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2张图 看明白555 定时器这2个最新成员的区别

关键词: 定时器

问:经典小巧的555 定时器

经典 555 定时器的最新成员 —— Microchip 的 MIC1551 和 MIC1553。

在数据手册中,它被称为 “IttyBitty RC 555 型定时器 / 振荡器”。其采用 SOT-23-5 封装,工作电源电压可低至 2.7V 直流。

MIC1551 和 MIC1553 有何区别?

经典的 555 定时器有 8 个引脚,而 MIC1551 和 MIC1553 仅有 5 个。因此,这些更小的器件在功能上会有所受限。为缓解这一问题并简化设计,Microchip提供了如下图 所示的两种变体:

A white background with black text

AI-generated content may be incorrect.
图 1: MIC1551 和 MIC1553封裝類型


MIC1551:根据数据手册,MIC1551 可作为无稳态(振荡器)或单稳态(单脉冲)器件使用,具有独立的阈值输入和触发输入。在单脉冲模式下,输出脉冲宽度由外部电阻和电容精确控制。时间延迟可从微秒级精确控制到小时级。在振荡器模式下,输出用于提供精确反馈,仅需一个电阻和一个电容即可产生占空比为 50% 的方波。

MIC1553:根据数据手册,MIC1553 专为无稳态(振荡器)操作设计,具有片选 / 复位(CS)输入,可实现低功耗关断。仅需一个电阻和一个电容即可产生占空比为 50% 的方波。

典型应用电路

A close-up of a computer screen

AI-generated content may be incorrect.
图 2:数据手册中 MIC1551 和 MIC1553 的典型应用电路


用Microchip MIC1551 和 MIC1553 进行面包板实验

如果您想对这些新电路进行实验,可以使用诸如 Sparkfun 00717 之类的转接板。

BOB-00717
图 3: Sparkfun 00717


更多定时器设计方案的信息, 请查看

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AI开发遥不可及?试试DFRobot开源硬件就知道了!

重点产品推荐

关键词:开发板,传感器,AI


嘿,各位科技发烧友们,又双叒叕见面啦!敲黑板注意咯—— 2025 年得捷电子新坑已开挖,「AI共行,智超现在」系列视频已火热上线~

“你好,小智。”
“你好呀,我是土豆,今天过得怎么样?”
“打开工作模式。”
“好的,工作模式已开启,音量已调高~”

这段像朋友聊天一样的对话,不是发生在人与人之间,而是人与一块巴掌大的电路板的日常。当 AI 摄像头能实时叫出你的名字,当传感器能预判老人是否即将跌倒,当开发板能像搭积木一样实现语音控制 —— 我们正在亲历一场 “机器感知革命”,而把这场革命拉到普通人触手可及范围内的,正是以 DFRobot 为代表的开源硬件玩家。

系列视频的第一集,会由DFRobot 高级工程师夏青(Rockets Xia)带大家了解:AI 如何重塑人类感知?DFRobot 的硬件又凭什么让 AI 创新不再是专家的专属?

主讲嘉宾:

夏青(Rockets Xia),DFRobot高级工程师,蘑菇云创客空间共同创始人


夏青经常活跃于国内外创客社区。从2008起开始致力推广创客文化,促进创客运动在中国的发展,2010年与中国创客教父李大维等打造国内首个创客空间——新车间。2013年在DFRobot和浦软集团的支持下建设蘑菇云创客空间。作为蘑菇云创客空间共同创始人,经常鼓励和推动社区创客项目的推进。作为DFRobot高级工程师,积极致力于推动人工智能、物联网等先进技术在创客及创客教育领域的落地和推广。

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点我看机器 “超能力” 现场演示



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从 “执行命令” 到 “主动思考”:AI 主控板到底特殊在哪?

玩过传统开发板的人都知道,普通 Arduino 板就像个 “听话的小助手”:你让它亮灯,它就通电流;你让马达转,它就驱动电机。但如果想让它 “看懂” 一张照片里有没有猫,或者 “听懂” 一句方言指令,它就彻底懵了 —— 这正是传统开发板与 AI 主控板的核心区别。

DFRobot 的工程师们是这么定义 “AI 主控板” 的:专为人工智能任务优化的 “超级大脑”。它的秘密藏在三个地方:

  • 自带 “AI 加速器”:比如 FireBeetle 2 搭载的 ESP32-S3 芯片,内置向量计算扩展模块,能让复杂的神经网络模型在本地高速运行。就像给电脑装了独立显卡,处理图像、语音时速度比普通 MCU 快 10 倍以上。
  • “超大内存” 装得下智能:行空板 K10 配备的 8MB PSRAM,能轻松存储图像帧和 AI 模型。对比之下,传统开发板的 SRAM 小到只能处理简单数据,就像用 U 盘存电影,根本装不下。
  • “即插即用” 的智能接口:摄像头、麦克风、屏幕直接连,不用复杂接线。比如行空板 M10 自带 2.8 寸屏,插上就能显示识别结果,而普通开发板接个摄像头可能要焊线、调电源,新手很容易劝退。

最关键的是,这些 “超级大脑” 能实现本地化 AI 运算。用 FireBeetle 2 搭配 OV2640 摄像头做人脸检测时,模型直接在板上跑,不依赖云端,不仅响应速度快到毫秒级,还不用担心隐私数据泄露 —— 这对智能家居、老人监护等场景来说,简直是刚需。

传感器的 “进化史”:从 “报数据” 到 “会思考”

如果说 AI 主控板是 “大脑”,那 AI 传感器就是 “聪明的五官”。传统传感器像个木讷的信使:温度 26℃、湿度 87%、VOC300—— 数据报完就完事,至于这是咖啡香还是芒果甜,它一概不知。

但 DFRobot 的 AI 传感器早已进化成 “解读师”:

  • SEN0305二哈识图视觉模块不只会拍照片,还能直接告诉你 “这是一只猫”“那是张人脸”,甚至能区分不同的人;
  • SEN0609毫米波雷达不止能感知有人,还能通过点云算法判断 “这个人是不是要跌倒”,哪怕人静止不动,也能监测到呼吸和心跳的微小变化;
  • BME688 智能气体传感器 更是把 AI 模型装进了硬件,闻一闻就知道 是“咖啡” 还是 “酒精”。

这些 “聪明的五官” 背后,是硬件与算法的深度融合。它们自带处理器和预训练模型,能在本地完成从 “采集数据” 到 “做出判断” 的全流程。比如离线语音模块,不用联网也能听懂 “打开灯光”,还能回复 “已打开”,形成完整的交互闭环 —— 这在没有网络的山区或工厂里,简直是刚需。

选对工具,AI 创新门槛直降 80%

很多人觉得 AI 开发遥不可及,但 DFRobot 的开源硬件正在把门槛拆成 “积木块”:

图形用户界面

AI 生成的内容可能不正确。

  • 零基础入门?从 Arduino 套件开始:35 种元器件 + 30 节图文教程,从点亮 led 到控制舵机,一步步理解传感器怎么工作。别看它不是 AI 设备,却是打基础的 “脚手架”。
  • 想快速做智能项目?选行空板 K10:图形化编程平台 Mind + 像搭积木一样写代码,学生也能轻松做出语音控制小车;板载摄像头和屏幕,连配件都不用额外买。
  • 要做物联网 + AI? FireBeetle 2 是首选:Wi-Fi + 蓝牙双模通信,低功耗设计能让电池撑半年,特别适合做智能门锁、环境监测这类需要长期工作的设备。

更贴心的是,从初学者用的 MicroPython 到高手玩的 ESP-IDF 底层开发,DFRobot 的生态全覆盖。哪怕你想自定义神经网络模型,也能在这些硬件上实现 —— 这意味着,无论是中小学课堂的 AI 实验,还是创客的奇思妙想,甚至企业的原型开发,都能找到适配的工具。

未来已来:当 “智能” 成为标配

现在的 AI 硬件,早已不是实验室里的稀罕物:在养老院,毫米波雷达 24 小时监测老人是否跌倒;在农田,AI 传感器能分辨 “这是杂草还是庄稼”;在家庭里,语音交互的智能灯比开关更懂你的习惯。

而 DFRobot 正在做的,就是让这种 “智能” 变得像买螺丝刀一样简单 —— 不用懂复杂算法,不用焊密密麻麻的电路,甚至不用写代码,普通人也能参与到 AI 创新中。

这只是系列视频的第一集。接下来的几期我们还会揭秘:

  • 从“集中式智能”到“分布式智能”:TinyML和本地离线AI
  • 多模态感知的交互体验:探索语音合成/语音识别/图像识别等AI应用
  • 扩展人类感知的时空边界:AI+环境检测项目

如果你也想亲手做一个会 “思考” 的设备,不妨从一块开发板、一个传感器开始 —— 毕竟,改变世界的创新,往往就藏在这些触手可及的工具里。

跟着 DFRobot 玩 AI,下一个改变世界的可能就是你!咱们下期见,不见不散~

相关产品信息:

DFR0992-EN 行空板-K10

行空板K10是一款专为信息科技课程中的编程学习、物联网及AI项目教学需求而开发的学习板。它集摄像头、LCD彩屏、麦克风、扬声器、WiFi蓝牙模块、RGB指示灯及多种传感器和扩展接口于一体,无需额外设备即可实现传感器控制、物联网应用、图像检测、语音识别、语音合成等AI项目。

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DigiKey 零件编号: 1738-DFR0992-EN-ND

DFR0706-EN 行空板-M10

行空板(UNIHIKER)M10是一款高度集成的国产教学开源硬件(拥有自主知识产权),专为K12师生设计,适配信息科技、物理、生物等学科的新课标跨学科教学要求。集成单板计算机(4核CPU/512MB内存/16GB存储)、Linux系统、完整Python环境、并预装了常用Python库,更自带 2.8 英寸彩色触摸屏及丰富传感器, 只需两步就能开始Python教学平台。

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DigiKey 零件编号: 1738-DFR0706-EN-ND

DFR0975-U 基于ESP32-S3的高性能主控,适用于AIOT、图像获取、图像识别项目

FireBeetle 2 ESP32-S3-U是一款基于ESP32-S3-WROOM-1U-N16R8模组设计的主控板。ESP32-S3-WROOM-1U-N16R8模组拥有16MB Flash和8MB PSRAM,可以存储更多的代码和数据,模组搭载的ESP32-S3芯片拥有强大的神经网络运算能力和信号处理能力,适用于图像识别、语音识别等项目。

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DigiKey 零件编号: 1738-DFR0975-U-ND

DFR0100 创客教育入门学习套件,适用于Arduino UNO R3开发板和电子产品初学者

Arduino入门套件是专为电子电路搭建和编程逻辑初学者设计的一套工具包。它涵盖了从基础的led控制到复杂的环境传感、监测和执行器应用的课程内容。

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DigiKey 零件编号: DFR0100-ND

SEN0609 24GHz毫米波存在传感器(25m,UART) 远距离、高精度、动静检测与距离速度测量传感器

C4001(25m)毫米波存在传感器采用24GHz的波长信号,拥有水平100°的检测范围,16米的存在检测范围和25米的运动检测范围和测距范围。

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DigiKey 零件编号: 1738-SEN0609-ND

SEN0539-EN Gravity: 离线语音识别模块(I2C & UART)

该模块采用了全新的离线语音识别芯片。内置135条常用的固定命令词条,新增命令词自学习功能,自学习的命令词可以不是一段语音,可以是一段口哨、一个响指、一声猫叫等,支持17条自学习命令词。采用双麦克风收音使模块有更好的抗噪音能力和更远的识别距离。模块自带一个喇叭和外接喇叭的接口,能实时语音反馈识别结果。模块采用I2C和UART两种通讯方式,Gravity接口,兼容Arduino Uno、Arduino leonardo、Arduino MEGA、FireBeetle 系列控制器,树莓派,ESP32等主控。

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DigiKey 零件编号: 1738-SEN0539-EN-ND

SEN0305 Gravity: 二哈识图(HuskyLens)AI 视觉传感器

二哈识图(HuskyLens)是一款简单易用的人工智能视觉传感器,内置6种功能:人脸识别、物体追踪、物体识别、巡线追踪、颜色识别、标签识别。仅需一个按键即可完成AI训练,摆脱繁琐的训练和复杂的视觉算法,让你更加专注于项目的构思和实现。

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DigiKey 零件编号: 1738-SEN0305-ND

SEN0617 Gravity: I2C BME688环境传感器

Gravity BME688环境传感器是一款高度集成的MEMS环境传感器,能够全面测量温度、湿度、气压和VOC气体(挥发性有机物)等环境参数。其软件协议和硬件尺寸与BME680完全兼容,因此无需任何调整即可直接替换现有系统中的BME680。同时,BME688提升了温度测量的精度,并在电路板上对芯片周围进行了镂空处理,以减少外部元器件发热对测量的影响。

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DigiKey 零件编号: 1738-SEN0617-ND

DFR0760 Gravity:中英文语音合成模块V2.0

让声音为你的项目增添一抹特色!连接上语音合成模块,再添加几行简单的代码就可以让您的项目开口说话。无论是中文还是英文对于语音合成模块来说都是”so easy”,播报当前时间,播报环境数据统统不在话下,与语音识别模块结合还可实现语音对话!该模块采用I2C和UART两种通讯方式,Gravity接口,兼容绝大部分主控。模块上已经自带了一个喇叭,所以您无需再额外的添加喇叭。

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DigiKey 零件编号: 1738-DFR0760-ND

小编的话:

如文章和视频所介绍的,DFRobot的开源硬件凭借技术简化、成本优化及生态完善三大核心优势,有效打破了AI开发的专业壁垒,使个人创客、教育机构及企业均能以低成本、高效率的方式参与AI创新。同时,其将“开源精神”与“AI工程化”深度融合,加速了AI创意的落地与商业化进程。您是否有使用DFRobot的开源硬件开发AI项目?您对相关开发有哪些经验或疑问?欢迎留言,和DigiKey的朋友们一起分享交流!

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做了一架夜间飞行器 这块伺服机构板解决了LED灯条的控制难题

重点产品推荐

作者:Don Johanneck

关键词:伺服机构板,LED,电源控制

Kitronik Simply Servos 板(图 1)解决了在项目中使用多个伺服机构时如何提供充足的 3 V – 12 V 电源轨的问题。内置的 3 V 电源稳压功能和排针可用于快速添加 Raspberry Pi Pico 以操作伺服机构。但是,如果其他的设备采用三线式引线,且需要 5 V 电源,而且可能需要很大的电流时,该怎么办呢?比如 Adafruit 的 NeoPixel LED 灯条!

Using a Servo Dev Board for NeoPixel LED Control
图 1:Kitronik Simply 伺服机构板。(图片来源:Kitronik)


最近,我有个想法,用我的遥控飞机制作一架夜间飞行器。我可以在其中安装任何微控制器,然后想办法把 NeoPixel 灯条与电源连接,但是,如果使用伺服引线能快速完成而且易于维修,将是什么样的结果呢?Simply 伺服机构板不仅仅适用于伺服机构。选择该平台简化了项目,并最大限度地减少了对定制接线和大量连接器的需求。

本文结尾给出了相关的博客和有趣的视频链接,帮助您详细了解飞行平台以及如何改装遥控飞机。我们使用 Arduino IDE 对 Pico 进行编程,以便根据遥控发射器的输入运行 NeoPixels。我计划在飞机机身两侧使用“发光”功能,随着油门的加大,追逐速度也会加快。随着夜幕降临,Neopixels 会因亮度过高而使眼睛不舒服。一个辅助通道可用于调暗 LED。最后,当飞机在黑暗中着陆时,有着陆灯将非常方便。与其增加另一个通道,不如在油门达到或低于着陆速度时将底部 NeoPixels 变为亮白色。我使用的是基本编程,但仍有改进空间或者仍能够探索其他功能。

Arduino IDE Code:


//Rx throttle as LED speed control. Rx Aux 2 as dimmer. Channels 1 and 2 as inputs on Simply Servos.
//Remaining servo ports on board (channels 3-8, pins 4-9) used as NeoPixel outputs.
#include <neopixelconnect.h>

//Number of NeoPixels in each string
#define FIN_LEN 34  //Number of NeoPixels on each fin
#define BOT_LEN 28  //Number of NeoPixels on each bottom skid
#define AUX_LEN 61  //Number of NeoPixels on each auxiliary location
#define THRESH 60   //Landing versus flight throttle threshold

//Rx channel Pico GPIO inputs
#define THROT 2
#define AUX2 3

// Create an instance of NeoPixelConnect and initialize it for each strand of NeoPixels
// (pin, number of pixels in string, programmable IO location (0 or 1), programmable IO state machine usage (0-3))
NeoPixelConnect R_Aux(4, AUX_LEN, pio0, 0);
NeoPixelConnect L_Aux(5, AUX_LEN, pio1, 0);
NeoPixelConnect R_Bot(6, BOT_LEN, pio0, 1);
NeoPixelConnect L_Bot(7, BOT_LEN, pio1, 1);
NeoPixelConnect R_Fin(8, FIN_LEN, pio0, 2);
NeoPixelConnect L_Fin(9, FIN_LEN, pio1, 2);

uint8_t AuxSingLED;  //Single LED variable on auxiliary string

//Function - Get intensity level from Rx Aux2 output
uint8_t get_pixel_intensity() {
  return map(pulseIn(AUX2, HIGH), 900, 2200, 0, 255);
}

//Function - Get speed level from Rx Throttle output
uint8_t get_pixel_speed() {
  return map(pulseIn(THROT, HIGH), 990, 1902, 100, 0);
}

void setup() {
  pinMode(THROT, INPUT);  //Set Pico GPIO pin 2 as input
  pinMode(AUX2, INPUT);   //Set Pico GPIO pin 3 as input
}

void loop() {
  uint8_t LEDInten = get_pixel_intensity();  //Get NeoPixel intensity value
  uint8_t LEDSpeed = get_pixel_speed();      //Get NeoPixel speed value
  if (LEDSpeed < 10) LEDSpeed = 0;           //Dampen lower speed limit

  if (LEDSpeed < THRESH) {                                   //Throttle high color
    R_Bot.neoPixelFill(LEDInten, 0, 0, true);                //Fill string with red
    L_Bot.neoPixelFill(LEDInten, 0, 0, true);                //Fill string with red
  } else {                                                   //Throttle low color
    R_Bot.neoPixelFill(LEDInten, LEDInten, LEDInten, true);  //Fill string with white
    L_Bot.neoPixelFill(LEDInten, LEDInten, LEDInten, true);  //Fill string with white
  }

  R_Fin.neoPixelFill(0, LEDInten, 0, true);  //Fill string with green
  L_Fin.neoPixelFill(0, LEDInten, 0, true);  //Fill string with green

  R_Aux.neoPixelFill(0, 0, LEDInten, false);                           //Fill string with blue
  R_Aux.neoPixelSetValue(AuxSingLED, LEDInten, 0, 0, false);           //Set a NeoPixel to red
  R_Aux.neoPixelSetValue(AuxSingLED - 1, LEDInten / 10, 0, 0, false);  //Set trailing NeoPixel to dimmed red
  R_Aux.neoPixelSetValue(AuxSingLED + 1, LEDInten / 10, 0, 0, true);   //Set leading NeoPixel to dimmed red
  L_Aux.neoPixelFill(0, 0, LEDInten, false);                           //Fill string with blue
  L_Aux.neoPixelSetValue(AuxSingLED, LEDInten, 0, 0, false);           //Set a NeoPixel to red
  L_Aux.neoPixelSetValue(AuxSingLED - 1, LEDInten / 10, 0, 0, false);  //Set trailing NeoPixel to dimmed red
  L_Aux.neoPixelSetValue(AuxSingLED + 1, LEDInten / 10, 0, 0, true);   //Set leading NeoPixel to dimmed red

  AuxSingLED = AuxSingLED + 3;                //Marquis - move R_Aux and L_Aux red LEDs along NeoPixel string 3 pixels at a time.
  if (AuxSingLED >= AUX_LEN) AuxSingLED = 0;  //If at end of string, return to start.

  delay(LEDSpeed);  //Set how long to delay code execution cycle depending upon throttle level.
}

Arduino IDE Code END:
</neopixelconnect.h>

清单 1:用于控制 NeoPixel 灯条的 Arduino IDE 代码。

消除任何延迟功能都将有益于整个程序,通过操作油门的输入值或输入值映射,LED 可以更快地运行。您可根据需要,灵活地选择其余灯条的图案或颜色。请记住,飞行员需要依靠可识别的灯光图案来确定飞机的方位和航向。夜间飞行既有趣又有挑战性。在傍晚时分练习夜间飞行,仍能同时看到飞机和 LED 灯。

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搞懂RC电源系统 得厘清接收器、电机和电池!

重点产品推荐

作者: Don Johanneck

关键词:RC板载电源,电源管理,电机驱动


无线电控制 (RC) 板载电源系统在过去是非常基本的系统,其组件只包括一个接收器和一些由镍镉 (NiCad) 电池供电的伺服机构。然后,随着电机的引入和其他电力需求的增加,RC 系统发生了很大变化。本篇博客将解释现代 RC 电源系统中使用的术语和组件及其常见配置方式。

接收器

RC 接收器 (RX) 有两个作用。首先,解析来自发射器的信号,并将数据导向正确的通道。其次是提供电源轨,为各种伺服机构或使用伺服通道的其他外围设备提供电流和电压。RX 需要稳定的 4.8 V 至 6 V DC 电源来执行控制任务(图 1)。如果 RC 型号由甲烷或气体发动机驱动,只需使用能为接收器提供电压的 NiCad 或 NiMH 电池即可。某些情况下,采用汽油发动机的 RC 车辆会为点火系统单独配备电池。

图 1:RC 接收器的布局。(图片来源:Don Johanneck)


电机

采用电机驱动的型号需要功率更大的电池和独立的油门控制系统。电机控制器接收来自 RX 的油门信号,并将其转换到电池电压范围内,以满足电机的一切需求。为了满足 RX 的电源需求,一些电机控制器为 RX 提供专用 5 V 稳压输出,称为去电池电路或 BEC。这样,系统设计人员就无需安装两块电池。一块电池用于电机,另一块用于 RX。如果控制器没有 BEC 或其 5 V 输出不能提供足够的电流,也可以安装一个直接与电池连接的独立 BEC。

选择有刷电机还是无刷电机?

用于 RC 飞行器推进的有刷 DC 电机使用寿命短,且很快就被无刷 DC 电机 (BLDC) 取代。电机控制器称为电子调速器或 ESC。ESC 按照其额定输出功率及其处理各种 LiPo 电池的能力来分级,锂聚合物电池因其大容量占领了 EC 电池市场。大多数 ESC 都具有上文提到的 BEC 电路,但也有一些没有。BEC 通常指的是线性稳压电路。这种电路效率低,会发热。于是, uBEC 电路应运而生,这是一种效率更高的开关稳压器。

RC Power and Control System
图 2:RC 电源和控制系统。(图片来源:Don Johanneck)


有刷电机按照其输入电压和电流消耗情况分级,而更常见的无刷电机则按照 Kv 分级,且基本上以 RPM 每伏特的形式表示。如果无刷电机的等级为 850 Kv,那么每施加 1 V 的转速就是 850 rpm。4S LiPo 电池的电压约为 14.8 V,在最大电池电流和电机输出轴空载的情况下,850 Kv 时电机的转速为 12,580 rpm。ESC 调节电压,以提供与发射器 (TX) 油门控制位置成比例的满量程转速控制。

要确定无刷电机的潜在电流消耗,需要采用一些模糊的数学计算。用电机的重量(克)乘以系数 3.5,就能得出大致的最大功率。假设 850 Kv 电机的重量为 174 克。该电机的耗电量就约为 600 W。由于瓦特数是电压和电流的乘积,因此用瓦特数除以所施加的电压,就能得出全 RPM 下的电流消耗约 41 A。

一般来说,RC 操作员不会在飞行或驾驶过程中一直保持油门全开运行,但如果他们这样做的话,6500 mAh 电池组可以让 850 Kv 的电机在满载状态下运行约 9.5 分钟(6500 mAh/41000 mA = 0.1585 小时)。

LiPo 电池

LiPoly、锂聚合物或 “LiPo”指的是同一类高输出电池。这些电池的选择依据是 ESC 所能控制的范围和电机要求。为方便查阅,大多数 LiPo 电池都会在电池标签上标明相关信息,包括电芯数量、额定安培小时数和放电速率等。额定电压与电芯数量直接相关。由于每个 LiPo 电芯的标称电压为 3.7 V,“S”或串联值与电池组的串联电芯数量有关。2S 电池组的电压为 7.4 V,3S 电池组的电压为 11.1 V,以此类推。额定安培小时值用于确定电池组在已知电流消耗的情况下可提供电流的时长。DigiKey 提供了一个非常有用的工具,可根据电流消耗计算电池寿命(图 3)。

Estimated Flight Time -  DigiKey Battery Life Calculator
图 3:估计飞行时间 – DigiKey 电池寿命计算器。(图片来源:DigiKey)


“C”额定值描述了不会导致电芯损坏的电池组的最大电流消耗。只需用“C”额定值乘以以安培为单位的容量即可的得到最大电流消耗。15C 3200 mAh 电池组的最大电流消耗为 48 A。在确定充电速率时,“C”额定值也很有用(图 4)。为 LiPo 电池组正确充电应遵守相应的规定,以防电池损坏以及因过度充电或电芯物理损坏而造成火灾风险。一定要使用充电速率可调且采用平衡导线连接器的充电器,如果可行的话,还可使用传感器来监控电池组的温度。应妥善废弃出现“鼓包”的电池组或电芯明显损坏的电池组,以防充电过程中发生燃烧或爆炸。通常的做法是选择 1C 充电速率,计算方法是将额定 mAh 转换为安培数,然后按此速率充电。上文提到的 3200 mAh 电池组的最大充电速率为 3.2 A(1C)。平衡导线可确保电池组充电均匀,并允许用户使用与平衡导线直接连接的专用仪表来监控每个电芯。

Estimated Charge Time -  DigiKey Battery Life.Calculator
图 4:估计充电时间 – DigiKey 电池寿命计算器。(图片来源:DigiKey)


小心,不要让电池组中的每节电芯的放电电压低于 3.7 V。持续低于此电压水平放电会缩短电池寿命并降低容量。

由于过度充电或物理损坏而造成严重损坏的电池组会膨胀并突破外包装,由于看起来像玉米卷的外壳,所以被称为 “tacoed”。在处理这种电池时,不要再为其充电。这时的电池易挥发且不可预测。为了安全起见,LiPo 电池组不能再使用时必须进行中和并回收。

总结

RC 电源系统可以非常简单廉价,也可以价值数百美元。无论哪种方式,正确的互连和严格的电池监控都将延长电源系统的使用寿命。通常情况下,电源系统的使用寿命为数年甚至数十年。保养得当的电池可以使用几个季度,但由于 RC 车会持续快速放电,因此需要频繁更换。虽如此,还是想想你正在享受的所有乐趣吧!

小编的话:

RC板载电源系统通过精准电源管理、高效通信控制及技术创新整合,提升了车辆智能化并保障驾驶功能稳定运行。在优化电源效率,增强系统安全可靠性的同时,推动新能源汽车电子化与智能化发展。随着材料科学与电源管理技术的进步,该系统将在能源转换、高效充电及智能控制等领域发挥更为关键的作用。您是否了解RC板载电源系统?您在相关系统设计中有哪些经验或者疑问?欢迎留言,和DigiKey的朋友们一起分享交流!

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可恢复保险丝失效?原因找到了!

关键词: 电路保护

问:自恢复保险丝有哪些可能失效的情况?

可恢复保险丝(PPTC) 可能失效的情况包括以下几种:

可恢复保险丝电路保护组件 – YAGEO 提供 SMD 和 DIP 封装类型

长期过流:PPTC 在遭遇长期小过流时,虽然不会立即动作,但时间长了可能会导致其逐渐老化,电阻增大,最终无法正常恢复到原始状态。

环境因素影响:PPTC 对温度非常敏感,过高的环境温度可能导致其触发温度下降,从而在正常工作电流下过早动作。此外,极端的温度循环可能会导致材料老化或损坏。

电流冲击:虽然 PPTC 能够承受一定的过流冲击,但如果过流过大或持续时间过长,可能导致材料永久性损坏,无法恢复。

频繁动作:PPTC 的多次动作会导致其内部结构逐渐老化,电阻值可能不断增加,最终导致元件无法正常恢复。

物理损坏:外部冲击、机械应力或安装过程中不当操作可能导致 PPTC 结构性损坏,进而失效。

老化问题:长时间使用后,PPTC 的材料可能老化,电气性能下降,导致无法正常恢复或电阻值过大。

这些失效模式主要是由于 PPTC 的材料特性和使用环境造成的,因此在应用中需要仔细选择合适的型号,并确保其工作环境在设计范围内。

更多可恢复保险丝应用技术的信息, 请查看

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这个MPS USB 转总线转换器有哪些配件?怎么用?

关键词: 开发板

问:MPS USB 转总线转换器 EVKT-USBI2C-02:包含哪些内容及所需软件

Monolithic Power Systems(MPS) 提供一系列电源管理与控制器件,其中包括 EVKT-USBI2C-02 USB 转 I²C / PMBus 转换器。这款产品非常适用于测试与评估用途,但它需要什么软件?这些软件是否包含在产品中?产品本身附带了哪些内容?

image

根据该产品的数据手册,产品附带以下配件:

  • USB 连接线 ×1
  • 10 针排线 ×1
  • 3 针排线 ×1
  • 数据手册 ×1
  • 所需驱动文件 ×1

A close-up of a label

AI-generated content may be incorrect.
EVKT-USBI2C-02 开发套件连接应用

这些配件已涵盖产品正常工作的所有基本需求,理论上不需要额外软件即可运行。

不过,MPS 推荐搭配使用其 Virtual Bench Pro 软件,该软件可用于增强使用体验,特别是在进行产品监控与评估时极为有用。

软件名称:Virtual Bench Pro 3.0
软件免费获取,安装简单,功能强大。

EVKT-USBI2C-02快速入门指南

  1. 使用 3 针扁平电缆或 10 针扁平电缆将 EVKT-USBI2C-02 连接到评估板,并确保连接牢固。
  2. 将 EVKT-USBI2C-02 连接到计算机。
  3. 打开评估板电源,然后启动 I2C GUI 软件;软件将自动检查连接。如果连接不成功,底部会出现警告。否则,地址将列在“从设备地址”栏中。
  4. 选择器件型号。控制寄存器信息将显示在“寄存器控制, Register Control”栏中。

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想高效开发多连接资产跟踪系统?用ST这个套件!

重点产品推荐

作者:Jens Wallmann

关键词:资产跟踪,开发套件,无线测量


先进的资产跟踪应用,如牲畜监测、车队管理和物流,都能自动捕获被跟踪对象的当前状态信息和位置坐标。内置的应答器会将其记录数据转发到云端,供控制中心或移动设备使用。在工厂车间,经常需要进行短程无线数据更新,以交换物流数据、处理历史记录和监测数据、更改配置或在应答器存储器中执行固件更新。

这类资产跟踪系统的开发人员面临以下挑战:设计多功能传感器应答器,通过各种远程和短程无线电协议进行通信,收集广泛的测量数据,在不更换电池的情况下运行数月,并通过互联网服务提供所有数据。此外,设计人员还必须在克服以上挑战的同时,降低成本并缩短上市时间。

虽然任务极其艰巨,但设计人员仍可通过使用已广泛集成所需软硬件的开发套件,来节省大量的时间和精力。

无线测量应答器的特性

资产跟踪涵盖广泛的应用领域,每个领域都需要用于应答器和所连接网络的专门技术设备。图 1 列出了四个应用类别的无线测量应答器的技术特性。

图1:无线测量应答器的特性取决于资产跟踪应用。(图片来源:STMicroelectronics)


物体携带的自主应答器必须检测环境影响、物体的位置和状态(感测,图 1),将其存储起来,并在下一次机会中通过各种无线接口(连接)进行广播。各种无线协议的信号处理和转换必须由一个足够强大的微控制器 (MCU) 进行处理,并实现较高的数据安全性(“处理和安全性”)。该 MCU 还会控制能源管理(“电源管理”),从而确保应答器电池具有长工作寿命。

资产跟踪应用所需的数据可用性会影响传感器的复杂性,并需要适当的连接。对于可预测的已知运输路线,如包裹运送,只需将测量信号存储在应答器中即可。然后可以在下一个物流检查站使用低功耗蓝牙 (BLE) 或近场通信 (NFC) 近距离读出数据。

在车队管理以及物流和远程牲畜监测等案例中,从应答器通过云端到最终应用的数据传输,应尽可能地接近于实时传输。因此,应答器需要一个移动无线电接口来覆盖广泛的范围。选择包括 LoRaWAN(远程广域网)、Sigfox 和窄带物联网 (NB-IoT),因为这些协议经过优化,适用于低吞吐量、节能型数据传输。

完整的资产跟踪生态系统可减少开发工作

系统设计人员如果想要以具有成本和时间效益的方式实现其资产跟踪应用 (ASTRA),他们可以使用 STMicroelectronics 的多功能 STEVAL-ASTRA1B 开发平台。该平台包含多个 IC 和 SoC 模块,极大地简化了创新型跟踪和监测解决方案的原型开发、编程、测试和评估。开发套件包括一个模块化评估板、固件库、编程工具和电路文档,以及一个用于移动设备的 App 和基于网络的可视化界面(图 2)。

Ready-to-use asset tracking ecosystem (click to enlarge)
图 2:即用型资产跟踪生态系统从无线测量应答器延伸到云端,再到终端应用,减少了开发工作。(图片来源:STMicroelectronics)


STEVAL-ASTRA1B 板以两个用于短程和远程连接的低功耗 SoC 模块为基础,并搭配了 NFC。板上包括一个用于数据安全功能的模块。载板具有多个环境和运动传感器,以及一个全球卫星导航系统 (GNSS) 模块,用于提供位置坐标并支持地理边界功能。一个电源管理系统调节所有设备组件的工作模式并控制电源。电源由一个开关转换器、一块电池和一个 USB-C 充电控制器构成,以尽可能地延长电池续航时间。该套件在交付时包括一个 480 mAh 的锂聚合物 (Li-Poly) 电池、一个外壳、一根 SMA 天线 (LoRa) 和一根 NFC 天线。

STEVAL-ASTRA1B 板的 IC 和 SoC 包括:

  • 两个无线 SoC:
    • STM32WB5MMGH6TR:这款 SoC 模块基于 2.4 GHz 无线超低功耗 Arm® Cortex®-M4/M0+ MCU,用作主应用处理器并支持 802.15.4、BLE 5.0、Thread 和 Zigbee
    • STM32WL55JCI6:这款无线 SoC 基于无线超低功耗 Arm Cortex M0+ MCU,并支持 LoRa、Sigfox 和亚千兆赫 (GHz) GFSK (150 – 960 MHz)
  • ST25DV64K-JFR8D3:NFC 发射器
  • TESEO-LIV3F:具有同步多星系的 GNSS 模块
  • 环境和运动传感器:
    • STTS22HTR:数字温度传感器;-40 至 125°C
    • LPS22HHTR:压力传感器;26 至 126 kPa,绝对值
    • HTS221TR:湿度和温度传感器;0 至 100% 相对湿度 (RH) I²C、SPI ±4.5% RH
    • LIS2DTW12TR:加速计 X、Y、Z 轴;±2g、4g、8g、16g,0.8 Hz 至 800 Hz
    • LSM6DSO32XTR:加速计、陀螺仪、温度传感器 I²C、SPI 输出
  • STSAFE-A110:安全元件
  • 具有智能电源管理架构的电池供电解决方案:
    • ST1PS02BQTR:降压开关稳压器 IC;正可调,1.8 V,1 个输出,400 mA
    • STBC03JR:用于锂离子 (Li-ion) 或锂聚合物的电池充电器 IC
    • TCPP01-M12:USB Type-C 和功率输送保护

评估板的工作温度为 +5 至 35°C,并使用以下频段:

  • BLE:2400 MHz 至 2480 MHz,+6 dBm(分贝数基准为 1 mW)
  • LoRaWAN:863 MHz 至 870 MHz,+14 dBm(受固件限制)
  • GNSS(接收器):1559 MHz 至 1610 MHz
  • NFC:13.56 MHz

STEVAL-ASTRA1B 的内部结构

ASTRA 应答器的行为类似于一个数据记录器,并将其数据流拆分到三个主要模块,每个模块都由硬件和软件驱动程序以及应用层构成(图 3)。数据输入(图 3,左图)用于捕获所有板载传感器信号。中间模块(图 3,中图)用于处理和存储数据。最后,将存储的数据以无线方式进行广播(图 3,右图)。在重新配置、固件更新或写入流程/物流数据的情况下,信号流以相反的方向运行。

Data flow of the wireless measuring transponder
图 3:无线测量应答器的数据流:传感器信号(左图)经过处理、存储(中图),然后在机会出现时进行发送(右图)。(图片来源:STMicroelectronics)


FP-ATR-ASTRA1 固件扩展了 STMicroelectronics 的 STM32Cube 开发环境,并实现了完整的资产跟踪应用,可支持远程(LoRaWAN、Sigfox)和短程(BLE、NFC)连接。该功能包从环境和运动传感器读取数据,检索 GNSS 地理定位,并将所有数据通过 BLE 发送到移动设备,同时通过 LoRaWAN 连接发送到云端。

FP-ATR-ASTRA1 软件包支持低功耗配置文件,以确保较长的电池续航时间,实现最大的自主性。它还提供了多项关键功能,如安全元件管理、添加定制算法的功能、调试接口和扩展能力。

该软件包划分为:文档、驱动程序和 HAL、中间件,以及示例项目。项目包括适用于 Keil、IAR 和 STM32Cube 集成开发环境 (IDE) 的源代码和经编译的二进制文件。以下五个预定义用例均可单独配置:车队管理、牲畜监测、货物监测、物流和定制应用。

STEVAL-ASTRA1B 作为一个简单的状态机运行,并根据事件改变其运行模式。两种主要状态设计用于全速工作(运行)或低功耗 (LP) 模式。在运行模式下,所有功能都被激活,所有数据都按照配置进行广播。而在 LP 状态下,除 MCU 外,所有元器件都被设置为低功耗模式或被禁用(图 4)。

Two main operating modes of the STMicroelectronics STEVAL-ASTRA1B
图 4:STEVAL-ASTRA1B 的两种主要工作模式包括全速工作(运行)或 LP 模式。(图片来源:STMicroelectronics)


按下侧边键将触发两种状态之间的转换。另一个输入可以是微机电系统 (MEMS) 事件的输出或算法的结果。这只是一个例子,说明如何实施状态机以改变设备的行为。也可以实施多个中间状态,以平衡系统响应能力与电池续航时间。

可能的事件包括

  • BP:按下按钮事件
  • SD:关机事件
  • ER:错误事件
  • EP:自动转换至下一个步骤
  • RN:转到全速运行命令
  • LP:转到低功耗命令

云数据检索和可视化

STEVAL-ASTRA1B 应答器预装了 FP-ATR-ASTRA1 固件包,因此环境测量信号和 GNSS 位置数据可以在几分钟内实现可视化。

使用智能手机和平板电脑的 STAssetTracking 移动 App,启用蓝牙并连接到互联网后,通过 myst.com 用户帐户在 TTN (The Things Network) V3 网络服务器上将应答器注册为 LoRaWAN 参与者。此外,应答器还与 Amazon Web Services (AWS) 上的 DSH-ASSETRACKING 网络仪表盘相连接。

完成 TTN 注册后,STEVAL-ASTRA1B 会出现在移动 App 的更新设备列表中。按下 <Settings> 菜单中的“Start synchronization”按钮将会激活应答器的发射模式,使其通过 BLE 和 LoRaWAN 并行发送存储的数据。移动 App 可以在仪表盘上显示存储器中的测量数据,并输出应答器的 GNSS 位置,或将其显示为地图上的一个标记(图 5)。

Mobile app helps to register the transponder at TTN (click to enlarge)
图 5:移动 App 有助于在 TTN 注册应答器,并将其连接到云端仪表盘;它可以直观显示记录的传感器值,并协助进行配置和调试。(图片来源:STMicroelectronics)


除了 ASTRA 应答器外,网络仪表盘还可以聚合网络中其他许多独立的无线跟踪器,如 P-L496G-CELL02 (LTE) 和 NUCLEO-S2868A2(Sigfox 射频发射器),或互联网耦合节点,如 STEVAL-SMARTAG1 (Wi-Fi)、STEVAL-MKSBOX1V1(BLE 终端节点)和 STEVAL-SMARTAG1(NFC 终端节点)。这使得发展基于云的多协议无线生态系统成为可能。

单独配置和编程

在初始调试期间成功评估 ASTRA 应答器的出厂设置后,下一步是让开发人员根据自己的资产跟踪应用定制应答器。

对于无需额外硬件的小型定制工作,通过 BLE 和移动 App(按移动 App 中的“锤子和扳手”图标,图 5)便足以配置各种参数和功能。

另一种配置项目的方法是使用命令行和调试控制台。PC 终端程序(如 Tera Term)通过虚拟 COM 端口使用 USB 进行通信,而移动设备则使用 STBLESensor(ST BLE 传感器)App,并通过 BLE 进行联网(图 6)。

Command line and debug console on a PC (left), and on a mobile device (right) (click to enlarge)
图 6:PC(左图)和移动设备(右图)上的命令行和调试控制台。(图片来源:STMicroelectronics)


要对 ASTRA 板重新编程,就像固件更新、集成其他库函数或生成开发人员自己的应用代码那样,通过 JTAG 接口进行访问非常方便。为此,通过一条 14 针带状电缆将单独提供的 STLINK-V3MINIE 调试和编程适配器连接到 ASTRA 板。然后,安装在 PC 上的 Keil、IAR 或 STM32Cube 等 IDE 可以将编译后的二进制文件写入到应用程序存储器或调试程序序列中。

STLINK-V3MINI 还提供了虚拟 COM 端口接口,以便主机 PC 通过 UART 与目标微处理器通信。

有几种方法可以对不同的 Arm MCU 进行固件更新:

  • PC 上的 STM32Cube 编程器使用 JTAG 适配器和 MCU 引导程序将二进制文件写入闪存中
  • PC 上的 STM32Cube 编程器使用 USB 和 MCU 引导程序将二进制文件写入闪存中
  • 通过 BLE,使用移动设备上的 STBLESensor App 进行空中固件升级 (FUOTA)

由于应用控制器 STM32WL55JC (LoRaWAN) 用作 STM32WB5MMG (BLE) 的主控,因此必须通过跳线选择各自的 MCU 核心来进行闪写。

使用 STM32CubeMX 的图形化软件配置

STM32Cube 通过减少开发工作、时间和成本,让开发人员的生活更加轻松。该 IDE 涵盖了整个 STM32 MCU 产品组合。此外,STM32CubeMX 还允许使用图形化向导进行配置和生成 C 代码。FP-ATR-ASTRA1 软件包扩展了 STM32Cube 的功能,并可以直接安装到 STM32CubeMX IDE 中。

图 7 显示了 STM32CubeMX 的 Shell:导航(左侧和顶部),FP-ATR-ASTRA1 包配置(中间),及其架构(右侧)。FP-ATR-ASTRA1 包提供了三个用于定制的选项卡:[Platform Settings]、[Parameter Settings] 和 [ASTRA ENGINE]。

Graphical software configuration using the STMicroelectronics STM32CubeMX tool (click to enlarge)
图 7:使用 STM32CubeMX 工具的图形化软件配置:导航(左侧和顶部)、FP-ATR-ASTRA1 包配置(中间)及其架构(右侧)。(图片来源:STMicroelectronics)


在配置好所有设置后,可通过按下 <Generate Code> 按钮从 STM32CubeMX 生成代码。之后,可以通过打开所需的 IDE 来定制、编译固件代码并在电路板上闪写。

生成的源代码在硬件模块和功能方面具有模块化架构。硬件模块管理是通过特定的定义 (USE_GNSS) 来识别的。函数在不同的文件中进行管理,例如系统初始化、状态机配置或数据管理。

尽管文件树非常复杂,但在用例的应用配置中仅涉及几个文件:

  • App_astra.c/.h
    此主文件为入口点,它在 MX_Astra_Init() 中调用初始化函数(清单 1)


MX_Astra_Init() function is used for the system initialization
清单 1:此 MX_Astra_Init() 函数用于系统初始化。(清单来源:STMicroelectronics)

  • astra_confmng.c/.h
    此板配置管理器包含了供用户选择的变量,以启用/禁用每个硬件模块及用例的实现和配置。
  • astra_datamng.c/.h
    在此文件中,从传感器和其他输入收集的数据存储在 RAM 中。它们已做好操作准备,例如,对数据运行特定的算法。
  • astra_sysmng.c/.h
    在这里实现与系统有关的功能。主要功能包括命令行界面、按钮回调、算法、led、资产跟踪用例管理和定时器管理。
  • SM_App.c/.h
    这些文件包含状态机的配置结构。

总结

资产跟踪应用的开发是一个复杂的多步骤过程,但多功能 STEVAL-ASTRA1B 开发平台简化了这项任务。由于板载了所有必要的硬件和软件,它提供了一种快速、简单的方法,在网络界面或通过移动设备 App 来可视化无线应答器记录的数据。如上所述,开发人员只需使用灵活的配置工具,无需代码编程便能根据其跟踪或监测应用定制此无线数据记录器,或者也可以使用自动代码生成器。

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能量采集和EFR32xG22E开发套件 般配!

关键词: 能量采集

问:什么是能量采集?它如何与 EFR32xG22E 套件配合使用?

能量采集(Energy Harvesting) 是指从环境中的各种能源(如光、运动或热量)中收集能量,再经过AC/DC或者DC/DC调理电路形成电流为设备供电,或者把电能储存到能量储存单元中备用。

Silicon Labs 的 EFR32xG22E 开发套件专为超低功耗运行而设计,非常适合在没有电池的情况下,仅依赖采集到的能量运行。

A close-up of a circuit board

AI-generated content may be incorrect.

能量采集 EFR32xG22E 开发套件 (xG22-EK2710A)

该套件在大部分时间内处于深度睡眠模式(如 EM2 或 EM4),只在需要执行任务时才唤醒,任务完成后立即返回睡眠状态,从而最大限度地节省能量。

有关EM2和EM4能量模式的更多信息,请参阅:

在使用 EFR32xG22E Explorer Kit 进行能量采集应用时,哪些能量模式最适合?

A diagram of a device

AI-generated content may be incorrect.


EFR32xG22E 开发套件之一 (双收集器, Dual Harvester Shield) :基本装置,配备锂电容器和单个光伏电池

EFR32xG22E 能量采集探索套件用户指南

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了解CAN总线通信可以从这几个方面入手

关键词: 通信

问:CAN总线通信协议

CAN代表控制器局域网。这类通信应用于多种系统内部,最常见的是汽车领域。这些系统通常由有线控制器(微处理器/微控制器)组成,彼此之间进行通信。虽然存在支持无线通信的协议和方法,但有线方式更为普遍。与SPI、I2C、USB等类似格式不同,CAN总线采用截然不同的数据通信格式。CAN总线基于差分电压电平工作:

使用两条同步传输数据的通信线缆。分别称为CAN高(Hi)和CAN低(Lo),具有不同电压电平,由各控制器(称为CAN节点)解析。CAN高通常测量值为2.5V至3.75V,而CAN低为2.5V至1.25V。 当两条线均为 2.5V时,信号称为”隐性”,对应二进制值1。当CAN高达3.75V且CAN低至1.25V时,信号称为”显性”,对应二进制值0。从数字逻辑角度看(0为低电平,1为高电平),这种设定可能显得反常,但该协议优先识别0值而非1值。因此驱动逻辑与常规数字逻辑解读相反。

基础接线图

02_00

该协议的接线方式具有独特特性。相比单线协议,CAN总线的优势在于节点断开时不影响其他节点运行。若某节点的CAN高或CAN低线路切断,系统仍能向其他节点传输数据。某些系统在主线路故障时可沿单线传输数据,但这取决于厂商(并非所有系统都能在CAN高或CAN低线路故障时工作)。线路切断会降低系统性能,因为120欧姆电阻具有双重作用。首先提供高低电平差分,同时为高频系统匹配阻抗。**该协议在差分电压下运行最佳。**双绞线也具备双重功能。其一,可阻挡外部电磁干扰。其二,有助于解决协议高速传输时的电磁干扰问题。

注意这里没有其他线路,这意味着数据包(消息)会同时发送给所有节点。CAN消息数据帧中没有”地址”,但数据帧内设有方法来确定每个节点接受或拒绝哪些信息,同时通过用户定义的特定消息实现优先级区分。数据必须设置特定比特位以避免与其他消息冲突,因此优先级是CAN总线解决该问题的关键。

CAN 总线数据格式相关文章

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演示:有板有真相 这3种电流防倒灌方案各有优劣!

重点产品推荐

关键词:电流防倒灌,电路保护,电源

电路保护是保障电子系统安全的重要措施,通过预防或限制过流、过压、过温、短路等异常情况,避免设备损坏、火灾或触电风险。之前通用电路抄作业就曾分享过几种过压保护电路。

本期通用电路抄作业,我们来讲讲另外一种电路保护——电流防倒灌。

欢迎到B站观看相关视频

首先,什么是电流倒灌,以及什么时候会出现电流倒灌呢?

正如字面意思一样,电流倒灌就是电流从负载或者次级电路反向流入电源、初级电路或者其他不应该受电的部分。很多电路都可能存在这种产生反向电流的情况,比如,最常见的电池充电,充电完成之后,如果没有断开连接,电池可能会向充电器反向放电;还有如果系统同时连接了主电源和备用电池,当主电源断电、或者电压低于电池电压时,电池电流可能反向流入主电源电路。此外,电机、电感等感性负载,断电瞬间会产生反向电动势,也可能形成反向电流。

根据电路中的电流大小、效率、成本等,防倒灌的方式有很多种,本期我们就为大家分享3种防倒灌方案。

我们以移动设备充电为例,看看它的防倒灌方案该如何设计。现在的移动设备存在多种供电方式,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。

第一种情况,电源适配器供电时,可以使用防反接二极管,这是电路最简单,性价比最高的方案。电路原理是这样的:

电源适配器独立5V输入到J3经过0欧姆短路保护电阻R13,点亮led指示灯D4,经过10uF陶瓷滤波电容C5降低电源纹波后,经过防反接二极管到达10uF滤波电容C6后,为后端负载供电。当负载端产生电流之后,二极管截止不导通,起到防倒灌的作用。这种方案的缺点是二极管压降大,电流大导致发热增加,导致产品温升导致产品不稳定。

第二种,TYPE-C供电时,使用mos管作为电子开关,通过控制mos管的导通状态阻断反向电流。

具体的电路是这样的,TYPE-C独立5v输入经过Pmos管AO3401A,此时电源适配器没有接入,所以A点为0V,经过电阻R2的1k电阻接到Q1的栅极,为了确保Q1在0V稳定导通,还增加了电阻R1的10k电阻拉到GND。这个时候,电流流过Q1到达10uF滤波电容C6后,为后端负载供电。如果后级负载产生电流之后,Q1截止,无电流流过Q1。

关于mos管,得捷上有超多种mos管,并且提供了各种参数,方便我们根据自己的电路需求,选择出合适的mos管。

这个方案的优点是压降低,内阻低,发热小,近似理想二极管,性价比高,但外围电路相比二极管电路多。

第三种,采用电池独立供电时,电池电源4.2V,连接U1理想二极管LM66100DCK输入引脚,由于VOUT输出受控于CE使能引脚。当 CE 引脚电压高于输入电压时,LM66100内部PMOS截止,关闭输出。当 CE 引脚电压比较低时,内部PMOS导通输出。

那我们看一下,CE引脚连接1k电阻R4连接到VOUT端C点,稳压二极管D2保护引脚CE,不被引入高压或者静电打坏。其他2组电源适配器和TYPE-C没有接入,所以C点电位为0V,这样CE为0V,LM66100就会工作,输出电压经过10uF电容C2二次滤波为后端负载供电。

LM66100 还具有反极性保护 (RPP) 功能,该功能可以保护器件不受误接线输入的影响,例如电池装反。

像LM66100DCK这样的理想二极管有很多,比如ADI的MAX40200,onsemi的NCV68061等等。

使用理想二极管的方案的优点是保护全面,压降低,内阻低,发热小,就是价格稍贵。

刚刚我们分析的是三种供电单独接入时的情况,那当三种供电同时接入时,如果能够做到防倒灌呢?这里,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,为什么是这样子呢?让我们来分析一下:

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使能引脚,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使能引脚,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。

我们将上面的原理图做成了电路板,一起来看下防倒灌的工作情况吧。

实验演示:链接: https://pan.baidu.com/s/1Oq2wMKYMw-UiOprmZASl9A?pwd=cxk4 提取码: cxk4

好的,对于防倒灌电路的原理分析和实际效果演示,就到这里了。希望今天的分享可以为大家设计的电路保驾护航。

小编的话:

本期每月答题抽奖通关密码:3种方式实现电流防倒灌:二极管/MOS管/理想二极管

正如文章所介绍的,防倒灌电路是电源设计中的“单向阀”,确保电流单向流动,保障系统安全、效率和稳定性。其方案实现要根据电流大小、效率要求、成本预算选择方案,重点优化器件参数、散热及控制逻辑。简言之,要选对器件、控准时序、算准损耗、留足保护冗余。您在电源中防倒灌电路的设计和优化有哪些经验或疑问?欢迎留言,和DigiKey的朋友们一起分享交流!

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