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作者：Bill Schweber

关键词：插头，插座，插片

现在，许多技术标准已经在全球大部分地区实现了统一或者协调一致。例如，IEC 和相关的 UL 标准规定了消费产品所需的安全规定。医疗设备也有类似一致的标准。即使是基础的 AC/DC 电源，也必须满足许多安全和性能标准，这些电源已足够统一，因此单一的电源型号可在全球范围内销售。

然而，有一个领域没有也不会有如此高的通用性：连接小型消费类产品和医疗电源装置与壁插式 AC/DC 适配器/电源的 AC 线路电源插头和插座。由于历史原因，许多国家（有时甚至是同一国家内的不同地区）都有各自喜欢的插头布局方式，业内称为“插片”。

因此，小型低功率（<10 W）壁插式电源装置供应商必须库存并提供只有插片不同的电源。这使供应链变得复杂，既提高了成本，又增加了利用率风险。另一种选择是使用所谓的台式电源装置替代壁插式电源。这种台式电源采用可更换电源线，但会增加成本，带来不便。

本文将探讨一种创新解决方案，以解决这个看起来不大却令人沮丧的问题。GlobTek, Inc. 提供壁插式 AC/DC 电源和可改装台式电源装置，其中壁插式电源采用了方便用户更换的可互换插片，因此方便 OEM 或最终用户根据本地配置需求定制电源插头。这种创新设计适用于不需要永久或可拆卸式单独电源线的电源。

这是一个既统一又对立的矛盾世界

尽管全球在技术和经济领域已在很大程度上实现了统一，但在全球范围内，基本 AC 线路有几十种标准插片布局（俗称插头和插座）（图 1）。有些插座插头在大范围内实现了标准化，如北美的两插片和三插片插头，而其他插头插座的标准化范围则非常有限。

插片配置多样性的形成原因各不相同。在某些情况下，这是当地电力供应商或电器制造商为了一致性或市场封锁而对连接进行控制的结果。另外，许多早期的电力系统（电源和相关的电网）高度本地化，只服务于某个小区域，因此没有必要实现通用性。

重要的不只是插片布局，因为插片尺寸也是限制因素。某些情况下，插片配置之间的差异相当小，肉眼几乎无法辨识。例如，北美的 NEMA 5-15 插头和日本的 JIS C 8303 插头看起来一模一样，却存在一些关键区别。虽然插片宽度接近，但长度不同（图 2）。

这种多样性给 AC 供电型系统及其电源连接和适配器供应商带来了严重挑战。对于系统来说，常见的解决方案是将电源装置与可拆卸交流电源线配套，与外壳或机箱上的标准国际 IEC 60320 C14 插座一起发货（图 3）——正式名称为电源接入模块（或 PEM）。然后将适当的线缆与电源装置一起发货（或者最终用户在当地购买）。

对于笔记本电脑和 PC 等设备，也可以使用带有 IEC 60320 C5 插头的电源线和相匹配的 AC 电源适配器上的机箱安装式 IEC 60320 C6 插座（图 4）。（请注意，甚至在国际上因其形状而经常被称为“米老鼠”接头——没有任何不敬的意思！)

另外，最终用户可以采用现在非常普遍的“国际旅行者”工具包中的可拆卸适配器。然而，这类适配器的质量一般不太高，外形笨重，而且使用频繁的话总体上就比较麻烦（图 5）。

然而，对于直接插入 AC 插座的小型低功耗 AC 电适配器来说（通常称为壁插式适配器），这些解决方案都不是可行的或者是有吸引力的选择。因此，这里需要一些创新。

一种更好的方法：可更换插片

与其试图为每种插片配置提供不同的壁插式 AC/DC 适配器，或采用成本更高的非壁插式适配器，并配备用户可更换 AC 电源线，更富有想象力的方法是保留适配器并采用易于更换的插片（图 6）。

这样，供应商就为针对不同的产品线提供很少的产品，因为他们只需要向特定地区提供相应的插片即可——一种体积更小、重量更轻的无源配件。使用可拆卸插片不会损害机械或电气完整性。所有带可拆卸插片的电源装置在性能、安全、能效和能力方面均符合所有相关的全球和区域监管标准。

此外，还有符合 I 类或 II 类标准的电源装置。在 I 类电源中，至少有一层基本绝缘和一个接地导电机箱来保护用户免受危险输入电压的危害。所有 I 类电源必须将安全地线与电源中的导电机箱连接。

相比之下，II 类电源通过至少一层基本绝缘、一层辅助绝缘或一层增强绝缘来保护用户免受危险输入电压的危害。由于这种双重或强化绝缘，IEC II 类电源不需要采用安全接地导体连接，即接头上的第三根插针。

例如 WR9QD666KRPNG2309(R) 适配器，这是一个 9 V 6 W 的 AC/DC 壁插适配器，具有多插片输入功能，这款电源装置包含一个单插片。I 类电源装置的尺寸约为 65 × 42 × 31 mm，在 183 cm 标准 DC 输出电缆末端有一个 3.5 × 1.3 × 12.0 mm 管状母插头（可选其他连接/长度）（图 7）。

对于 II 类应用，WR9QE500CCPNAIMR6B AC/DC 外置壁插适配器提供 12 V 电压，最大功率为 6 W/0.5 A（图 8）。作为 II 类电源装置，只需要在 AC 接头上配备两个插片。标准 DC 输出电缆长 1200 mm，带有一个 5.5 × 2.1 × 11 mm 管状母插头（图 8）。

对于 USB 和低功率 II 类应用，WR9QA1200USBNMEDRVB 适配器可在高达 6 W 的功率下提供 5 V 电压。与带有 DC 输出电缆和接头的壁插式适配器不同，该型号具有 Type A USB 插孔（图 9）。

与众不同的可更换插片

GlobTek 提供了多种可拆卸/可更换插片，以解决如何支持全球 AC 插头配置的复杂问题（图 10）。

仔细观察两个广泛使用的插片，就会发现可拆卸插片组件其实很简单。R-NA-3 可更换插片 T3-NA 和 R-NA-2(R) 可更换插片 T2-NA 组件分别用于北美的 I 类和 II 类应用（图 11）。

安装或更换插片组件非常容易，不需要任何工具。拆卸时，假设已经有一个插片组件，用手指按压弹簧锁销并保持。然后，在按住锁销的同时，拉动 AC 插片，将其取出。此时，只需所需的 AC 插片组件滑入，听到咔哒声即可。

结束语

对于供应商或最终用户来说，要支持全球范围内正在使用的众多 AC 插头插片配置可能是令人沮丧并具有挑战性的。对于没有可拆卸电缆的小型壁插式 AC/DC 适配器来说，尤其如此。提供一套不同的插片以兼容不同的地方是一个持续、复杂、昂贵和令人头痛的问题。为了克服这个难题，GlobTek 提供了一系列配备可由用户更换插片组件的低功耗壁插适配器。这些电源装置符合所有适用的和相关的安全、性能和环境监管规定。

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关键词: 稳压器

问：ADI 稳压器 LT3580芯片底部接地焊盘氧化问题的说明

近期，收到了关于 ADI IC 稳压器 LT3580IMS8E#TRPBF 的边角尾部外观，以及其裸露焊盘可能存在氧化问题的咨询。部分用户反馈，该器件实物与数据手册中的图示存在差异。

为澄清这一疑问，我们已与制造商取得联系，根据其回复内容说明如下：

1. 裸露焊盘边角尾部的外观差异原因裸露焊盘的 4 个边角尾部外观，取决于所采用的引线框架设计及模塑工艺。目前该型号（LT3580IMS8E#TRPBF）的引线框架设计未发生任何变更。边角的具体形状（例如外观是整洁无覆盖，还是有物质覆盖）可能因以下因素产生差异：
2. 引线框架的平整度：这一因素会直接影响模塑化合物溢料（mold compound flash）覆盖边角区域的范围。当裸露焊盘的边角被模塑化合物或溢料覆盖时，就会导致 4 个边角尾部的外观出现细微不同。
3. “氧化现象” 的实际性质用户观察到的 “疑似氧化” 物质，实际并非氧化层，而是裸露焊盘上残留的模塑溢料—— 即 IC 制造过程中，模塑工艺产生的多余塑料。生产环节中，会通过激光去溢料工艺（laser deflashing）清除这些多余溢料，但受限于机器精度及工艺公差，可能会有少量溢料残留。
4. 产品合格性判定标准根据 ADI 内部的LTC 外观检验标准（FVI Criteria） ，只要裸露焊盘上的残留溢料尺寸在10 mils（约 0.254 毫米）以内，产品即判定为合格。

因此，即便 LT3580IMS8E#TRPBF 器件的外观与数据手册图示存在细微差异，其电气功能和机械性能均符合设计要求，产品仍属合格，可正常使用。

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关键词: mos管

问：低侧驱动配置中 MOSFET 设计注意事项

低侧驱动

在低侧驱动配置中，N 沟道 MOSFET 置于负载与地之间（负载在上，MOSFET 在下）。栅极直接由微控制器（MCU）或驱动器的输出电压控制。该拓扑适用于 LED 调光、电机启动、开关控制、电源管理以及大多数脉冲宽度调制（PWM）控制场景（如降压转换器）。

优点

• 驱动电路简单，可直接由 MCU 控制
• 开关速度快
• N 沟道 MOSFET 成本低且导通电阻（RDS (on)）小

局限性

• 地侧可能出现电流尖峰，影响信号质量（需进行地隔离和滤波）
• 不适用于高侧功率开关

设计注意事项

设计低侧驱动时需关注以下要点：

1. 选择合适的 MOSFET：确保其阈值电压（Vth）低于驱动电压以实现完全导通，同时选择低导通电阻（RDS (on)）的 MOSFET，减少功率损耗和发热。
2. 驱动电压和电流：保证驱动电压足够使 MOSFET 完全导通。
3. 栅极电阻：使用合适的栅极电阻控制 MOSFET 的开关速度，降低电磁干扰（EMI）并防止栅极振荡。
4. 下拉电阻：在栅极处设置下拉电阻，防止误触发。驱动器关闭时，下拉电阻可确保 MOSFET 保持关断状态，避免因电压悬浮导致意外导通。
5. PCB 布局与接地：最小化环路面积以降低 EMI，确保驱动器和功率 MOSFET 的接地连接良好，避免地电位差引发问题。

示例

TI UCC27324 高速双 MOSFET 驱动器适用于高速开关应用，可提供高达 4A 的峰值源电流和灌电流。输出级还可并联以提供更高的单通道驱动功率。

为更好地理解有效的布局方案，以下是 TI UCC27324DR 的推荐 PCB 布局，展示了最小化环路面积的实用技巧：

• 上下层 PCB 走线布局：栅极驱动走线（红色，含串联栅极电阻）和返回走线（蓝色）直接上下对应但位于双层 PCB 的相反面。
• 直流旁路电容就近放置：并联两个电容以在宽频率范围内提供低阻抗，较小的近侧电容用于处理高频瞬态信号。
• 使用双过孔提供低阻抗路径，最小化返回环路中的寄生电感。

在所有情况下，信号与返回路径之间的环路面积需尽可能小，这是高速开关环境中抑制辐射发射的关键。

技术小贴士：环路面积与射频（RF）设计中的天线理论密切相关。大环路面积如同高效天线，会辐射 EMI。因此，减小环路面积是 PCB 布局中抑制辐射发射的最有效方法之一。

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作者：Jeff Shepard

关键词：传感器，血氧仪，放大器

为元宇宙创建沉浸式虚拟现实 (VR)、混合现实 (MR)、增强现实 (AR) 和扩展现实 (XR) 环境是一项复杂的任务。为了帮助创建这些环境，设计人员可以使用生物识别技术来了解用户的反应和身体状况，使用生物反馈来与用户交互，并使用情景分析来了解周边环境。生物识别可以通过高灵敏度的脉搏血氧仪和心率传感器来实现。生物反馈可以通过音频内容提供，或者使用触觉技术来实现基于触控的交互。最后，录制速度可达 30 fps 的三维 (3D) 垂直腔面发射激光器 (VCSEL) 飞行时间 (ToF) 传感器，可以连续映射环境并支持情景感知。

元宇宙是正在快速发展的商机。设计人员可能不仅要基于分立解决方案来快速开发和集成所需的一系列低功耗传感和反馈技术，同时还要满足上市时间和开发成本的限制。此外，许多元宇宙设备都采用电池供电，因此需要低功耗解决方案。

为了应对这些挑战，设计人员可以利用集成解决方案，这些方案支持高灵敏度脉搏血氧仪和心率感测、提供高效的 D 类音频和触觉反馈，并利用即使在强环境光照条件下也能以高粒度检测物体位置和大小的 VCSEL 型 3D ToF 传感解决方案。

感测生物识别条件

光电容积描记法 (PPG) 测量微血管水平的血容量变化，通常用于脉搏血氧仪和心率监测仪。PPG 使用激光照射皮肤并测量特定波长的光吸收（或反射）变化。产生的 PPG 信号包括直流 (DC) 和交流 (AC) 分量。皮肤、肌肉、骨骼和静脉血的恒定反射率导致产生 DC 信号。动脉血的心率脉动是 AC 信号的主要来源。心脏收缩（泵送）阶段的反射光多于心脏舒张（松弛）阶段（图 1）。

PPG 信号中的脉动（AC 信号）血流与非脉动（DC 信号）血流的比率，称为灌注指数 (PI)。使用不同波长下的 PI，可以估算血氧饱和度 (SpO2) 水平。设计 PPG 系统时最大限度提高 PI 比值，可提高 SpO2 的估算精确度。PI 比值可以通过改进机械设计和提高传感器精度来提高。

透射式和反射式架构可用于 PPG 系统（图 2）。透射式系统用于光线容易通过的人体部位，如耳垂和指尖。这些配置可使 PI 增加 40 到 60 dB。在反射式 PPG 中，光电探测器和 LED 并排放置。反射式 PPG 可用在手腕、胸部或其他部位。使用反射设计会减小 PI 比值，需要在传感器上使用更高性能的模拟前端 (AFE)。间距对于避免 AFE 饱和也非常重要。除了机械和电气设计方面的考虑外，开发能正确解读 PI 信号的软件也是一项重大挑战。

设计 PPG 系统时的另一个挑战是需要考虑到用户在测量期间的任何运动。运动可能产生压力而改变动脉和静脉的宽度，影响它们与光线的交互，从而导致 PI 信号发生变化。由于 PPG 信号和典型运动伪影都在相近频率范围内，因此不可能简单地过滤掉运动的影响。但可以使用加速计来测量运动，以便能够抵消其影响。

监测 SpO2 和心率

针对需要实现 SPO2 和心率监测的设计人员，Analog Devices 推出了 MAXREFDES220# 参考设计，提供了快速解决方案原型开发所需的大部分元器件，包括：

• MAX30101 集成式脉搏血氧仪和心率监测仪模块。该模块包括内部 LED、光电探测器、光学元件、高性能 AFE 和其他低噪声电子元件，并具有环境光抑制功能。
• MAX32664 生物识别传感器中枢，旨在与 MAX30101 配合使用。其包括实现 SPO2 和心率监测的算法，还有一个 I2C 接口，用于与主机微控制器单元 (MCU) 通信。这些算法还支持集成用于运动校正的加速计。
• ADXL362 三轴加速计，在 100 Hz 输出数据速率下消耗的电流不到 2 µA，在运动触发的唤醒模式下消耗的电流为 270 nA。

用于音频反馈的 D 类放大器

音频反馈可为用户提供强大的交互功能。但如果音质不佳，也可能会影响体验。在典型可穿戴设备和 VR/MR/AR/XR 环境中使用的微型扬声器，可能难以有效和高效使用。解决这个问题的一种方法是使用高效的升压 D 类智能放大器，并搭配集成式升压转换器和电压调整功能，在低输出功率下实现更高的效率。集成的智能放大功能可以提高声压级 (SPL) 并增加低音响应，从而使音频更丰富且更真实。

设计智能放大功能是一个复杂的过程，但放大器带有集成式数字信号处理器 (DSP)，可自动实现智能放大，并提供更好的扬声器性能，包括电流电压 (IV) 感测，以控制输出功率并防止扬声器损坏。通过智能放大功能，微型扬声器可安全地提高 SPL 并增加低音响应。许多集成解决方案可提供 6 至 8 dB 的声压级提升，并将低音响应向下扩展到谐振频率的四分之一（图 3）。

MAX98390CEWX+T 是一款高效率 D 类智能放大器，配备集成式升压转换器和 Analog Devices 的动态扬声器管理 (DSM) 技术，可提供优异的音质，并能够支持高质量和高效的音频反馈。这款放大器包含电压调整功能，可在低输出功率下实现高效率。此外，其升压转换器的电池工作电压低至 2.65 V，提供 6.5 至 10 V（增量为 0.125 V）的可编程输出。该升压转换器包含包络跟踪功能，可调整输出电压以实现最大效率，同时还提供用于低静态电流运行的旁路模式。

这款升压放大器可为 4 Ω 扬声器提供高达 6.2 W 的功率，总谐波失真加噪声 (THD+N) 仅为 10%。其集成 IV 感测功能，可提供保护以避免扬声器损坏，并支持更高的声压级和更低的低音响应。

为了加快使用 MAX98390C 进行开发的速度，Analog Devices 提供了 MAX98390CEVSYS# 评估套件。该套件包括 MAX98390C 开发板、音频接口板、5 V 电源、微型扬声器、USB 电缆、DSM Sound Studio 软件和 MAX98390 评估软件（图 4）。DSM Sound Studio 软件具有图形用户界面 (GUI)，可通过简单的三个步骤实现 DSM。此外，该软件还随附 7 分钟演示视频，使用微型扬声器展示 DSM 软件的影响。

用于触觉反馈的触控技术

在设计依靠触觉反馈与用户进行交互的系统中，设计人员可利用 MAX77501EWV+ 高效控制器驱动器实现压电致动器。该驱动器针对驱动高达 2 µF 的压电元件进行了优化，可在 2.8 至 5.5 V 的电源电压下，产生高达 110 V 峰峰值电压 (Vpk-pk) 的单端触觉波形。其可以使用预先录制的波形在存储回放模式下工作，也可以使用从 MCU 流传输的实时波形。多个波形可以动态地分配到板载存储器中，该存储器可作为实时流传输的先进先出 (FIFO) 缓冲器。其利用集成式串行外设接口 (SPI)，支持完整的系统访问和控制，包括故障报告和监控。此外，它还允许在开机的 600 µs 启动时间后进行回放。为了确保高效率和最长的电池寿命，该控制器驱动器采用了超低功耗的升压架构，待机电流为 75 μA，关断电流为 1 μA。

要探索 MAX77501 压电驱动器的功能，设计人员可以使用经过完全组装和测试的 MAX77501EVKIT# 评估套件。使用该套件可轻松评估 MAX77501 及其通过陶瓷压电致动器来驱动大触觉信号的能力。该套件包括基于 Windows 的 GUI 软件，可用于探索 MAX77501 的全部功能。

用于情景感知的 ToF 技术

情景感知可能成为 VR/MR/AR/XR 环境的一个重要方面。AD-96TOF1-EBZ 评估平台包括用于开发 ToF 深度感知功能的 VCSEL 激光发射器板和 AFE 接收器板，因而可以支持情景感知（图 5）。通过将该评估平台与 96Boards 生态系统或 Raspberry Pi 系列的处理器板配对，可为设计人员提供用于开发软件和算法的基线设计，以高 3D 粒度实现应用特定的 ToF。该系统可在强烈环境光照条件下对物体进行检测和测距，并提供多种测距模式以优化性能。附带的软件开发套件 (SDK) 提供 OpenCV、Python、MATLAB、Open3D 和 RoS 包装器，以增强灵活性。

总结

为元宇宙创建沉浸式交互环境是一项复杂而耗时的任务。为了加快这一过程，设计人员可以借助 Analog Devices 提供的一整套紧凑型高能效解决方案，包括用于生物识别感测、生物反馈和情景感知系统的开发和评估平台。

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关键词：电源，工业电源

RECOM Power RACPRO1 系列工业 DIN 导轨电源、电子保险丝和冗余二极管专门设计用于满足当今最具挑战性的工业应用的需求。

该系列包括 RACPRO1-T240、-T480 和 -T960 型号，分别提供 240 W、480 W 和 960 W 的功率。 这些电源支持 3 x 320 V AC 至 320 x 575 VAC 的通用三相交流输入电压范围，以及 430 VDC 至 850 VDC 的直流输入范围，非常适合可再生能源系统和微电网应用。

RACPRO1 系列的使用寿命超过 80,000 小时，为耐用性和可靠性树立了高标准。 该设备专为易于使用而设计，具有 25° 免工具免维护推入式连接器，用于输入和输出连接。

它们外形紧凑，设计轻巧，性能强大，例如高市电浪涌抗扰度（最高 6 kVAC）和返回电压抗扰度（输出时 >35 V），使其成为多种工业环境的多功能选择。 该系列还支持 -40°C 至 +70°C 的扩展工作温度范围。 总体而言，RACPRO1 系列具有卓越的性能、效率和可扩展性，是现代工业电源解决方案的绝佳选择。

产品特性

• 纤薄设计（43 mm、52 mm、80 mm），配备 25° 推入式连接器
• 无需工具即可快速安装和拆卸
• 直流输入范围 430 V 至 815 V/850 V 10 秒
• 最高预期寿命 80,000 小时/40°C
• 全功率 -40°C/+60°C，提升功率 150%/5 秒
• 热功率加成 120%/45℃
• 最高预期寿命 80,000 小时/40°C
• DC OK 信号
• 空载功耗降低，范围从 0.8 W 到 3 W
• 3 年保修

适用范围

• 工业自动化
• 工厂自动化
• 楼宇自动化
• 工艺自动化
• 发电
• 能量分配
• 测试与计量
• 基础设施
• 数据和电信

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关键词: 电路设计

问：电路设计: 电流防倒灌 – 同时使用二极管 + MOS 管 + 理想二极管

我们以移动设备充电为例，该如何设计电流防倒灌方案呢？若果您并未了解电流防倒灌，请先查阅「什么是电流倒灌 ?」。

现在的移动设备存在多种供电方式，例如常见的 TYPE-C 直流 5V，内部电池组供电 4.2V，或者电源适配器供电。

前面我们分析的是三种供电单独接入时的情况。那当这三种供电同时接入时，如何能够做到防倒灌呢？在这电路原理里，我们设计的是电源适配器的优先级最高，依次是 TYPE-C 输入，电池输入为负载供电，为什么是这样设计呢？让我们来分析一下：

电路原理：

电源适配器到反倒灌 D1 输出到负载后级电路。这个时候，A 点电位 4.7V，通过电阻 R2 拉高 Q1 的 Vgs 电压，反倒灌 PMOS (AO3401A) 截止断开 TYPE-C 输出，电源适配器输入电压无法流进 TYPE-C。由于输出电源适配输出 4.7V 电位存在，此时 C 点电位也是 4.7V，LM66100DCK 输出受控于 CE 引脚，CE 引脚通过电阻 R4 连接到 VOUT 端 C 点，C 点的电压高于电池的电压，所以 LM66100DCK 内部 PMOS 截止，不输出。当前，电源适配器为后级负载供电。

当 TYPE-C 和电池接入，这个时候，A 点电位 0V 通过电阻 R2 拉低 Q1 的 Vgs 电压，反倒灌 PMOS AO3401A 导通 TYPE-C 输出 5V；由于 TYPE-C 输出 5V 电压存在，此时 C 点电位也是 5V，LM66100DCK 输出受控于 CE 引脚，CE 引脚通过电阻 R4 连接到 VOUT 端 C 点， CE 为 5V 时候内部 PMOS 截止不输出，所以这个时候是由 TYPE-C 为后级负载供电。

防倒灌的方式有很多种，根据电路中的电流大小、效率、成本等，为大家分享更多防倒灌方案：

• 电流防倒灌 – 二极管
• 电流防倒灌 – MOS 管 (MOSFET)
• 电流防倒灌 – 理想二极管
• 电流防倒灌 – 同时使用二极管 + MOS 管 + 理想二极管

更多电路设计相关的信息, 请查看

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• TVS 二极管会否影响高频信号的完整性？ 
• 理想二极管：电源管理的更智能解决方案 

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关键词: 电源设计

问：电源设计：什么是软启动？如何设计软启动时间？

一、什么是软启动（Soft Start）

在 DC-DC 降压电源（Buck converter）中，如果上电时立即全速导通，输出电容会像短路一样被瞬间充电，导致 输入浪涌电流过大，可能烧 MOSFET / 二极管，或者让上级电源掉压。

二、为什么要调软启动时间？

• 时间太短：电流冲击大，可能触发过流保护。
• 时间太长：上电速度慢，系统可能上电延迟，甚至影响同步启动的其它电源轨。

软启动的功能一般会集成在开关稳压器芯片里，我们以 Microchip MIC24066 开关降压稳压器举例。

软启动核心作用是通过控制输出电压缓慢上升，减少电路启动时的浪涌电流（inrush current），避免因启动瞬间电流过大对电源、稳压器芯片及下游负载造成冲击或损坏，同时保证输出电压平稳进入正常工作状态（无过冲、无电压骤升）。

MIC24066 专门配备了可编程软启动引脚（SS 引脚） ，用户可通过外部元器件调整软启动时间，适配不同负载对启动过程的需求（如感性负载、大电容负载等需更长软启动时间以抑制浪涌）。

三、如何设置 MIC24066 的软启动时间

MIC24066 的软启动时间通过在 SS 引脚与 AGND（模拟地）之间连接一个电容（记为Css 实现，电容容量直接决定软启动时间长短，具体设置步骤及计算方法如下：

1. 硬件连接原理

MIC24066 内部集成了一个固定的软启动电流源 Iss，当芯片启动时，内部电流源会对 SS 引脚的外部电容 Css 充电，电容电压逐渐上升，进而控制输出电压 Vout 以相同速率缓慢上升 —— 电容容量越大，充电时间越长，软启动时间也越长。

核心连接要求：仅需在 MIC24066 的 SS 引脚与 AGND 之间焊接一个符合容量计算结果的陶瓷电容，无需额外电阻或其他元器件。

 软启动时间计算公式

有关软启动时间计算公式的信息，请参阅

Microchip MIC24066 Buck 电源设计：什么是软启动？如何设计软启动时间？

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关键词：嵌入式，AIoT，智能家居

在嵌入式与 AIoT 领域，从基础技术掌握到实际项目落地，是工程师成长的关键路径。本文将串联 FreeRTOS 多任务核心、五大无线通信技术选型，以及完整智能家居项目实战，带您打通从技术理论到实践应用的全流程。​

Back2School第7季全部精彩内容，以及海量下载资源，欢迎到活动页面了解更多→

一、FreeRTOS：嵌入式从 “死循环” 走向 “多任务”​

初学单片机时，工程师常将所有逻辑写入一个 while 循环，可当功能涉及多 led 控制、传感器采集、通信模块交互时，代码会变得混乱难维护。以两个不同频率闪烁的 led 为例，传统代码需复杂标志位判断，而 FreeRTOS 能轻松解决这一问题。​

FreeRTOS 作为全球广泛使用的开源实时操作系统，适配 STM32、Microchip 等主流 MCU，可将功能拆分为独立任务，由系统自动调度。以 STM32F103 控制双 led 为例，只需在 STM32CubeMX 中添加 FreeRTOS 中间件，生成代码后初始化内核（osKernelInitialize）、创建任务（osThreadNew）并启动内核（osKernelStart），分别在红灯任务、绿灯任务中写入 500ms、200ms 闪烁逻辑，即可实现任务并行且互不干扰。​

其任务调度基于时间片（默认 1ms）与优先级机制，通过程序计数器切换任务，任务包含就绪、运行、阻塞、挂起四种状态。osDelay 能让任务进入阻塞态释放 CPU，而 HAL_Delay 会占用 CPU，不适合多任务场景。同时，队列（Queue）可实现任务间数据传递，如传感器任务通过 osMessageQueuePut 发送数据，姿态解算任务用 osMessageQueueGet 接收，此外还有信号量、互斥锁应对资源共享等场景，让代码从 “混乱” 走向 “模块化”。​

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二、五大无线通信技术：AIoT 选型不再纠结​

无线通信是电子系统的 “标配”，不同技术特性差异显著，选型需结合场景需求。WiFi 基于 IEEE 802.11 标准，2.4GHz 穿墙强适合智能家居，5GHz 速度快适配高清传输，代表模块有 ESP8266/ESP32，可实现语音 AI 助手等功能，但功耗较高、接入设备有限。​

蓝牙 4.0 引入的 BLE 低功耗模式，广泛用于手环、耳机，蓝牙 5.0 支持 Mesh 组网（容量达 32000 台），6.0 实现厘米级测距，HC-05、nRF52840 等模块可完成手机控灯、手势控制，缺点是传输距离有限。Zigbee 支持星型、网状组网，最多连 65535 个节点，超低功耗可让设备用 3-5 年电池，适合智能家居群控，但速率低不适合大数据传输，XIAO-MG24-SENSE 等模块是常用选择。​

LoRa 凭借线性调频扩频技术，通信距离达数十公里，适用于野外监测，Wio-E5 mini 模块部署成本低；4G/5G 依托运营商基站，覆盖广、支持高速移动，RM520N 模块适配物流追踪、车载设备，却依赖运营商且功耗高。选型时需明确传输距离、设备数量、功耗敏感度、数据速率需求，才能找到最优方案。​

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三、智能家居项目实战：AIoT 技能落地​

学技术需避免纸上谈兵，基于 Home Assistant（HA）的智能家居项目，能完整覆盖 AIoT 核心技能。项目目标是搭建含远程控制、环境监测、灯光调控、语音交互的系统，选用 HA 平台（兼容 2000 + 设备、多通信协议），搭配 Home Assistant Green 主机（开箱即用、性价比高）。​

部署 HA 仅需插电联网，浏览器输入 IP + 端口（8123）完成初始化，安装 SSH 插件后，系统自动发现局域网设备。接入小米智能插座时，通过 HACS 插件管理器搜索 “小米集成”，登录账号授权即可控制。自制终端方面，基于 ESP32S2 设计的控制板，集成 8 路继电器、4 路光耦输入及温湿度、光照传感器，用 ESPHome 框架通过 YAML 配置，无需底层代码，编译烧录后 HA 可自动识别并实现自动化控制。​

Zigbee 网络搭建需用 CC2652P 模组制作协调器，插入 USB 后在 HA 添加 ZHA 集成，再接入自制 3 路灯光控制器实现调光。语音控制则通过 ESP32-S3-BOX3 部署 “小智 AI”，确保设备命名与 HA 一致，即可语音操控插座开关，响应迅速流畅。通过该项目，可掌握 HA 部署、设备接入、终端开发、网络搭建与 AI 交互技能，真正实现技术落地。​

从 FreeRTOS 突破嵌入式开发瓶颈，到无线通信技术精准选型，再到智能家居项目实战，嵌入式与 AIoT 的学习路径清晰可见。动手实践是掌握这些技能的关键，无论是重构旧程序，还是搭建新项目，迈出实践第一步，才能不断提升技术能力，在 AIoT 领域持续成长。

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关键词：传感器,角度传感器

本文全面介绍了角度传感器的选型与应用，涵盖了角度传感器的工作原理、类型及其应用场景。文章定义了角度传感器的基本功能，详细阐述了多种角度传感器的工作原理和特点。文章还提供了选择角度传感器的考虑因素，并讨论了应用中的常见问题及解决方案。

角度传感器是一种用于测量物体或系统角度变化，并转换成可用输出信号的传感器，它在各种领域中都有广泛的应用，在汽车，工程机械，航空航天等领域，都需要用到角度传感器来感知角度变化，以确定物体的位置。

观看视频：器件小百科之传感器系列 | 第九集：角度传感器

像是在航空航天业中的飞机、火箭和宇宙飞船中，角度传感器用于监测飞行器的姿态、姿势和方向。这些传感器能够帮助飞行员或自主系统确定飞行器的位置、速度和转向。

在汽车应用中，角度传感器用于测量方向盘转向角度、轮胎转向角度，以及车辆的倾斜角度，这些信息对于车辆的控制和安全性至关重要。在机械制造过程中，角度传感器则可用于监测机器人、机械臂或其他自动化设备的运动轨迹和位置，从而确保生产过程的准确性和效率。

在船舶航运应用中，角度传感器可用于监测船舰的倾斜角度、舵角，以及船舶的姿态，这些信息对于航行、船舶稳定性和安全性相当重要。在建筑工程中，角度传感器可用于监测建筑物的倾斜度和结构的变形，从而确保建筑物的安全性和稳定性。

目前角度传感器的发展也在不断地进步和创新，包括更高的精度、更广的测量范围、更快的响应时间以及更耐用的材料。随着技术的不断演进，角度传感器将在更多领域中发挥重要作用，促进各种应用的改进和创新。

角度传感器的工作原理和应用场景

角度传感器根据其工作原理和应用场景可以分为多种类型，包括光学式、电阻式、压力式、磁性、惯性式等不同类型，每种类型都有其独特的特性，在应用时可依据不同角度传感器类型的特性，来选择合适的产品。

1.  光学式角度传感器

光学式角度传感器是一种利用光学原理来测量物体角度变化的传感器，它利用光学器件（如光电二极管或激光）来测量物体的角度变化，其具有高精度和快速响应的特点，适用于需要精确测量的应用，如工业自动化和机器人控制。

光学式角度传感器通常利用光电二极管或激光等光源，照射到反射表面上，然后收集反射光线。传感器会通过分析收集到的反射光线的特性（如光线的位置、强度等），来计算物体的角度变化。当物体的角度发生变化时，反射光线会相应地产生偏移，传感器通过测量这种偏移来确定物体的角度。

光学式角度传感器具有很高的测量精度，可以实现对微小角度变化的精确测量。由于光速极快，光学式角度传感器通常具有快速的响应速度，适用于需要实时反应的应用场景。

光学式角度传感器工作时通常无需直接接触测量对象，因此不会对测量对象造成损坏或干扰，适用于需要非接触式测量的应用。此外，光学式角度传感器对于不同表面和环境的适应性强，可以应对各种物体表面特性和光线环境。

由于其高精度和快速响应的特点，光学式角度传感器被广泛应用于工业自动化、机器人控制、航空航天等领域，也常见于消费类产品中如游戏控制器、手机陀螺仪等。

2. 电阻式角度传感器：

电阻式角度传感器是一种常见的角度传感器类型，它利用电阻的变化来测量物体的角度变化，常见的有旋转电位器和弹簧式电阻器。电阻式角度传感器的成本较低，可靠性较高，适用于一些对精度要求不是非常高的应用，如家用电器的旋钮控制。

旋转电位器是其中一种常见的电阻式角度传感器，它包含一个固定的电阻器件和一个可旋转的滑动接触器。当滑动接触器随着物体的角度变化而旋转时，接触器与电阻器件之间的接触点位置会改变，导致电阻值的变化。角度传感器会通过测量滑动接触器接触点位置对应的电阻值，来反映物体的角度变化。通常，电阻值和角度之间存在一定的线性关系，或者可根据特定的校准方式进行转换。

弹簧式电阻器是另一种用于测量角度的角度传感器，例如用在旋钮、电位计等操控装置中。弹簧式电阻器的结构包含一个旋转的弹簧螺旋和一个固定的电阻器件（例如碳膜电阻），两者之间存在物理接触。当用户旋转弹簧式电阻器时，弹簧螺旋的旋转导致弹簧与电阻器件之间的接触面积改变，从而影响电阻值。当接触面积增加时，电阻值降低；反之，当接触面积减少时，电阻值增加，通过测量电阻值可以推断出旋转的角度，进而实现对应的角度测量。

电阻式角度传感器通常具有较低的制造成本，这使得它在一些成本敏感的应用中得到广泛应用。由于电阻式角度传感器的结构相对简单，并且不易受到外部干扰，因此具有较高的可靠性。

电阻式角度传感器适用于一些对测量精度要求不是非常高的应用，如家用电器中的旋钮控制、机械装置的角度监测等。由于电阻式角度传感器的结构相对简单，安装和使用也比较简单方便。与某些其他角度传感器相比，电阻式角度传感器在长期使用中可能会有一定的磨损和耗损，需要定期维护和更换。

3. 压力式角度传感器

压力式角度传感器是利用压力变化来推断物体的角度变化的传感器，常见的有压电式和压阻式传感器，其适用于一些需要耐高压、高温环境的应用，如汽车引擎的角度传感。

压力式角度传感器中的一种常见类型是压电式传感器。它包含压电材料，当外部施加压力时，压电材料会产生电荷变化，通过测量这种电荷变化来推断物体的角度变化。另一种类型是压阻式传感器，它利用压力对阻值的影响来测量角度变化。当物体产生角度变化时，压阻传感器的阻值会相应地改变，从而反映角度变化。

压力式角度传感器通常具有较高的耐压和耐温性能，适用于一些恶劣的环境条件下的应用，如汽车引擎的角度传感。压力式传感器通常具有较高的可靠性，不易受到外部干扰，能够稳定地工作，且具有较快的动态响应能力，适用于一些需要快速响应的应用场景。

由于压力式角度传感器的特点，它适用于多种应用场景，如汽车工业、船舶航运、建筑工程等，适用范围相当广。使用压力式角度传感器时需要注意其压力范围，确保在设计中考虑到所需测量的物体所产生的压力变化范围。

4. 磁性角度传感器

磁性角度传感器是利用磁场感应原理来测量物体的角度变化，包括磁阻式、霍尔效应和磁压电传感器等。磁性角度传感器具有耐用、不受外部光线干扰的特点，适用于较恶劣的环境条件下的应用，如汽车转向系统。

磁阻式角度传感器是利用磁阻效应来测量角度变化，它包含磁场源和磁阻器件，当物体发生角度变化时，磁场的方向和强度会相应地改变，从而影响磁阻器件的阻值，传感器通过测量阻值变化来推断角度变化。

霍尔效应角度传感器则是利用霍尔器件感应磁场的变化，当物体发生角度变化时，磁场的方向和强度会改变，霍尔器件感应到这种磁场变化，产生对应的电压变化，传感器通过测量电压变化来推断角度变化。

磁压电传感器利用压电效应和磁性结构来传感角度变化，当物体发生角度变化时，磁性结构会产生机械应变，从而影响压电材料的电荷输出，传感器通过测量电荷变化来推断角度变化。

磁性角度传感器通常具有较高的耐用性，不易受到外部环境干扰，适用于一些恶劣的工业环境。由于磁性传感器工作原理与光线无关，因此不受外部光线干扰，适用于需要在光线较强或变化较大的环境中工作的应用。

磁性角度传感器具有较高的灵敏度，可以实现对微小角度变化的精确测量。一些磁性角度传感器具有快速的动态响应能力，适用于需要快速响应的动态应用场景。由于磁性角度传感器的特点，它适用于多种工业、机械和航空航天等领域的应用，如汽车转向系统、无人机姿态控制等。

5. 惯性式角度传感器

惯性式角度传感器是一种利用惯性传感器（如陀螺仪、加速度计）来测量物体的角速度和加速度，从而推断角度变化的传感器。适用于需要快速响应和动态跟踪的应用，如无人机飞行控制和虚拟现实技术。

陀螺仪是惯性式角度传感器的关键部分之一，它利用陀螺效应来测量物体的角速度。当物体发生角度变化时，陀螺仪传感到这种变化并产生对应的输出信号，通过这些信号可以计算出角度变化。

加速度计则是另一种惯性传感器，它用于测量物体的加速度。在惯性式角度传感器中，加速度计可以用来推断物体的方向变化，进而配合陀螺仪的角速度数据来计算角度变化。

惯性式角度传感器通常使用融合算法（如卡尔曼滤波器）来综合利用陀螺仪和加速度计的数据，以提高角度测量的准确性和稳定性。

惯性式角度传感器具有非常快速的响应时间，能够实时地传感和反应物体的角度变化，适用于需要高速动态控制的应用场景。藉助陀螺仪和加速度计的高精度测量，惯性式角度传感器能够实现对微小角度变化的精确测量。

惯性式角度传感器适用于需要动态跟踪和姿态控制的应用，如无人机飞行控制、虚拟现实技术等。由于惯性传感器的工作原理与外部环境光线、磁场等无关，因此不受外部干扰，能够稳定地工作，且通常具有较高的耐用性，能够在各种工作环境下长期稳定工作。

选择角度传感器的秘诀与考虑因素

角度传感器的种类相当多样，产品特性也各自不同，在选择角度传感器时，首先要考虑的是应用场景中对角度测量精度的要求。一些应用可能需要非常高的精度，而另一些则可能可以接受较低的精度。根据应用需求选择具有适当精度的角度传感器十分重要。

一些应用需要对物体的快速动态变化做出实时反应，因此需要考虑角度传感器的动态响应能力。惯性式角度传感器通常具有较好的动态性能，而其他类型的传感器则可能较为适合静态测量。

此外，应根据工作环境的特点选择适合的角度传感器。例如，汽车引擎内部的角度传感器需要具有耐高温、耐振动等特性；而在户外或恶劣环境下使用的角度传感器则需要具有防水、耐压、耐腐蚀等特性。

另一方面，应确保所选角度传感器的测量范围和精度能够满足实际应用需求。选择范围过大或过小的角度传感器，都可能导致测量结果不准确或无法满足需求。选择角度传感器时还需要注意传感器的信噪比和稳定性，良好的信噪比可以提高测量精度，稳定性则能确保长期稳定的测量性能。

最后，还需要综合考虑角度传感器的成本和性能。有时高性能的传感器成本较高，而一些低成本的传感器可能无法满足高精度或特殊环境下的需求。因此，需要在平衡成本和性能方面做出适当的抉择是必要的。

总体而言，选择角度传感器时需要根据具体的应用需求，考虑精度、动态性能、环境条件、范围和精度匹配、信噪比和稳定性，以及成本和性能等因素做出合适的选择。

应用角度传感器的常见问题与解决方案

在应用角度传感器时，常见的问题可能包括精度问题、校准问题、外部干扰、动态响应等。像是遇到角度传感器的精度不足，导致测量结果不准确。此时可以使用高精度的角度传感器，或者利用融合多个传感器数据的方法（如卡尔曼滤波器）来提高精度。

此外，角度传感器需要定期校准，否则可能导致测量结果偏差。此时应定期进行角度传感器的校准，根据厂商提供的校准方法进行操作，确保测量结果准确可靠。

另一方面，外部环境中的干扰（如磁场、光线、振动等），也会影响角度传感器的测量精度和稳定性。此时应选择具有良好抗干扰能力的角度传感器，或者在安装和使用过程中避免外部干扰的影响，如适当地遮蔽磁场、避免强光直射等。

在需要快速响应的应用中，有时会遇到角度传感器的动态性能不足。解决方法是选择具有较快动态响应的惯性式角度传感器，或者通过融合多个传感器数据的方式来提高动态响应性能。

角度传感器也会面临耐用性问题，部分角度传感器在恶劣环境下容易受损或失效。在采购时，便应选择具有较高耐用性的角度传感器，并根据应用场景提供适当的保护措施，如防水、耐高温等。

当然，成本与性能之间的平衡亦相当重要，可能需要在成本和性能之间做出抉择，应根据应用需求和预算，综合考虑成本和性能因素，选择最适合的角度传感器，也可以考虑使用融合多个低成本传感器的方法来提高性能。

类型	应用特性
光学式角度传感器	光学式角度传感器以其高精度、快速响应和非接触式测量的特点，在许多应用场景中扮演着重要的角色。
电阻式角度传感器	电阻式角度传感器以其成本较低、可靠性较高和适用性广的特点，在一些中低精度要求的角度测量应用中得到广泛应用。
压力式角度传感器	压力式角度传感器以其耐压、可靠性高和适用范围广的特点，在许多工业和工程应用中得到广泛应用。
磁性角度传感器	磁性角度传感器以其耐用、不受光线干扰、灵敏度高和适用范围广的特点，在许多工业和科技应用中得到广泛应用。
惯性式角度传感器	惯性式角度传感器以其快速响应、高精度、动态追踪等特点，在许多需要动态控制和高精度角度测量的应用中得到广泛应用。

结语

每种角度传感器类型都有其独特的优缺点和适用场景，使用时需要根据具体应用需求来选择最合适的类型。在应用角度传感器时，也应根据需求和问题来采取相应的解决方法，并在使用过程中注意保养和维护，确保角度传感器能够正常运行并获得准确的测量结果。相信本文所介绍的角度传感器相关信息，应该能对您在选购与使用角度传感器时有所帮助。

想要了解更多关于角度传感器或其他传感器的选择与应用，请访问DigiKey 应用与技术页面中的传感器专区。

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精选产品

TDK HAL1501SU-A 磁性开关双极SOT23-3	Melexis MLX90393SLW-ABA-011-RE 霍尔效应 传感器	Texas TMCS1108A1BQDRQ1 电流传感器 45A	Allegro ACS70331EESATR-2P5U3   电流传感器 2.5A
Allegro A1171EEWLT-P 数字开关全极/单极 6DFN	Honeywell HMC1501-TR 磁阻 传感器 角度	Memsic MMC5603NJ 磁阻 传感器	Melexis MLX90316KDC-BCG-000-RE 360度旋转SMD传感器
Allegro A1308KUA-1-T 霍尔效应 传感器 单路	Infineon TLE49612MXTSA1 数字开关 卡销 开路漏极

小编的话：

角度传感器的选型是精度、环境、成本、寿命等多因素平衡的系统性决策，直接影响项目成败与全生命周期价值。合理选择角度传感器能确保系统稳定、精准、高效运行，并降低整体生命周期成本。对于刚接触角度传感器的工程师而言，这篇文章比较完整的介绍了相关的知识，为选型提供了参考。您对于角度传感器的选用有哪些心得或疑问？欢迎留言，和DigiKey的朋友们一起分享交流!

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关键信息

• DigiKey的电子商务业务在2025年下半年同比增长近30%。
• 增长覆盖多个领域，包括人工智能、数据中心和医疗技术，工业自动化领域的扩张尤为迅速，在今年下半年在线增长达38%。
• 公司客户总数即将突破百万大关，国际市场增长尤为显著。
• 受关税不确定性影响，DigiKey 更能满足客户正转向更小、更频繁订单的采购模式。
• 公司致力于打造流畅的数字化体验，利用人工智能和分析技术提升客户互动。

常见问题解答

2025 年下半年，DigiKey 的增长主要得益于哪些因素？

DigiKey 的增长得益于库存、定价和营销方面的精准调整，以及人工智能和工业自动化等关键领域的强劲需求。

公司如何应对采购模式的转变？

DigiKey 通过提供丰富的库存和快捷的物流服务来适应新的采购习惯，使客户能够下更小、更频繁的订单。

DigiKey 的客户里程碑目标是什么？

DigiKey 的客户总数即将达到一百万，过去一年新增客户超过 30 万，其中欧洲和亚洲市场增长显著。

DigiKey 的未来愿景是什么？

  Tim Carroll 强调：“我们的愿景是打造无缝数字化体验，让工程师和采购人员从调研到采购全程顺畅，借助智能工具预测需求，简化复杂流程。”

随着 DigiKey 数字化战略的深入，其未来发展焦点将继续放在持续增长、深化客户互动和优化在线体验上。在快速变化的电子元器件市场中，DigiKey 正通过数字化转型引领行业变革，为全球工程界提供更高效、更智能的支持。

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