用了集成游标设想。不管丈量尺是磁的大概光的,大概是大略的仍是精密的,计较道理是不异的。这个游标扫描历程是完整模仿的,而且发作在一个超小区域内。这个办法供给了替换既定的线性和扭转位置的传感办法。 一种细分编码器由比力主尺和游标细分尺,电子传感器能够获得准确的读数,不需要持续扫描多个数字轨道。比方,iC-Haus的插补细分电路iC-MN(图1)能够评价一个大概两个附加到主尺的游标尺而且结合这些读数构成位置数据。图1:光学游标体系用于三个旌旗灯号轨道插补细分关于iC-MN,插补细分电路界说绝对角度位置是操纵三个正弦旌旗灯号的相移。这种方法比仅利用两个标尺对体系要求的精度较低,较简单实现。主轨道a1决议着细分分辨率和体系绝对精度,游标轨道a3和段轨道a2发生的信息用来决议距离(图2和图3)。一步一步的计较步进时旌旗灯号毛病许可的公役。接纳这种方法能够制造小尺寸的丈量尺和编码器机构,而且这类灵活性能够用于较小的传感器。旌旗灯号的频次也低落了,因而,经由过程模仿电路元件的差别相移延时的低通特性能够疏忽,无需利用低通滤波器。图2:三正弦/余弦输入旌旗灯号别离数字化(相位角a1,a2和a3)图3:以a1供给的细分分辨率从相移a1和a2计算出角度a3芯片功用iC-MN的每一个通道有一个可调理的旌旗灯号调度单元和一个接纳连结电路,采样连结电路连结调度过的模仿旌旗灯号用于次第的数字化。为了到达这个目标,此单位包罗一个高精度SAR ADC,带8-13位可调理分辨率的插补细分器。 在模仿电路,旌旗灯号偏置电压为校准供给一个参考。此单位也评价旌旗灯号幅度,假如需求,传感器供给能量给这个轨道。这意味着在室温下调度的参数设置仍旧在全部工作温度范围内有用。 非线性ADC利用正切函数同时阐发正弦和余弦。这用来防备ADC来自细分频次依靠因为速率毛病惹起的角度毛病。 为了计较高分辨率角度位置,能够设置两个以致三个轨道游标计较,这使得分辨率高25位(360度;一周内分辨率达0.04 弧度秒)。 iC-MN为7х7mm QFN48封装,需求留意连接线终端避免极性接反和毛病毗连,包罗RS-422收发器串行数据接口。数据输出是SSI和谈大概BiSS和谈,BiSS时钟速率可达10Mbps。 利用这个器件能够监控所有的芯片主要功能和设置报警给指定功用。体系会辨认典范的传感器毛病,比方因为信号线断开惹起的旌旗灯号丧失,短路,脏污大概老化,而且告诉控制器。 光学编码器绝对值光学编码器利用精细的标尺,利用微结构应用于玻璃基片。此器件得益于体系级片上集成解决方案和元件尺寸。除了施行多轨道数字扫描之外此编码器还细分模仿旌旗灯号来发生中央值。 光学编码器利用光束穿透模式,利用LED作为光源,码盘上面有一定数量的码道,传感器为光敏感性IC。此传感器分离光电探测器,旌旗灯号调度单元和插补细分电路在一个单芯片体系。 利用一个高数目的平均距离环绕散布在码盘的圆周,尺度工艺能够到达十分高的精密分辨率。比方,片上体系iC-LG位置传感器,初始化分到达2048个相称距离每圈。码盘直径为42mm,码道宽度大要27um。 为了保持单圈绝对位置,此传感器必需辨别出每一个距离。为了到达这个目标,码盘具有高达13个附加的码道,它以数字绝对码的情势供给了明晰的距离信息。 此传感器会通过插补细分这些周期的距离来更进一步完美这个位置数据。在这里,每个距离供给了一个正弦和一个余弦旌旗灯号。经由过程计较正切函数,传感器能够肯定一个距离内实践的相角。这能够抵偿数字绝对代码的不利因素来得到更纤细的绝对位置信息,响应分辨率高达21位。 游标的诀窍为了到达精密的根本分辨率,基于游标的计较也能够辨别这些周期的距离。为了到达这个目标,这个办法利用分外的正弦旌旗灯号代替数字绝对码。关于丈量标尺,3个轨道足以替换12个。今朝的传感器,LED以及镜头都合适设想成十分小的元件,这些小尺寸的元件开拓了新的使用。 同时,有用的光电传感器阵列,比方iC-LSH,供给高保真的无滞后和低失真正弦旌旗灯号。这许可精细细分以便游标计较能基于较少的周期距离(图4)。图4:游标编码器空间缩小一半角度偏差为了到达较好的细分,确认相干旌旗灯号毛病和抵偿这些旌旗灯号是非常重要的。典范的毛病源包罗由偏置惹起的传感器壅闭(OS和OC);传感器正弦和余弦旌旗灯号的灵敏度不一致(幅度AS和AC);正弦和余弦旌旗灯号之间的相移偏离90度;(ΦSERR 和/或ΦCERR)以及传感器的非线性特性曲线(正弦和/或余弦曲线的外形偏向)。在丈量标尺大概光栅也有偏差,比方每一个周期距离的宽度颠簸招致正弦和/或余弦旌旗灯号的周期会差别。凡是这个角度由一个周期距离的反正切正弦和余弦旌旗灯号相干的商按照等式1计算出:插补细分电路量化这个角度,细分这个周期距离使得编码器的位置分辨率超越每扭转20位是可行的。一个短的颠簸角度毛病是在一个周期距离内的毛病。依赖于周期距离的数目,此毛病对角度丈量绝对精度有差别水平的影响。一个长的颠簸角度毛病跟着轴每扭转一周而反复。调解码盘凡是会惹起这类范例的毛病。丈量标尺的精度也是一个决定性的影响身分。编码器轴的装配也能够惹起全部体系的角度毛病(比方,装配偏离中心以及轴和轴承受力过大)。 关于光编码器(iC-LG,2048个周期距离),全部一圈(360°)的绝对毛病×2048)。插补细分电路能够提高10倍的精度,电子精度能够到达2.8度。为了抵偿较低分辨率的丈量标尺的旌旗灯号,对插补细分电路要求就更高。旌旗灯号调度也是一个主要的身分。它必需精密的改正波形。传感器旌旗灯号谐波重量也是一个影响插补细分成果的身分,由于它会减小角度的精度。如今制造的光电传感器阵列总谐波失真低于0.4%(利用256个周期距离),但是,曾经是一个次要的毛病滥觞。 提要好在有游标插补细分手艺,利用此手艺的编码器使得丈量体系的团体机能能够到达更高的精度以及利用优秀的差分精度为数字化的机电反应体系供给更高的分辨率。一个相对较小的光学传感器仅仅由几个少数的旌旗灯号相位干系足以扫描位置信息。利用此手艺做编码器能够利用简朴的光源,较低的功耗,和节流空间。这反过来又低落了体系本钱和开拓了新的使用。 
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