Подборка Информация

Разработчикам на Ардуино

TE Connectivity объявила о начале продаж отладочных комплектов модулей датчиков для Arduino и Raspberry Pi

TE Connectivity сообщила об общей доступности отладочных комплектов модулей датчиков AmbiMate MS4. Наборы позволят командам инженеров и разработчикам создавать прототипы и отладочные платы для систем, включающих в себя самые современные сенсорные модули TE серии AmbiMate MS4.

TE Connectivity - AmbiMate MS4

Потенциальными приложениями модулей будут внутреннее освещение, автоматизация зданий, «умные» дома, контроль качества воздуха, управление энергопотреблением, системы поддержания комфорта на рабочем месте, зональный контроль окружающей среды и т. д.

«Мы наблюдаем по всему миру стремление компаний, создающих решения в области освещения и управления зданиями, к скорейшему внедрению датчиков в свои системы», – сказал Джонатан Кэтчпол (Jonathan Catchpole), системный архитектор из группы промышленных решений TE Connectivity.

TE Connectivity - AmbiMate MS4

«В сущности, именно поэтому мы разработали платформу AmbiMate, чтобы предоставить нашим клиентам возможность встраивать до семи интеллектуальных датчиков в одну небольшую сборку печатных плат», – продолжил Кэтчпол.

Модуль датчиков AmbiMate серии MS4 содержит специальный набор сенсоров, готовых к установке на плату и легкой интеграции в основной продукт. Интеграция готового сенсорного решения для измерения движения, света, температуры и влажности в модуль MS4 упростит работу конструктора и сократит время выхода на рынок.

Эти модули поддерживают многосенсорные технологии, в том числе:

  • Четыре основных измеряемых параметра:
    • Движение (пассивный ИК датчик)
    • Уровень освещенности
    • Температура
    • Влажность
  • Дополнительные возможности измерений:
    • Летучие органические соединения
    • CO2
    • Звук (микрофон).

Остальные сенсорные модули серии MS4 оснащены датчиками летучих органических соединений, CO2 и звука. Модуль серии MS4 с микрофоном будет полезен в качестве дополнительного средства обнаружения движения или для прослушивания звуковых событий.

Гибкость использования серии MS4 поддерживается одинаковым для всех модулей семиконтактным интерфейсом. Это дает разработчикам возможность, создав одну печатную плату, устанавливать на нее все выпускаемые модули серии.

«Теперь, после того, как мы добавили проверенный, качественный программный код и несколько компонентов, необходимых для установки сенсорного модуля, можно почти мгновенно начать считывание информации с датчиков с помощью Arduino или Raspberry Pi. Это позволяет нашим клиентам приступить к изучению потенциала устройств AmbiMate и всего, что они могут дать для конструкции и общих возможностей системы», – добавил Кэтчпол.

Преимущества многосенсорных модулей:

  • Сокращение времени вывода продукта на рынок за счет снижения трудоемкости разработки;
  • Простота популярного коммуникационного протокола I2C;
  • Компактная конструкция;
  • Разнообразие способов подключения упрощает адаптацию под конкретное приложение;
  • Общий форм-фактор, позволяющий создавать многосенсорные конфигурации.

 

На английском языке: Sensor Module Development Kits for Arduino and Raspberry Pi

Изоляция и защита шин интерфейсов CAN

Изоляция и защита шин интерфейсов CAN и CAN-FD

Используемые во многих системах для коммуникационных целей интерфейсы CAN уязвимы для высоковольтных бросков напряжения. Однако некоторые устройства могут помочь защититься от этих проблем.

CAN (Controller Area Network – сеть контроллеров) – это очень популярная последовательная шина, широко используемая в автомобилях, средствах промышленной автоматизации и других промышленных приложениях. Более новая усовершенствованная версия, названная CAN-FD (гибкая скорость передачи данных), обеспечивает более высокие скорости и другие улучшения.

Как обнаружили многие разработчики, CAN часто требует электрической изоляции между узлами и защиты от высоковольтных выбросов, которые регулярно происходят в автомобильном и промышленном оборудовании. Некоторые из недавно анонсированных приемопередатчиков CAN теперь поддерживают последнюю спецификацию CAN-FD, и, кроме того, имеют необходимую изоляцию. Решения для защиты могут также быть основаны на внешних дискретных компонентах, подключаемых к шине.

Знакомство с CAN

CAN – это стандарт последовательного интерфейса, разработанный компанией Robert Bosch и одобренный Собществом автомобильных инженеров (SAE) еще в 1980-х годах. С тех пор, благодаря своей гибкости и надежности, он стал широко использоваться в транспортных средствах и многих промышленных приложениях. Топология интерфейса представляет собой дифференциальную шину с экранированной или неэкранированной витой парой, к которой может быть подключено до 127 узлов. Все узлы являются приемопередатчиками, способными посылать и получать данные. Выпускаются стандартные микросхемы приемопередатчиков, но многие микроконтроллеры имеют интегрированный интерфейс CAN (Рисунок 1).

Топология шины CAN, к которой подключены микроконтроллер с интерфейсом CAN и другие приемопередающие узлы.
Рисунок 1. Топология шины CAN, к которой подключены микроконтроллер с интерфейсом
CAN и другие приемопередающие узлы.

Данные передаются кадрами, состоящими из 8 байт данных, адресного поля, поля контрольной суммы CRC и других служебных полей. Скорость передачи данных не фиксирована и, начинаясь с 5 кбит/с, может достигать 1 Мбит/с. Максимальная длина шины при скорости 1 Мбит/с равна 40 м. Используется множественный доступ к шине с прослушиванием несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD). CAN имеет ряд разновидностей, таких как CAN-FD, CANopen и SAE J1939. Используются также обозначения ISO-11898 и ISO-11519, присвоенные Международной организацией по стандартизации (ISO).

CAN-FD (ISO-11898-1) – это новейшая версия, которая увеличивает скорость передачи данных до 5 Мбит/с и выше, что делает систему более адаптированной к приложениям реального времени, требующим более низкой задержки и большего детерминизма. Кадр большего размера теперь вмещает 64 байта данных.

Необходимость изоляции

Помимо широкого распространения в автомобильных приложениях, интерфейс CAN используется в системах промышленной автоматизации, драйверах двигателей переменного и постоянного тока, каналах обмена ПЛК, источниках питания телекоммуникационного оборудования, системах отопления и кондиционирования, лифтах, солнечных инверторах и зарядных станциях электрических автомобилей. В некоторых случаях в оборудовании имеются низко- и высоковольтные сегменты, которые должны быть изолированы друг от друга, чтобы защитить низковольтные компоненты от повреждения.

Высоковольтные двигатели, коммутаторы, источники питания и другое оборудование могут генерировать помехи амплитудой в сотни и тысячи вольт. Высоковольтный сигнал, попадающий в низковольтную подсистему, потенциально может уничтожить микроконтроллер. Способом решения этой проблемы является использование изолированных приемопередатчиков и отдельных источников питания с их собственными возвратными землями.

Изоляция

В современных системах CAN необходимо изолировать как сигналы, так и питание. Изоляция реализуется в приемопередатчике, но ее эффект пропадет, если блоки питания по разные стороны изолирующего барьера будут просто соединены друг с другом.

Во многих новых приемопередатчиках CAN используется емкостная изоляция между входами и выходами данных и цепями подключения шины. Два слоя двуокиси кремния образуют два последовательно соединенных конденсатора, через которые передаются данные между схемами, расположенными на двух разных кристаллах, соединенных внутри корпуса.

Примером может служить ISO1042 – выпущенный компанией Texas Instruments новый изолированный приемопередатчик CAN, обеспечивающий емкостную изоляцию и защиту практически любых промышленных и автомобильных конструкций. Устройство, отвечающее требованиям стандартов физического уровня ISO 11898-2 и ISO 11898-5, поддерживает стандарты CAN до 1 Мбит/с и CAN-FD до 5 Мбит/с. Защита шины выдерживает напряжения ±70 В и синфазные напряжения ±30 В. Диапазон напряжений питания составляет от 1.7 В до 5.5 В. Поддерживаются логические уровни 1.8, 2.5, 3.3 и 5.0 В. Микросхема ISO1042 выпускается в корпусах SOIC-8 или SOIC-16.

Реализация разделенного источника обеспечивает дополнительный уровень изоляции. Один из подходов с использованием устройства Texas Instruments показан на Рисунке 2. Микросхема генератора/драйвера SN6505 формирует 100-килогерцовый сигнал для трансформатора, выходное напряжение которого, преобразованное до требуемого уровня, затем выпрямляется и фильтруется. Трансформатор обеспечивает необходимую изоляцию питания. Отфильтрованное напряжение стабилизируется LDO регулятором (таким, скажем, как TPS76350) и питает приемопередатчик CAN. Узловые приемопередатчики и выводы интерфейса CAN микроконтроллера подключаются к шине через дифференциальные линии CANL и CANH.

Так выглядит изолированный узел CAN с изолированным источником питания и изолированным приемопередатчиком.
Рисунок 2. Так выглядит изолированный узел CAN с изолированным источником питания
и изолированным приемопередатчиком.

Для упрощения процесса проектирования изолированных подсистем CAN и изоляции сигналов и питания CAN выпускаются различные устройства, как дискретные, так и интегральные.

Защита шины CAN

Изолированные системы обеспечивают нормальную защиту микросхем. Однако в некоторых условиях могут возникать проблемы электростатических разрядов (ESD), высокий уровень которых способен повредить приемопередатчик. По этой причине шина должна быть каким-то образом защищена. При этом крайне важно, чтобы выбранное устройство защиты интерфейса было совместимо с приемопередатчиком.

Наилучшим решением для защиты является использование супрессоров (TVS-диодов), подключенных между каждой линией шины и землей (Рисунок 2). Эти диоды фактически представляют собой два встречно включенных стабилитрона с высоким пробивным напряжением. Максимально допустимое напряжение на выводах приемопередатчиков зависит от типа микросхемы.

Приемопередатчик ISO1050 компании TI выдерживает напряжения в диапазоне от −27 В до +40 В. ISO1042 рассчитан на броски напряжения до ±70 В. Максимальное пробивное напряжение супрессоров должно быть меньше этих значений, но больше рабочего напряжения сигналов на шине. Обычно два логических уровня шины составляют менее половины напряжения питания «0» и напряжения питания «1».

Не забывайте, что добавление TVS-диодов обеспечивает защиту от ESD, но одновременно добавляет к шине емкость, ограничивающую верхние скорости передачи данных. Необходимо, чтобы дополнительная емкость была меньше 50 пФ.

Материалы по теме

Ультразвуковые датчики. Совместная работа…

Как одновременно использовать несколько ультразвуковых датчиков

При использовании одного единственного ультразвукового датчика, как правило, не возникает каких-либо проблем. Сенсор может работать непрерывно. По его показаниям не сложно рассчитать расстояние до объекта. Для этого следует воспользоваться информацией из документации или обратиться к материалам статьи Finding Distance Using Analog Voltage.

 

Как одновременно использовать несколько ультразвуковых датчиков

Несогласованная работа нескольких ультразвуковых датчиков

Несогласованная, одновременная и непрерывная работа нескольких ультразвуковых датчиков, как правило, невозможна. Если оставить вывод 4 (контакт RX) не подключенным, то при запуске датчики практически одновременно начнут процесс измерения. Поскольку они являются независимыми и не синхронизированными, то интервалы генерации ультразвуковых импульсов будут хоть немного, но отличаться. Эти расхождения с течением времени вызовут перекрестные помехи между сенсорами в большинстве приложений.

При использовании датчиков MaxSonar с аналоговым выходом эти помехи будут проявляться как периодически возникающие шумы в выходном сигнале напряжения. При использовании цифровых сенсоров перекрестные помехи будут вызывать периодические ложные отсчеты. Проблема явно проявляется на больших расстояниях.

Еще раз стоит подчеркнуть, что проблема заключается в том, что датчики не синхронизированы по времени или скорости. Один датчик всегда работает немного быстрее, чем другой. Например, датчик 1 работает с периодом 49.0 мс, тогда как датчик 2 работает с периодом 49.2 мс. Когда синхронизация отсутствует, один сенсор может находиться в режиме передачи, в то время как другой сенсор находится в режиме приема. В итоге чужой сигнал принимается за свой собственный. Чем выше степень синхронизации датчиков, тем дольше будет длиться период стабильной работы. Если расхождение в скорости оказывается значительным, то возможен вариант, что периоды стабильной работы и вовсе будут отсутствовать.

На Рис. 1 показан выходной сигнал датчика, работающего в одиночестве при отсутствии других сенсоров. Он демонстрирует уверенное обнаружение объекта на дистанции 96 дюймов (примерно 244 сантиметра). На Рис. 2 и 3 показан выходной сигнал датчика, который работает одновременно с другим активным сенсором. По мере того, как рассинхронизация датчиков увеличивается, показания становятся все более нестабильными.

Выходной сигнал ультразвукового датчика, работающего в одиночестве
Рис. 1. Выходной сигнал ультразвукового датчика, работающего
в одиночестве.
Выходной сигнал ультразвукового датчика, работающего одновременно с другим датчиком
Рис. 2. Выходной сигнал ультразвукового датчика, работающего
одновременно с другим датчиком.
Выходной сигнал ультразвукового датчика, работающего одновременно с другим датчиком
Рис. 3. Выходной сигнал ультразвукового датчика, работающего
одновременно с другим датчиком.

Синхронный запуск нескольких ультразвуковых датчиков MaxSonar

Соедините все линии RX используемых датчиков MaxSonar вместе и подключите к вашей схеме управления, например, к выводу микроконтроллера или даже к таймеру 555-ой серии, настроенного на формирование строба высокого уровня с длительностью не менее 20 мкс и с периодом, большим или равным времени, которое указано в спецификации датчика.

Объединение входов RX используемых датчиков MaxSonar
Рис. 4. Объединение входов RX используемых датчиков MaxSonar.

Описанная схема подключения представлена на Рис. 4.

Допускается одновременный запуск нескольких сенсоров MaxSonar с помощью короткого импульса (более 20 мкс), подаваемого на вход 4 (RX). Для датчиков серии LV-MaxSonar запуск можно производить с периодом 50 мс. Для датчиков серии XL-MaxSonar минимальный период составляет 100 мс.

Датчики MaxSonar из-за постоянно изменяющегося усиления обычно игнорируют соседние сенсоры при одновременном запуске. Этот метод особенно удобен при использовании датчиков с аналоговым выходом, поскольку аналоговое напряжение может быть прочитано в любое время.

Описанный способ работает для всех серий датчиков MaxSonar. В качестве примера на Рис. 4 использовались сенсоры LV-MaxSonar-EZ. Таким образом, пока контакт 4 (RX) подключен к одному и тому же управляющему сигналу, все датчики будут стартовать одновременно.

Последовательный запуск нескольких ультразвуковых датчиков MaxSonar

Для последовательного запуска нескольких датчиков следует использовать следующую схему включения: сигнал от управляющего устройства (например, микроконтроллера) подключите к выводу 4 (RX) первого датчика, затем подключите вывод 5 (TX) первого датчика к выходу 4 (RX) следующего датчика, и т.д. Включите последовательно в цепь столько сенсоров, сколько требуется в приложении. Схемы включения для различных серий датчиков представлены на Рис. 5-8.

Диаграмма последовательного включения датчиков LV-MaxSonar-EZ и XL-MaxSonar-EZ/ AE
Рис. 5. Диаграмма последовательного включения датчиков LV-MaxSonar-EZ и XL-MaxSonar-EZ/ AE.
Диаграмма последовательного включения датчиков HRLV-MaxSonar-EZ
Рис. 6. Диаграмма последовательного включения датчиков HRLV-MaxSonar-EZ.
Диаграмма последовательного включения датчикова MaxSonar-WR и MaxSonar-WRC
Рис. 7. Диаграмма последовательного включения датчикова MaxSonar-WR и MaxSonar-WRC.
Диаграмма последовательного включения датчиков HRXL-MaxSonar-WR и HRXL-MaxSonar-WRC
Рис. 8. Диаграмма последовательного включения датчиков HRXL-MaxSonar-WR и HRXL-MaxSonar-WRC.

Чтобы запустить процесс последовательных измерений, необходимо включить первый датчик, подав на его вход 4 (RX) сигнал высокого уровня длительностью более 20 мкс. Выполнение измерений каждым следующим сенсором будет начинаться только после того, как завершит свою работу предыдущий датчик (каждые 50 мс для датчиков LV-MaxSonar или каждые 100 мс для датчиков XL-MaxSonar). Этот метод управления является самым надежным. Между датчиками не возникает никаких перекрестных помех, но период полного цикла измерений будет зависеть от числа используемых сенсоров.

Зацикленный запуск последовательно включенных ультразвуковых датчиков MaxSonar

Чтобы зациклить процесс измерений последовательно включенных ультразвуковых датчиков MaxSonar, соедините выход 5 (TX) последнего датчика с контактом 4 (RX) первого датчика через резистор 1 кОм. Подключение остальных сенсоров производится, как и в предыдущем случае. Схемы включения для различных серий датчиков представлены на Рис. 9-12.

Диаграмма последовательного включения датчиков LV-MaxSonar-EZ и XL-MaxSonar-EZ / AE для выполнения зацикленных измерений
Рис. 9. Диаграмма последовательного включения датчиков LV-MaxSonar-EZ и L-MaxSonar-EZ/AE для выполнения зацикленных измерений.
Диаграмма последовательного включения датчиков HRLV-MaxSonar-EZ для выполнения зацикленных измерений
Рис. 10. Диаграмма последовательного включения датчиков HRLV-MaxSonar-EZ для выполнения зацикленных измерений.
Диаграмма последовательного включения датчиков XL-MaxSonar-WR и XL-MaxSonar-WRC для выполнения зацикленных измерений
Рис. 11. Диаграмма последовательного включения датчиков XL-MaxSonar-WR и XL-MaxSonar-WRC для выполнения зацикленных измерений.
Диаграмма последовательного включения датчиков HRXL-MaxSonar-WR и HRXL-MaxSonar-WRC для выполнения зацикленных измерений
Рис. 12. Диаграмма последовательного включения датчиков HRXL-MaxSonar-WR и HRXL-MaxSonar-WRC для выполнения зацикленных измерений.

При использовании такого включения процесс измерений начинается с подачи микроконтроллером разрешающего импульса длительностью более 20 мкс на вход 4 (RX) первого датчика. После этого микроконтроллер должен перевести свой выход в высокоимпедансное состояние. В этом случае, после того как последний датчик завершит процесс измерения, на его выходе 5 (TX) сформируется высокий сигнал, который поступит на вход 4 (RX) первого датчика и вновь запустит его.

Перекрестные помехи при одновременном использовании нескольких ультразвуковых датчиков.

Основная проблема при использовании нескольких ультразвуковых датчиков заключается в появлении перекрестных помех. Перекрестные помехи возникают, когда два (или более) расположенных рядом ультразвуковых датчика принимают сигналы друг от друга. Когда они не синхронизированы, это приводит к негативным последствиям.

Вот конкретные случаи и вопросы, которые встречаются в запросах технической поддержки:

  1. Допустим, есть несколько машин, на каждой из которых установлен свой собственный ультразвуковой датчик, направленный вперед. Будут ли датчики разных машин мешать друг другу при перемещении по складу?
    Это будет зависеть от расстояния и направленности сенсоров. Если они направлены непосредственно друг на друга, и их зоны обнаружения перекрываются, то высока вероятность возникновения перекрестных помех. Кроме того, если речь идет о замкнутых помещениях с плотными стенами, то возможны проблемы с дополнительными отражениями. Однако даже если используется большой и открытый склад, то все равно остается, пусть и минимальная, вероятность перекрестных помех. Обратите внимание, что их влияние будет не таким значительным, если использовать датчики с внутренней фильтрацией, например, из серии HR.
  2. Какой фронтальный датчик лучше выбрать для робота: LV или HRLV?
    Работа двух датчиков LV-MaxSonar-EZ, расположенных в передней части робота, может привести к перекрестным помехам. То есть, высока вероятность получения ложных показаний из-за близости сенсоров. Для таких случаев рекомендуется применять сенсоры из серии HRLV, вместо стандартных датчиков LV, впрочем, решение остается за разработчиком. Благодаря встроенной фильтрации возможна одновременная и несинхронизированная работа нескольких ультразвуковых датчиков HRLV при минимальном влиянии перекрестных помех. В случае необходимости датчики любой серии могут работать совместно при использовании одного из способов синхронизации, рассмотренного выше.
  3. Каково минимальное расстояние между ультразвуковыми датчиками, на котором они не будут мешать друг другу? (для считывания результатов используется RS-232)
    К сожалению, из-за обилия пользовательских приложений, различных вариантов и условий эксплуатации ответить однозначно на этот вопрос невозможно. Как правило, чтобы избежать перекрестных помех, необходимо располагать датчики как можно дальше друг от друга. Кроме того, следует убедиться, что они не направлены друг на друга. Возможно, для поиска ответа на этот вопрос в конкретном приложении потребуется провести дополнительные испытания, и самостоятельно пройти определенный путь проб и ошибок.

Vishay Intertechnology выпускает новый УФ светодиод

Vishay Intertechnology выпускает новый УФ светодиод средней мощности со сверхбольшим сроком службы

Vishay Intertechnology представила ультрафиолетовый светодиод средней мощности для приложений стерилизации, дезинфекции и очистки, излучающий в коротковолновой части ультрафиолетового спектра (short wavelength ultraviolet – UVC). Светодиод VLMU35CM-280-120 выпускается подразделением Vishay Semiconductors в компактном керамическом корпусе для поверхностного монтажа с размерами 3.5 мм × 3.5 мм × 1.2 мм с крышкой из кварцевого стекла и отличается исключительно большим сроком службы.

Vishay - VLMU35CM-280-120

Устройство, предназначенное для замены ртутных UVC ламп, при токе 100 мА излучает мощность до 18 мВт в угле ±60°. Изготавливаемый на основе AlGaN светодиод VLMU35CM-280-120, работающий при прямых токах до 150 мА и прямом напряжении от 4 В, имеет длину волны излучения от 270 нм до 290 нм.

Такие характеристики излучающих диодов делают их идеальными приборами для очистки воды и воздуха, физической стерилизации поверхности, медицинской дезинфекции и переносных дезинфицирующих устройств. Светодиоды VLMU35CM-280-120 не содержат галогенов и соответствуют требованиям директивы RoHS и экологической инициативы Vishay Green. Чувствительность приборов к влажности соответствует Уровню 3 стандарта J-STD-020. Устройства допускают пайку инфракрасным оплавлением припоя.

Единичные образцы новых UVC светодиодов можно приобрести немедленно. Срок выполнения крупных заказов составляет четыре недели.

ARDUINO для любознательных

ARDUINO для любознательных или паровозик из Ромашково + виртуальный диск

Автор: Гололобов В. Н.
Год: 2018
Издательство: Наука и Техника

     Эта книга написана для тех, кто хотел бы начать работать с микроконтроллерами. Оптимальным для этого оказывается модуль Arduino. Он не требует программатора, и проект Arduino предлагает удобную среду разработки программ для модуля Arduino.

     Эта книга написана для тех, кто хотел бы начать работать с микроконтроллерами. Оптимальным для этого оказывается модуль Arduino. Он не требует программатора, и проект Arduino предлагает удобную среду разработки программ для модуля Arduino. Появление проекта Arduino привлекло к нему столь пристальное внимание, что было создано много разновидностей модуля, различающихся и ценой, и возможностями. Разработано много дополнительных модулей (шилдов), позволяющих превратить, например, модуль Arduino Uno в web-сервер. Написан ряд полезных программ для модуля Arduino. С модулем Arduino можно успешно работать и в Windows, и в Linux, чему производители сегодня уделяют большое внимание. Но успех приходит только с опытом. А опыт начинается с первого шага, который вам предлагается сделать. В ходе беседы автора книги и любознательного новичка все сложности изучения микроконтроллеров вообще и проекта Arduino, в частности, остаются позади. Книга сопровождается ВИРТУАЛЬНЫМ ДИСКОМ, который содержит проекты, о которых рассказывается в книге, сведения о среде разработки, программы для модуля Arduino, datasheets к микроконтроллерам Arduino Nano, Arduino Uno и многое другое. Обновляемый виртуальный диск размещен на странице этой книги на сайте издательства. Книга предназначена для широкого круга любознательных читателей, увлеченных микроконтроллерами, техническим творчеством, электронными самоделками.

Гололобов В. Н. - ARDUINO для любознательных или паровозик из Ромашково

Мощный радиочастотный транзистор Ampleon

Мощный радиочастотный транзистор Ampleon будет использоваться в промышленных и профессиональных приложениях

Ampleon объявила о доступности нового 500-ваттного радиочастотного LDMOS транзистора BLC2425M10LS500P, предназначенного для работы в импульсном и непрерывном режимах в частотном диапазоне от 2400 МГц до 2500 МГц. Транзистор BLC2425M10LS500P, пригодный для использования в широком спектре промышленного, потребительского и профессионального приготовления пищи с помощью радиочастотной энергии, выпускается в пластиковом корпусе SOT1250 с воздушной полостью и имеет превосходное соотношение мощности и размеров.

 

Ampleon - BLC2425M10LS500P

Достигающий 67% КПД делает новый транзистор лучшими в своем классе прибором для данного частотного диапазона и уровня мощности. Столь высокая эффективность минимизирует требования к охлаждению, а также снижает энергопотребление и эксплуатационные расходы конечного оборудования. Кроме того, благодаря возможности работать на рассогласованную нагрузку с КСВ до 20:1 при всех фазах, транзистор демонстрирует превосходную надежность, что еще больше упрощает как конструкцию системы, так и схему защиты.

Согласованные импедансы входа и выхода упрощают интеграцию BLC2425M10LS500P в конечные приложения.

Развитие беспроводных зарядных устройств

Развитие беспроводных зарядных устройств

По мнению многих аналитиков и экспертов, в наступившем году системы беспроводной подзарядки наконец-то перестанут быть экзотикой и начнут победное шествие на рынке мобильных устройств.

Последний кабель

Электронная техника давно уже ввела понятия «мобильное» и «беспроводное». Действительно, современные мобильные устройства, за редким исключением, уже невозможно представить без набора беспроводных интерфейсов. Именно с их помощью осуществляется подсоединение к каналам широкополосной связи (сотовым сетям, зонам беспроводного доступа, локальным сетям дома и в офисе и т.д.), периферийным устройствам (гарнитурам, наушникам, акустическим системам, накопителям), другим мобильным гаджетам и компьютерам.

Однако есть одно обстоятельство, которое пока не позволяет называть мобильные устройства в полной мере беспроводными. Ведь даже владельцам безумно дорогих ультрасовременных смартфонов и планшетов по-прежнему приходится мириться с необходимостью регулярно подключать кабель к внешнему источнику питания для подзарядки аккумуляторной батареи, обеспечивающей работу мобильного устройства в автономном режиме. А учитывая отменный аппетит современных гаджетов, оснащенных большими дисплеями высокого разрешения, многоядерными процессорами и набором беспроводных интерфейсов, делать это приходится практически ежедневно.

 

Можно ли считать мобильное устройство в полной мере беспроводным,если для его подзарядки необходимо подключать кабель?

Нельзя сказать, что производители не предпринимают усилий для решения этой проблемы. Одним из важных шагов, позволивших значительно облегчить жизнь конечных пользователей, стала стандартизация электрических характеристик и разъемов для подключения внешних источников питания. Значительную часть ныне выпускаемых мобильных устройств можно подзаряжать от порта USB, используя для подключения стандартный интерфейсный кабель. С одной стороны, прогресс очевиден: вместо полудюжины разнокалиберных адаптеров, каждый из которых был оснащен кабелем с уникальным разъемом, теперь вполне можно обойтись одним универсальным источником питания с розеткой USB. С другой стороны, окончательно избавиться от извивающихся по столу проводов всё же пока не удалось. И если в домашней обстановке проводное подключение внешнего источника питания еще можно считать приемлемым вариантом, то в мобильных условиях необходимость подсоединения даже одного кабеля создает множество неудобств.

 

Декоративные светильники Philips Imageo комплектуются беспроводным бесконтактным зарядным устройством

Одним из способов окончательного решения данной проблемы является внедрение технологий, позволяющих передавать электрическую энергию на небольшие расстояния без использования кабелей. Принцип работы подобных систем известен уже более века, да и примеров их успешного применения в различных устройствах можно найти немало. Так, в графических планшетах компании Wacom уже более десятка лет применяются беспроводные безбатареечные перья, получающие питание от планшета. В продаже представлены электрические зубные щетки, электробритвы и декоративные светильники, встроенные аккумуляторы которых подзаряжаются бесконтактным способом. Еще один пример — смарт­карты, используемые в качестве электронных пропусков, проездных билетов и т.д. В такой карте есть миниатюрный чип, но нет встроенного источника питания. Необходимый для работы ток чип получает от считывающего терминала (валидатора) при помощи встроенной в карту антенны.

Стандартизация — залог успеха

В современных условиях одним из важных слагаемых успеха любой технологии, разработанной для внедрения в массовых устройствах, является стандартизация. Даже самые передовые решения будут малопривлекательными для конечных пользователей до тех пор, пока сфера их применения ограничена продукцией одного (пусть даже крупного и хорошо известного) производителя. За примерами далеко ходить не надо: вспомните хотя бы носители MiniDisc и флэш­карты формата Memory Stick компании Sony.

Неудивительно, что производители оборудования, заинтересованные во внедрении технологий бесконтактной беспроводной подзарядки, начали решение этого вопроса с создания единого индустриального стандарта. С этой целью 17 декабря 2008 года была основана организация Wireless Power Consortium (WPC). Изначально в ее состав вошли представители компаний ConvenientPower, Fulton Innovation, Logitech, National Semiconductor, Royal Philips Electronics, Sanyo Electric, Shenzhen Sang Fei Consumer Communications и Texas Instruments. Впоследствии список членов WPC постоянно расширялся (в него, в частности, вошли такие известные производители, как Olympus, Nokia и Energizer) и к настоящему моменту включает более ста компаний.

 

Логотип стандарта Qi

Весной 2010 года члены Wireless Power Consortium завершили работу над текстом спецификации первой части стандарта беспроводных зарядных устройств малой мощности (до 5 Вт), получившего название Qi (читается «ки»). В этом документе описываются требования к беспроводным зарядным станциям и ресиверам, встраиваемым в мобильные устройства. Также были утверждены процедуры тестирования и сертификации устройств на соответствие требованиям стандарта Qi и совместимость с соответствующим оборудованием других производителей.

К сожалению, избежать «войны стандартов» в сфере беспроводных зарядных устройств вряд ли удастся. В начале мая минувшего года компании Samsung Electronics и Qualcomm основали альянс Alliance for Wireless Power (A4WP) — независимую организацию для продвижения и стандартизации решений в области беспроводных зарядных устройств, а также тестирования и сертификации соответствующего оборудования. Нетрудно заметить, что A4WP является прямым конкурентом WPC.

В конце октября прошел симпозиум A4WP, на котором участники альянса обсуждали основные положения спецификации. В качестве базовой была выбрана технология магнитного резонанса в ближнем поле. Основные положения спецификации A4WP предусматривают возможность одновременной подзарядки нескольких устройств различной мощности и создания зарядных поверхностей, встраиваемых в автомобили, мебель и т.д.

Есть информация о том, что компания Apple также ведет работы по созданию систем беспроводной зарядки для своих устройств. Впрочем, это вряд ли волнует кого-нибудь, кроме обладателей гаджетов «яблочной» компании.

Преимущества и ограничения

Главные преимущества беспроводной подзарядки — отсутствие кабелей и максимальная простота использования. Чтобы зарядить мобильное устройство, достаточно положить его на поверхность специального планшета, после чего будет автоматически установлено соединение и начнется процесс подзарядки.

Конструкция и принцип работы зарядных планшетов обеспечивают высокую безопасность и надежную защиту от неблагоприятных воздействий. Эффективный радиус действия ныне выпускаемых систем не превышает нескольких миллиметров, а мощность электромагнитного излучения быстро ослабевает по мере удаления от его источника. Так что в этом смысле беспроводные зарядные устройства гораздо безопаснее таких столь привычных нам приборов, как микроволновые печи и мобильные телефоны.

 

Беспроводной зарядный планшет Energizer, рассчитанный на два устройства

Беспроводной зарядный планшет можно сделать полностью герметичным — в таком случае пролитая на его поверхность жидкость не приведет к возникновению неисправностей и поломок. Это позволяет создавать зарядные поверхности, встраиваемые в кухонную мебель или в столики кафе. А благодаря механизму автоматического обнаружения приемных устройств, планшету не нанесут вреда даже металлические предметы (ключи, монеты и т.п.), случайно оказавшиеся на его поверхности.

Еще одно преимущество, о котором хотелось бы упомянуть, — отсутствие электрического контакта между зарядным устройством и заряжаемым аппаратом. Это значительно снижает риск повреждения последнего при резких колебаниях и бросках в электросети, а также при выходе из строя зарядного устройства.

 

Демонстрация работы прототипа «многоместного» зарядного планшета

По большому счету, развитие систем беспроводной подзарядки только начинается, поэтому приходится считаться с определенными ограничениями. Как уже было упомянуто, действующая спецификация стандарта Qi позволяет подключать устройства, потребляющие не более 5 Вт. Этого вполне достаточно для питания беспроводной гарнитуры, смартфона или портативной игровой приставки. Однако для подзарядки аккумулятора цифрового фотоаппарата, а тем более ноутбука требуется значительно более высокая мощность. Таким образом, сфера применения беспроводных зарядных устройств пока ограничена лишь относительно маломощными гаджетами.

Для достижения приемлемой эффективности передачи электроэнергии необходимо точно совмещать катушки приемника и зарядной поверхности. По этой же причине существует жесткое ограничение по максимальному расстоянию между катушками приемного и передающего модулей: в ныне выпускаемых устройствах оно не может превышать нескольких миллиметров.

 

Внутренняя компоновка беспроводного зарядного устройства с массивом катушек

Способы обеспечения точного совмещения катушек приемного и передающего модулей описаны в действующей спецификации стандарта Qi. В частности, предусматривается возможность создания зарядных устройств с подвижной катушкой либо с массивом катушек. Реализация этих решений позволяет конечным пользователям не заботиться о точном совмещении приемного модуля заряжаемого аппарата с определенным участком зарядной поверхности.

Устройства и инфраструктура

Первые серийные устройства, оснащенные встроенными модулями для подключения к беспроводным зарядным планшетам стандарта Qi, были выпущены в конце 2010 года. Далее процесс пошел по нарастающей: в 2011-м в линейках компании HTC, LG, Motorola, Samsung, Fujitsu, NEC и Sharp появились мобильные телефоны и смартфоны, оснащенные встроенными модулями для беспроводного подключения к зарядным устройствам стандарта Qi. К концу минувшего года таких моделей насчитывалось уже более трех десятков. Из наиболее свежих новинок можно упомянуть аппараты Google Nexus 4, Nokia Lumia 920 и HTC Windows Phone 8X.

 

Смартфон Nokia Lumia 920 с фирменным беспроводным зарядным устройством

Растущий интерес к беспроводным зарядным устройствам был отражен в экспозиции крупнейших выставок минувшего года. Например, на стендах январской CES 2012 было представлено в общей сложности более 70 серийных продуктов и прототипов с поддержкой технологии беспроводной зарядки Qi.

Чтобы ускорить процесс внедрения новой технологии, производители аксессуаров начали выпуск адаптеров, позволяющих реализовать функцию беспроводной зарядки в уже эксплуатируемых устройствах. Наиболее простым и удобным вариантом модернизации является замена штатной крышки батарейного отсека на аналог, оснащенный встроенным модулем для подключения к беспроводному зарядному устройству. Другой вариант — защитные чехлы и съемные накладки на корпус со встроенным модулем беспроводной зарядки. Решение менее изящное, поскольку в этом случае необходимо подсоединять провод от беспроводного зарядного модуля к USB-порту или док­разъему мобильного устройства.

 

Сменная задняя панель смартфона, оборудованная встроенным модулем беспроводной подзарядки

Очевидно, что продвижение устройств с функцией беспроводной подзарядки невозможно без создания разветвленной инфраструктуры, позволяющей пополнять запас электроэнергии не только дома и в офисе, но также в общественных местах и в пути.

Для эксплуатации в стационарных условиях производители предлагают две разновидности беспроводных зарядных устройств. В одну из них входят зарядные коврики, планшеты и т.п. Другая разновидность — беспроводные зарядные модули, встраиваемые в бытовые электронные устройства и мебель. В качестве примеров можно привести будильники и музыкальные центры со встроенной зарядной поверхностью. Удобным вариантом для дома и офиса являются беспроводные зарядные планшеты, встроенные в мебель, например в столешницу или полку. В этом случае достаточно положить смартфон или другое мобильное устройство на определенную область стола — и оно автоматически начнет заряжаться.

 

Задник для портативной игровой консоли Nintendo 3DS, обеспечивающий возможность беспроводной подзарядки

Перспективным направлением является установка зарядных поверхностей в автомобилях. Для разработки и внедрения таких решений в рамках консорциума WPC была создана специальная рабочая группа под названием Automotive Application Group (AAG).

В наступившем году беспроводные зарядные устройства, сертифицированные на совместимость со стандартом Qi, появятся в серийно выпускаемых дорожных автомобилях компаний Chrysler, General Motors и Toyota.

Владельцы автомобилей Dodge Dart с тюнинговым пакетом MOPAR получат в свое распоряжение беспроводное зарядное устройство, вмонтированное в центральную консоль. Функционирует зарядная поверхность размером 210×241 мм только при включенном зажигании. Начало продаж модели Dodge Dart намечено на II квартал текущего года.

 

Погодная станция Oregon Scientific QW201 со встроенной зарядной поверхностью

Автомобиль Toyota Avalon Limited 2013-го модельного года можно будет оснастить модулем беспроводной зарядки портативных электронных устройств — правда для этого потребуется установить пакет опций Technology Package. Поверхность для размещения заряжаемых устройств расположена внутри небольшой полочки, выдвигающейся из центральной консоли автомобиля.

 

Верхняя панель портативной акустической системы JBL представляет собой зарядную поверхность

Важным фактором, который будет способствовать популяризации новой технологии, является развитие инфраструктуры беспроводных зарядных устройств в общественных местах — кафе, гостиницах, аэропортах и т.д. Этот процесс уже набирает обороты в ряде азиатских стран — в частности в Японии и Южной Корее. Так, в Стране восходящего солнца к началу IV квартала минувшего года насчитывалось в общей сложности более 500 публичных мест, оборудованных беспроводными зарядными поверхностями. По словам вице-президента крупнейшего японского оператора связи NTT Docomo Хироюки Ёшида (Hiroyuki Yoshida), уже к концу марта планируется увеличить их количество до 10 тыс.

 

Выдвижная полочка с зарядной поверхностью в интерьере автомобиля Toyota Avalon Limited

Высокие темпы развития инфраструктуры беспроводных зарядных устройств в Японии обусловлены большим количеством пользователей, имеющих в своем распоряжении мобильные устройства с соответствующей функцией. Например, NTT Docomo реализовал уже более 1,8 млн мобильных телефонов с поддержкой беспроводной зарядки стандарта Qi. В свою очередь, компания LG сообщила, что в Южной Корее продано более 500 тыс. смартфонов Optimus LTE2, оснащенных встроенным модулем беспроводной зарядки стандарта Qi.

Перспективы

Сейчас уже очевидно, что внедрение систем беспроводной зарядки позволит сделать использование мобильных устройств с высоким энергопотреблением и небольшим запасом автономной работы гораздо более удобным и комфортным. Как констатировал журналист одного из американских изданий, получивший возможность опробовать смартфон со встроенным модулем беспроводной подзарядки, «я не считаю эту функцию обязательной, однако, оценив ее преимущества на собственном опыте, уже не хочу отказываться от нее».

Весьма интересным представляется внедрение беспроводных зарядных устройств в беспроводной периферии. Например, достаточно оставить беспроводную мышь или игровой манипулятор на ночь на определенном участке стола, чтобы не гадать о том, хватит ли его заряда на следующий день.

Наиболее важные проблемы, над решением которых сейчас ломают голову разработчики беспроводных зарядных систем, — это способы увеличения радиуса действия и передаваемой мощности. Последний фактор является весьма критичным для дальнейшего расширения сферы применения систем беспроводной зарядки, в частности для проникновения их в весьма привлекательный сегмент портативных ПК.

Одним из возможных вариантов увеличения радиуса действия беспроводной зарядной поверхности без снижения ее эффективности является переход к использованию технологии магнитного резонанса. В апреле минувшего года на официальном веб­сайте WPC была опубликована информация о том, что внедрение такого решения позволит увеличить максимально допустимое расстояние между зарядной поверхностью и приемным модулем мобильного устройства до 40 мм.

На протяжении уже нескольких лет в компании Intel идут работы по созданию беспроводной системы передачи электроэнергии с увеличенным радиусом действия, которая порадовала бы питание портативным ПК. По предварительным данным, она позволит обеспечить питание нагрузки, потребляющей мощность в несколько десятков ватт, и устойчивую работу на расстоянии до трех футов (примерно 90 см). Работающий прототип такой системы был продемонстрирован на осеннем форуме IDF 2008, однако информации о возможных сроках появления серийных устройств до сих пор нет.

Грандиозные проекты имеются и у компании TI, которая в настоящее время уже выпускает готовые решения для интеграции в серийно выпускаемых устройствах. В среднесрочной перспективе (от 5 до 10 лет) планируется создать пригодные для коммерческого использования системы беспроводной передачи электроэнергии, позволяющие питать бытовые электронные устройства (телевизоры, акустические системы и т.д.) и даже осуществлять бесконтактную подзарядку электромобилей.

О правильном питании замолвим слово…

Когда земли должны быть разделенными?

Ответ:

Что делать с аналоговой землей (AGND) и силовой землей (PGND) микросхемы импульсного регулятора? Этот вопрос задают многие разработчики импульсных источников питания. Некоторые из них привыкли иметь дело с цифровой и аналоговой землей, однако, когда дело доходит до силовой земли, они нередко теряются. Тогда они просто копируют разводку платы, рекомендованную для выбранной микросхемы регулятора, и забывают об этой проблеме.

PGND – это точка заземления, через которую протекают более сильные импульсные токи. В зависимости от топологии импульсного регулятора, это может быть током мощного внутреннего транзистора или импульсным током выходного драйвера внешнего транзистора. Это особенно актуально в случае контроллеров импульсных преобразователей, например, с внешними силовыми ключами.

AGND, называемая иногда SGND (signal ground – сигнальная земля), – это заземление, которое, как правило, используют в качестве опорного уровня другие, обычно очень «тихие» сигналы. К таким сигналам относится, в частности, напряжение внутреннего опорного источника, необходимое для стабилизации выходного напряжения. Сигналы разрешения и управления мягким запуском также привязаны к AGND.

Существуют два различных технических подхода и, соответственно, разные мнения экспертов относительно подключения этих земляных соединений.

Один из подходов состоит в том, чтобы контакты AGND и PGND микросхемы импульсного регулятора соединить друг с другом возле соответствующих выводов. Это поддерживает смещение напряжения между двумя выводами относительно низким, защищая микросхему импульсного регулятора от помех, и даже от возможных повреждений. Все земли схемы и земляной слой печатной платы, если он существует, должны звездообразно сходится в эту общую точку. Пример реализации такого подхода показан на Рисунке 1. На нем изображена разводка печатной платы для 10-амперного микромодуля понижающего преобразователя LTM4600. Отдельные земли печатной платы соединены вблизи друг друга (см. синий овал на Рисунке 1). Определенное разделение PGND и AGND происходит уже на кристалле микросхемы из-за паразитной индуктивности соответствующих проводов, соединяющих кристалл с корпусом, а также индуктивности связанных с ними выводов, что приводит к небольшим взаимным помехам между цепями на кристалле.

Локальное соединение PGND и AGND прямо на контактных площадках.
Рисунок 1. Локальное соединение PGND и AGND прямо
на контактных площадках.

Другой подход предполагает дополнительное разделение AGND и PGND на плате на два разных слоя, соединенных друг с другом в одной точке. Благодаря этому соединению сигналы помехи (напряжение смещения) локализуются в основном в области PGND, в то время как напряжение в области AGND остается очень спокойным и очень хорошо отделенным от PGND. Однако недостатком этого метода является то, что, в зависимости от скорости переходных процессов и силы тока, на соответствующих выводах может происходить значительное смещение напряжения между PGND и AGND. Это может стать причиной неправильной работы, или даже повреждения микросхемы импульсного регулятора. Реализация такого подхода показана на Рисунке 2 на примере микросхемы 6-амперного импульсного понижающего регулятора ADP2386.

Разделенные AGND и PGND, соединенные под земляным основанием корпуса микросхемы через переходные отверстия.
Рисунок 2. Разделенные AGND и PGND, соединенные под
земляным основанием корпуса микросхемы
через переходные отверстия.

Вопрос заземления сводится к компромиссу между строгим разделением для минимизации шумов и помех и риском появления смещений напряжения между двумя землями, воздействующих на кристалл микросхемы и нарушающих ее функционирование. Правильное решение в отношении этого компромисса в значительной степени зависит от конструкции микросхемы, включая крутизну фронтов, уровни мощности, паразитные индуктивности внутренних проводов и корпуса, а также риск защелкивания каждой микросхемы.

Заключение

Ответ на вопрос о том, как обходиться с землями AGND и PGND, не так прост. Вот почему дискуссии на эту тему все еще продолжаются. В самом начале я упомянул о том, что многие разработчики импульсных регуляторов используют примеры разводки платы и подключения земель, предоставленные разработчиком микросхем. Это разумно, поскольку, как правило, у вас есть основания предполагать, что производитель проверил соответствующую микросхему в такой конфигурации. Из примеров на Рисунках 1 и 2 также можно видеть, что расположение соответствующих выводов микросхем хорошо подходит как для локального соединения земель возле выводов AGND и PGND, так и для раздельного заземления.

Разумеется, производитель микросхемы может ошибиться при проектировании примеров схем. Вот почему хорошо иметь дополнительную информацию об основных подходах.

По открытым материалам интернет изданий

Не так уж космос и огромен…

Столкновение спутников Космос-2251 и Iridium-33 10 лет назад

Столкновение спутников «Космос-2251» и «Iridium 33» — первый известный случай столкновения двух искусственных спутников в космосе. Столкновение произошло 10 февраля 2009 года над территорией Российской Федерации (над полуостровом Таймыр, над точкой 72,5° с. ш., 97,9° в. д.), на высоте 788,6 километра. Скорости обоих спутников были приблизительно равны и составляли около 7470 м/с, относительная скорость была равна около 11,7 км/с. Искусственные спутники — «Космос-2251», принадлежавший Космическим войскам России, выведенный на орбиту в 1993 году и функционировавший до 1995 года, и «Iridium 33», один из 72 спутников оператора спутниковой телефонной связи «Иридиум», запущенный на орбиту в 1997 году, в результате столкновения разрушились полностью. Масса американского спутника «Иридиум» составляла 600 кг, а российского аппарата «Космос-2251» — 900 кг. В результате столкновения образовалось около 600 обломков.

Новейшая микросхема управления питанием компании Maxim

Новейшая микросхема управления питанием компании Maxim оптимизирована для точных оптических измерений

MAX20345 содержит понижающе-повышающий регулятор, оптимизированный для точных измерений сердечного ритма и SpO2 с помощью носимых гаджетов и устройств IoT

Разработчикам постоянно включенных носимых гаджетов и устройств Интернета вещей теперь будет проще продлить срок службы батарей и уменьшить размеры своих приборов с помощью новейшей крошечной высокоинтегрированной микросхемы управления питанием MAX20345, выпущенной компанией Maxim Integrated Products. Новый прибор со сверхнизким энергопотреблением, в который интегрировано устройство зарядки литиевых аккумуляторов, имеет впервые реализованную уникальную архитектуру, оптимизирующую чувствительность оптических измерений в носимых устройствах для фитнеса и здравоохранения.

Maxim - MAX20345

На точность восприятия оптической информации в носимых устройствах влияют различные биологические факторы, индивидуальные для каждого пользователя. Для того, чтобы охватить более широкий спектр вариантов использования, разработчики стремились повысить чувствительность оптических систем, в частности, улучшить отношение сигнал/шум. Для традиционных стабилизаторов с низким собственным током потребления, предпочитаемых конструкторами носимых приложений, характерны высокая амплитуда пульсаций, наличие низкочастотных пульсаций и большие времена установления. Из-за этого некоторые разработчики даже отказывались от малопотребляющих регуляторов, но повышенное энергопотребление сокращало время автономной работы или требовало батарей большей емкости. MAX20345 оснащен первым в своем роде понижающе-повышающим регулятором, основанном на инновационной архитектуре, оптимизированной для высокоточных измерений сердечного ритма, парциального давления кислорода в крови (SpO2) и других оптических измерений. Регулятор обеспечивает низкий ток покоя, не ухудшая других характеристик, что дает возможность повысить отношение сигнал/шум на величину до 7 дБ (в зависимости от условий измерения).

MAX20345 является новейшим прибором в линейке ультрамалопотребляющих микросхем управления питанием, ориентированный на использование в миниатюрных носимых гаджетах и устройствах Интернета вещей для повешения их эффективности без снижения ресурса батарей. С этой целью в MAX20345 интегрированы устройство заряда литий-ионных аккумуляторов, шесть регуляторов напряжения, каждый из которых потребляет ультранизкий ток, три понижающих преобразователя с типовыми токами потребления 900 нА, и три ультрамаломощных LDO регулятора, потребляющих типовые токи 550 нА. Два коммутатора нагрузки позволяют отключать системную периферию для минимизации разряда батареи. Как понижающе-повышающий, так и понижающие преобразователи поддерживают динамическое масштабирование напряжения, предоставляя дополнительные возможности энергосбережения в благоприятных условиях, когда могут быть использованы более низкие напряжения. MAX20345 выпускается в 56-контактном корпусе WLP размером 3.37 мм × 3.05 мм с шагом выводов 0.4 мм.

Основные преимущества

  • Превосходные характеристики для оптических систем:
    Интегрированный понижающе-повышающий регулятор обеспечивает низкий уровень пульсаций на высокой частоте переключения, не создающий помех оптическим измерениям. Малые времена установления поддерживают высокочувствительные оптические датчики носимых устройств.
  • Увеличенный срок службы батарей:
    Высокоэффективные регуляторы с наноамперными уровнями собственных токов снижают потребление мощности в режимах сна и останова, что, в свою очередь, увеличивает срок службы батарей и дает возможность сократить их размеры.
  • Небольшие размеры:
    Позволяя исключить из схемы множество дискретных компонентов, MAX20345 поддерживает сложную архитектуру питания для компактных носимых устройств и устройств IoT.

Доступность и цены

MAX20345 можно приобрести на веб-сайте Maxim и у официальных дилеров компании. В партиях от 1000 приборов один прибор стоит $4.00

Найден способ печати гибкой электроники…

Найден способ печати гибкой электроники с помощью расплавленного металла

«Гибкая электроника» на данный момент пока еще не может получить массового распространения, но тем не менее ученым и инженерам удалось достичь значительных успехов в этой области. Поэтому нет сомнений в том, что в ближайшем будущем гибкая электроника все же начнет выходить на потребительский рынок. К примеру, недавно исследователи из университета Северной Каролины представили весьма амбициозную технологию 3D-печати при помощи расплавленного металла.

О новой разработке пишет издание Science. Она позволяет существенно снизить общее количество расходов в результате производства «гибкой» электроники. Для этого была применена особая основа, где вместо обычных при создании такого рода устройств функциональных чернил использовали металлические сплавы, которые плавятся при температуре 60 градусов Цельсия. В течение продолжительного времени после затвердевания сплавы оставались электрически стабильными и проводили ток даже после того, как их согнули и разогнули несколько раз.

Как заверяют ученые, такая технология позволит производить большое количество микросхем со значительно меньшими затратами, чем при использовании привычных методик. Интересно также и то, что новую технологию можно легко интегрировать в производство любой техники от печатных плат и микросхем до гибких экранов.

Полностью реверсивный усилитель на ОУ

Полностью реверсивный усилитель на ОУ

Приведена схема реверсивного усилителя низких частот, выполненного на операционных усилителях

Реверсивным устройством (усилителем, фильтром и т.д.) называют электронное устройство, свойства которого не изменяются при перемене местами его входа и выхода. Реверсивные устройства, позволяющие обратимо менять направление прохождения полезного сигнала, чаще всего используют в технике связи в целях экономии числа элементов схемы и для миниатюризации изделия. На Рисунке 1 изображена типовая схема стенда, предназначенного для исследования работы реверсивных устройств, в том числе усилителей. В состав стенда входит источник полезного сигнала (генератор синусоидального напряжения), сам реверсивный усилитель, характериограф (плоттер Хендрика Уэйда Боде – амплитудно-частотный анализатор), двухканальный осциллограф и сопротивление нагрузки. В виртуальном пространстве такую схему можно создать, используя, например, пакет схемотехнического проектирования Multisim.

Расширение диапазона входных напряжений LDO регулятора
Рисунок 1. Стенд для исследования реверсивного усилителя.

Рассмотрим далее схему идеального реверсивного усилителя, выполненного с использованием двух операционных усилителей (ОУ), Рисунок 2. Сразу оговоримся, идеальным он будет считаться в плане виртуального исследования, но не практического использования. Коэффициент усиления такого устройства при прохождении сигнала как слева-направо, так и справа-налево по схеме, будет определяться выражением:

Амплитудно-частотная характеристика начинается от нуля и спадает в области верхних частот в полном соответствии с частотными характеристиками используемых операционных усилителей.

Расширение диапазона входных напряжений LDO регулятора
Рисунок 2. Реверсивный усилитель на операционных усилителях.

Единственным и малоустранимым недостатком такого реверсивного усилителя является то, что внутреннее сопротивление источника полезного сигнала должно быть максимально приближено к нулю, что на практике выполнить затруднительно.

Реверсивный усилитель на операционных усилителях LM324J с трансформаторными развязками.
Рисунок 3. Реверсивный усилитель на операционных усилителях
LM324J с трансформаторными развязками.

На Рисунке 3 приведена модельная схема реверсивного усилителя с использованием трансформаторных развязок входа и выхода. Коэффициент усиления, определяемый соотношением резисторов, равен 101 (или 40 дБ). Верхняя граничная частота усиления на уровне –3 дБ при использовании операционных усилителей микросхемы LM324J равна 5.5 кГц, хотя для микросхем более совершенного построения может быть расширена вплоть до 1 МГц и выше.

Материалы по теме

Український державний центр радіочастот (УДЦР)

КВАЛІФІКАЦІЙНО-ТЕХНІЧНА КОМІСІЯ (КТК)

Згiдно з наказом № 9 вiд 11.01.2019 р. Центральноi фiлiї ДП УДЦР створено КТК в Черкаській областi на 2019 рiк. Вiд Черкаського міського радіоклубу  у склад КТК увiйшли:

Олійник Р.С.- Голова КТК

Білоус М.С.  UR5CCC — член КТК

Омельчук П.І.  UY0CA — член КТК

Добровольський Г.К.  UR0CB — член КТК

Цибко М.Р.  UR7CT — член КТК

По всiм питанням стосовно КТК звертатися до будь-якого члена комісії.

Новые драйверы GaN-транзисторов

Новые драйверы GaN-транзисторов от Texas Instruments

Нитрид-галлиевые транзисторы превосходят кремниевые силовые ключи по целому ряду параметров. Они обеспечивают минимальные потери и отличаются высокой рабочей частотой. В то же время использование GaN-транзисторов имеет целый ряд особенностей. В частности, для работы с ними требуются специализированные драйверы. К сожалению, выбор драйверов для GaN-ключей оказывается не очень богатым. Однако ситуация постепенно улучшается. Например, совсем недавно компания Texas Instruments выпустила новые драйверы LMG1020 и LMG1210, способные работать на частотах 50 МГц и 60 МГц, соответственно.

 

Внешний вид драйверов LMG1020 и LMG1210 от Texas Instruments
Рис. 1. Внешний вид драйверов LMG1020 и LMG1210 от Texas Instruments.

Несмотря на то, что потенциал нитрид-галлиевых силовых транзисторов до конца не реализован, уже сейчас существуют GaN-ключи, существенно превосходящие кремниевые транзисторы по целому ряду параметров. Наиболее ярко достоинства GaN-транзисторов проявляются в высокочастотных приложениях, в которых необходимо минимизировать динамические потери при переключениях: лидары, мощные DC/DC-преобразователи, беспроводные системы передачи энергии (AirFuel и Qi/PMA.), усилители мощности класса D и т. д.

В высокочастотных приложениях GaN-транзисторы обеспечивают высокий КПД и минимальный перегрев, что ведет к отказу от массивных радиаторов. Это в свою очередь приводит к снижению стоимости и габаритов.

В то же время, нитрид-галлиевые транзисторы имеют ряд особенностей. К наиболее важным отличиям GaN-транзисторов следует отнести:

  • Значительный входной ток затвора;
  • Низкое пороговое напряжение, что делает GaN-ключи чувствительными к ложным переключениям при наличии помех;
  • Низкое допустимое напряжение затвора, которое, как правило, ограничено значением 6 В, что вызывает сложности при организации защиты затвора от пробоя.

Перечисленные особенности приводят к тому, что для работы с GaN-транзисторами не могут быть использованы обычные драйверы, разработанные для кремниевых ключей. С другой стороны выбор, специализированных драйверов для GaN-транзисторов оказывается ограниченным. Тем не менее, ситуация понемногу улучшается благодаря вниманию со стороны крупных производителей электронных компонентов. В частности, компания Texas Instruments постоянно обновляет свое портфолио GaN-продуктов. Например, недавно в производство были запущены драйверы LMG1020 и LMG1210, позволяющие работать с GaN-ключами на частотах 50 МГц и 60 МГц соответственно.

LMG1020 – сверхбыстродействующий одноканальный драйвер GaN-транзисторов нижнего плеча (Рисунок 1). Главными и уникальными особенностями LMG1020 являются его способность работы на частотах до 60 МГц и возможность формирования импульсов длительностью от 1 нс.

Структурная схема драйвера LMG1020
Рис. 2. Структурная схема драйвера LMG1020.

LMG1020 имеет два независимых выхода для подключения затворных резисторов OUTH и OUTL. Это позволяет оптимизировать время включения и выключения силового GaN-ключа. При этом собственная задержка сигнала управления для LMG1020 не превышает 4.5 нс.

Драйвер имеет встроенную защиту от просадок напряжения и перегрева.

Большим плюсом LMG1020 являются его компактные габаритные размеры: 0.8 × 1.2 × 0.625 мм (WCSP-6).

Очевидно, что возможность формирования сверхкоротких импульсов делает LMG1020 идеальным выбором для лидаров (Рис. 3). Как известно, лидары являются основными элементами в оптических системах обнаружения объектов. При этом длительность оптических импульсов, формируемых лазером, оказывается очень важным параметром. Чем короче импульс, тем выше может быть амплитуда тока накачки, и тем шире радиус действия лидара.

Типовая схема включения драйвера LMG1020
Рис. 3. Типовая схема включения драйвера LMG1020.

Учитывая все вышесказанное, становится понятно, почему в качестве схемы отладочной платы для LMG1020 выбрана именно схема, имитирующая работу лидара.

LMG1020EVM-006 – отладочная плата, представляющая собой модуль накачки лазера для лидара (Рис. 4). Стоит сразу отметить, что в качестве нагрузки используется не лазер, а резистор. Плата работает с напряжениями до 75 В и частотами до 50 МГц.

Внешний вид отладочной платы LMG1020EVM-006 от Texas Instruments
Рис. 4. Внешний вид отладочной платы LMG1020EVM-006 от Texas Instruments.

В силовом каскаде LMG1020EVM-006 используется нитрид-галлиевый транзистор EPC2019 (Рис. 5). Несмотря на компактные размеры 2.766 × 0.95 мм, этот силовой ключ способен обеспечивать постоянную токовую нагрузку до 8.5 А и импульсную до 42 А. Подтверждением этого стали практические испытания LMG1020EVM-006. Максимальный выходной ток для LMG1020EVM-006 достигает 40 А при коэффициенте заполнения 0.1 % и частоте до 2 МГц.

Внешний вид нитрид-галлиевого транзистора EPC2019 от компании EPC
Рис. 5. Внешний вид нитрид-галлиевого транзистора
EPC2019 от компании EPC.

LMG1210 – сверхбыстродействующий драйвер, предназначенный для управления GaN-транзисторами силового полумоста. LMG1210 способен работать на частотах до 50 МГц с напряжениями силовой шины до 200 В. Кроме выходных силовых каскадов в состав драйвера входят блоки защиты от просадок напряжения и перегрева (Рис. 6). Несмотря на развитую внутреннюю структуру, габариты LMG1210 оказываются скромными – всего 3.00 × 4.00 мм (WQFN).

Структурная схема драйвера LMG1210
Рис. 6. Структурная схема драйвера LMG1210.

Важными достоинствами LMG1210 являются низкие задержки распространения управляющих сигналов 10 нс и отличное согласование задержек между верхним и нижним каналами – не хуже 1.5 нс. Это позволяет выбирать минимально возможную длительность мертвого времени. Кроме того, разработчики могут подстраивать длительность мертвого времени с помощью внешних резисторов, подключенных к входам DHL и DLH. Последнее обстоятельство, по мнению инженеров Texas Instruments, позволяет увеличивать КПД полумостового преобразователя на 5%.

Не сложно догадаться, что LMG1210 разрабатывались специально для создания быстродействующих DC/DC-регуляторов, в том числе резонансных LLC-преобразователей, например, для беспроводных систем передачи энергии (AirFuel и Qi/PMA), усилителей мощности класса D, мощных радиопередатчиков и т. д. Типовая схема включения LMG1210 представлена на Рис. 7.

Типовая схема включения драйвера LMG1210
Рис. 7. Типовая схема включения драйвера LMG1210.

Эффективность работы LMG1210 можно оценить с помощью отладочной платы LMG1210EVM-012, которая представляет собой силовой полумост с рабочим напряжением до 100 В и нагрузкой до 10 А (Рис. 8). При необходимости данная плата может быть использована как основа для DC/DC-преобразователя, усилителя мощности класса D и т. д.

Внешний вид отладочной платы LMG1210EVM-012 от Texas Instruments
Рис. 8. Внешний вид отладочной платы LMG1210EVM-012
от Texas Instruments.

Силовой каскад отладочной платы LMG1210EVM-012 построен на базе силовых нитрид-галлиевых транзисторов EPC2001 от компании EPC (Рис. 9). Эти ключи имеют сопротивление всего 7 мОм и способны коммутировать импульсную нагрузку до 100 А. Рейтинг напряжений для EPC2001 составляет 100 В.

Внешний вид нитрид-галлиевого транзистора EPC2001 от компании EPC
Рис. 9. Внешний вид нитрид-галлиевого транзистора
EPC2001 от компании EPC.

В заключение хотелось бы еще раз отметить ключевые преимущества драйверов LMG1020 и LMG1210:

Высокая рабочая частота. Оба драйвера отличаются высокой рабочей частотой (50 и 60 МГц) и минимальными задержками управляющего сигнала (2.5 нс для LMG1020 и 10 нс для LMG1210). Это позволяет создавать импульсные устройства, которые на порядок превосходят по быстродействию традиционные силовые схемы с кремниевыми ключами. Кроме того, LMG1210 способен формировать импульсы длительностью всего 1 нс, что делает его идеальным выбором для построения лидаров.

Высокая эффективность. Оба драйвера способны обеспечить сверхбыструю коммутацию силовых транзисторов и минимизировать потери на переключения. При этом LMG1210 имеет возможность оптимизации длительности мертвого времени за счет прецизионного согласования задержек верхнего и нижнего каналов (1.5 нс) и за счет использования встроенной схемы подстройки мертвого времени.

Простота использования. При работе с LMG1020 и LMG1210 схемы управления нитрид-галлиевыми транзисторами становятся такими же простыми и надежными, как и схемы с традиционными кремниевыми ключами.

Характеристики драйвера GaN-транзисторов XLMG1020YFFT:

  • Максимальная рабочая частота: 60 МГц;
  • Максимальная задержка сигнала управления: 4.5 нс;
  • Минимальная длительность сигнала управления 1 нс;
  • Пиковый выходной ток: 7/5 А;
  • Напряжение питания: 5 В;
  • Диапазон рабочих температур: –40…+125 °C;
  • Корпусное исполнение: WCSP-6 (0.8 × 1.2 × 0.625 мм).

Характеристики оценочного набора LMG1020EVM-006:

  • Тип: источник питания для лидара (лазерный диод эмулируется с помощью резистора);
  • Напряжение высоковольтной шины: 0…75 В (DC);
  • Максимальный выходной ток: 40 А (коэффициент заполнения 0.1 % и частота до 2 МГц);
  • Рабочая частота: 0.1…50 МГц;
  • Напряжение питания (драйвера): 6…18 В (DC);
  • Встроенный стабилизатор напряжения для питания драйвера: есть.

Характеристики силового нитрид-галлиевого транзистора EPC2019:

  • Рейтинг напряжения сток-исток: 200 В;
  • Постоянный ток: 8.5 А;
  • Импульсный ток: 42 А;
  • Пороговое напряжение: 0.8…2.5 В;
  • Сопротивление открытого канала: 36 мОм (типовое);
  • Диапазон рабочих температур: −40…+150 °C
  • Корпусное исполнение: 2.766 × 0.95 мм.

Посмотреть более подробно технические характеристики GaN-транзисторов от Texas Instruments

Vishay представила 600-вольтовый MOSFET

Vishay Intertechnology представила новейшее устройство в своем семействе 600-вольтовых MOSFET четвертого поколения серии E. Обеспечивая высокий КПД источников питания телекоммуникационных, промышленных и корпоративных приложений, n-канальный прибор SiHH068N60E, выпущенный подразделением Vishay Siliconix, по сравнению с 600-вольтовыми MOSFET серии E предыдущего поколения имеет сниженное на 27% сопротивление открытого канала и на 60% меньший заряд затвора. Это дает самое низкое в отрасли произведение заряда затвора на сопротивление открытого канала среди приборов аналогичного класса, что является главным показателем качества для 600-вольтовых MOSFET, используемых в приложениях преобразования энергии.

Vishay - SiHH068N60E

Vishay предлагает широкую линейку технологий MOSFET, которые поддерживают все этапы процесса преобразования энергии – от высоковольтных входов до низковольтных выходов, – необходимых современным электронным системам. Выпуская транзистор SiHH068N60E и готовя к производству новые 600-вольтовые устройства четвертого поколения семейства E, компания решает проблему повышения КПД и плотности мощности в первых каскадах архитектуры системы питания – корректорах коэффициента мощности и DC/DC преобразователях с жестким переключением.

Транзистор SiHH068N60E созданный на основе новейшей энергоэффективной технологии суперперехода компании Vishay, имеет типовое сопротивление открытого канала 0.059 Ом при напряжении затвор-исток 10 В и сверхнизкий заряд затвора до 53 нКл. Показатель качества устройства, равный 3.1 Ом•нКл, на 12% ниже, чем у ближайшего конкурирующего MOSFET аналогичного класса. Улучшенные характеристики переключения SiHH068N60E обеспечиваются низкими эффективными выходными емкостями Co(er) и Co(tr), равными 94 пФ и 591 пФ, соответственно. Эти значения позволяют экономить энергию за счет снижения потерь проводимости и переключения. Устройства выпускаются в корпусах PowerPAK размером 8 мм × 8 мм, отвечают требованиям директивы RoHS и не содержат галогенов. Конструкция приборов обеспечивает устойчивость к выбросам напряжения в лавинном режиме с фиксированными уровнями отсечки, гарантированными стопроцентной проверкой на соответствие нормам стандарта UIS.

В настоящее время доступны единичные образцы и промышленные партии SiHH068N60E. Крупные заказы на поставку приборов выполняются в течение десяти недель.

« Предыдущие