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关键词：传感器，工作原理，规格，位置检测，手势操控

触摸传感器是一种能够检测和响应触摸、手势或压力的器件，被广泛应用于许多不同的领域，这些传感器使用不同的技术来识别和记录设备与用户之间的交互。运用触摸传感器的触摸屏幕是智能手机和平板的主要输入方式，允许用户通过触摸和手势来进行操作，如点击、滑动和缩放。

触摸屏幕在桌面电脑和笔记本电脑中也越来越常见，提供更直观和交互性强的使用体验。此外，触摸技术也被用于展示屏幕、多媒体自助服务系统和公共场所，使用户能够轻松地检索信息、地图导航或进行交互式展示。

另一方面，触摸屏幕在手机游戏、平板游戏和其他电子游戏中提供了直观的控制方式。触摸技术也被用于医疗设备，如医疗信息系统、手术室设备和患者监测设备，提高了应用的易用性。触摸屏幕在教育领域也有广泛的应用，例如交互式白板和触摸式笔记本电脑，使教学更具交互性。触摸技术在ATM取款机上可用于简化操作，提供更直观的用户接口。

触摸传感器的类型与产品特性

目前市面上的触摸传感器类型相当多样，并各自具有其产品特性，常见的触摸传感器包括电阻式、电容式、红外线、超声波、光学式、悬浮式等，可适用于各种不同的应用需求。

电阻式触摸传感器

电阻式触摸传感器使用两层电导膜之间的电阻变化来检测触摸点，两层电导膜分别位于触摸面板的上下两层，当触摸屏幕上的两层电导膜接触时，触摸位置的电阻会改变，从而被检测出触摸位置，其广泛应用于各种电子设备，但比较少见于现代智能手机和平板电脑。

电阻式触摸传感器对压力敏感，它的触摸性是基于物理上的触摸压力，通常需要一定程度的物理按压。一些现代电阻式触摸传感器能够支持多点触摸，使用户能够同时进行多点触摸操作。

电阻式触摸传感器通常能够提供相对高的精确度，特别是在单点触摸时，其结构相对简单，通常由两层玻璃或薄膜材料组成。由于触摸位置是基于物理压力检测的，电阻式触摸传感器对表面污染的影响相对较小，相较于一些其他触摸技术，电阻式触摸传感器的制造成本相对较低。

由于触摸位置是通过物理接触而非导电性来检测的，因此电阻式触摸传感器不易受到导电性物体的干扰。电阻式触摸传感器可以使用不透明材料，因此可以安装在较厚或不透明的表面上，且通常不需要大量电力，因此能耗较低。

电容式触摸传感器

电容式触摸传感器是一种利用电容变化来检测触摸的技术，利用触摸点引起的电容变化，可分为表面电容式和投影电容式，它主要由触摸面板上的一个或多个电容传感区域组成，是应用在手机、平板电脑、电脑屏幕等设备上的主流技术。

电容式触摸传感器不需要实际的物理按压，使用者可以通过轻轻接触到触摸面板即可进行操作，多数电容式触摸传感器能够支持多点触摸，使得用户可以同时使用多个手指进行各种手势操作。

电容式触摸传感器通常具有较高的灵敏度，能够快速、准确地感知触摸位置。由于高灵敏度，电容式触摸传感器适用于手写和触控笔的操作，使得在相应设备上进行书写和绘画成为可能，并能够识别不同手势，如滑动、缩放、旋转等，提供更丰富的操作体验。电容式触摸传感器可以制作成透明的形式，因此能够应用在透明或半透明的表面上，增加设计的灵活性。

由于其无机械结构、透明性和轻薄特性，电容式触摸传感器有助于设备的轻薄化设计，并对于表面污染的敏感度相对较低，通常比一些机械式触摸技术更为耐用和稳定，在未被触摸时，电容式触摸传感器的功耗通常较低，有助于节省电能。尽管制造成本有所下降，但电容式触摸传感器在一些特定应用中仍可能相对昂贵。

红外触摸传感器

红外触摸传感器是一种使用红外线技术来检测触摸位置的触摸技术，它主要基于发射和接收红外线的原理，使用红外发射器和接收器的网格来检测触摸位置，通常应用于大型显示屏幕和交互式数字广告牌等商业和教育展示场合。

红外触摸传感器无需实际的物理触摸，用户通过手指或其他物体在红外传感区域内的位置即可进行操作。一些红外触摸系统能够支持多点触摸，使得同时使用多个手指进行各种手势操作成为可能。

红外触摸传感器通常拥有较高的灵敏度，能够快速、精确地检测触摸位置。由于无需实际的物理触摸，红外触摸传感器对于表面的材质和形状的适应性相对较强，且红外触摸传感器受到环境光的影响较小，不容易受到周围环境的干扰。

红外触摸传感器的结构相对简单，通常包含发射红外线的发射器和检测红外线的接收器。红外触摸传感器可以制作成透明的形式，因此能够应用在透明或半透明的表面上，增加设计的灵活性。

红外触摸传感器适用于大型显示屏幕，如数字广告牌、交互式投影墙等。由于无机械结构，红外触摸传感器对于表面污染的敏感度相对较低，且红外触摸传感器通常比一些机械式触摸技术更为耐用和稳定。红外触摸传感器的制造成本通常相对较低，尤其是在大型显示屏幕上的应用。

超声波触摸传感器

超声波触摸传感器是一种使用超声波技术来检测触摸位置的触摸技术，它通常使用超声波传感器阵列，超声波在玻璃表面传播，当触摸发生时，超声波被阻挡，可藉由检测超声波的反射或传播时间来确定触摸位置，这种技术常见于大型触摸屏幕。

超声波触摸传感器无需实际的物理触摸，用户通过手指或其他物体在超声波传感区域内的位置即可进行操作。一些超声波触摸系统能够支持多点触摸，允许同时使用多个手指进行各种手势操作。超声波触摸传感器通常提供相对高的触摸定位精度，能够准确检测触摸位置，且对于环境光和其他干扰相对不敏感，使得在各种环境中都能稳定运作。

超声波触摸传感器可以应用在各种形状和材料的表面上，具有一定的灵活性。超声波触摸传感器可以制作成透明的形式，因此能够应用在透明或半透明的表面上，增加设计的灵活性。

超声波技术能够实现远距离传感，不限于触摸表面的直接接触，这使得一些特殊应用场景中的操作更加灵活。由于无需实际触摸，超声波触摸传感器对表面污染的敏感度相对较低。由于对环境干扰的抵抗力较强，超声波触摸传感器适合应用在需要稳定性能的户外或具有较大环境干扰的场景。超声波触摸传感器的制造成本通常相对较低，尤其在大型触摸应用场景中。

光学式触摸传感器

光学式触摸传感器是一种使用光学技术来检测触摸的触摸技术。这类传感器通常使用光学传感器、摄像头或红外线光源，来检测物体在触摸区域上的位置。使用LED照明和摄像头检测触摸点，广泛应用于交互式展示和大型触摸系统。

光学式触摸传感器无需实际的物理触摸，用户通过手指或其他物体在触摸区域内的位置即可进行操作。大多数光学式触摸系统能够支持多点触摸，允许同时使用多个手指进行各种手势操作，且通常拥有较高的触摸定位精度，能够准确检测触摸位置。由于高精度，光学式触摸传感器适用于手写和触控笔的操作，使得在相应设备上进行书写和绘画成为可能。

光学式触摸传感器对于表面的材质和形状的适应性相对较强，其结构相对简单，通常包含光学传感器和相应的信号处理器件。光学式触摸传感器可以制作成透明的形式，因此能够应用在透明或半透明的表面上，增加设计的灵活性。由于无需实际触摸，光学式触摸传感器对表面污染的敏感度相对较低。

光学式触摸传感器适用于大尺寸的显示屏幕，如电脑屏幕、电视和数字广告牌。光学式触摸传感器通常具有较快的响应时间，能够实时反映触摸操作。光学式触摸传感器对环境光和其他光源的干扰相对较小，能够在不同环境下稳定运作。

悬浮式触摸传感器

悬浮式触摸传感器是一种无需实际触摸屏幕表面，而是通过悬浮的手势或空中的动作来操控的触摸技术，不需要实际触碰到屏幕，应用于特殊环境和展示，这种技术使得使用者可以在无需接触物理表面的情况下进行操作，只需通过手势或动作，使用者可以通过手势，如挥动、指向、缩放手势等，来控制悬浮式触摸系统。

一些悬浮式触摸技术支持多点悬浮，即同时追踪和解释多个悬浮手势。悬浮式触摸传感器有时可以实现三维操控，使得使用者能够在空间中进行更自由的操作。由于无需实际触摸，悬浮式触摸技术可适用于特殊环境，如戴着手套、手指潮湿、或者需要保持清洁的应用场景。

悬浮式触摸技术可以扩展交互的范围，使得操作更灵活，特别适用于大型交互显示屏幕。传感器可以灵活地安装在设备周围，无需直接安装在显示屏幕上，提供更多设计的可能性。悬浮式触摸技术可应用于虚拟现实（VR）和扩增现实（AR）设备，增强用户的交互体验。

选择和设计触摸传感器时应考虑的要素

在选择和设计触摸传感器时，需要考虑多种因素以确保最佳的性能和适应特定应用，必须了解具体的应用需求，例如是否需要多点触摸、抗污染能力、耐环境干扰等，这将有助于确定最适合的触摸技术。

在设计时应根据应用需求选择适当的触摸技术，如电容式、电阻式、光学式、悬浮式等。不同技术有各自的优势和限制，需要综合考虑。此外，还需考虑触摸传感器的耐用性，特别是对于长时间使用和大量操作的场景，稳定性和可靠性是确保触摸系统正常运作的重要考虑。

此外，还应该根据应用需要确定触摸系统的精确度和灵敏度，一些应用可能需要高精确度，而其他应用可能更注重灵敏度。触摸系统的反应时间是影响使用者体验的关键因素，选择具有较快反应时间的触摸技术，可确保实时的交互体验。

另一方面，还要考虑触摸系统在不同环境条件下的表现，例如室内或室外、湿度、温度和光线条件，选择能够在各种环境下稳定操作的触摸技术。当然还要考虑制造和集成触摸传感器的成本，有时较简单的技术可能成本更低，但在某些应用中则可能无法满足需求。

触摸传感器的设计应具有灵活性，以适应不同形状和大小的显示屏幕，以及整合到各种设备和应用中。在选择和设计之后，应进行充分的测试和验证，以确保触摸系统满足预期的性能和质量标准。

总体来说，触摸传感器的应用范围广泛，而不同的类型则适用于不同的场景和需求，触摸传感器的选择和设计应该是一个综合考虑各种因素的过程，以满足特定应用的需求，同时提供稳定、精确且良好的使用者体验。

触摸传感器在设计上所面临的问题与解决方案

在触摸传感器应用中，可能会面临一些常见的问题，这些问题可能影响到性能、精确度和用户体验。像是当使用者同时使用多个手指进行操作时，可能发生多点触摸辨识不准确的情况。此时应更新触摸驱动程序或固件，以提高多点触摸的辨识精确度，并优化触摸传感器的硬件和软件，以确保对多点触摸的支持。

漂移是触摸系统中常见的问题，这是指触摸系统在没有实际触摸时仍然产生信号，可能导致误触发，因此需要进行定期的校准，以确保触摸系统的准确度，并使用高质量的触摸传感器和电子器件，以减少漂移的可能性。

表面污染（如灰尘、油脂等）也可能影响到触摸传感器的性能，因此需要定期清洁触摸表面，必须使用防污染的材料或涂层，以提高抗污染性能。此外，强光线或阴影可能对光学式触摸传感器产生干扰，需要调整环境光的参数，并使用具有抗光线干扰功能的传感器，光学式传感器也可以搭配适当的软件处理以降低干扰。

触摸面板可能因为物理损坏（如划伤或碎裂）而失去功能，最好使用强度较高的材料，如强化玻璃，以减少损坏的可能性，定期检查并更换损坏的触摸面板。

另一方面，用户体验也可能受到触摸系统反应时间较长的影响，因此需要优化触摸传感器的驱动程序和软件，以提高反应速度，并确保硬件和软件的协同工作，以减少延迟。

因此，定期的维护、更新软件和固件、选用高质量的硬件器件等方法，都可以帮助解决和预防触摸传感器应用中可能遇到的问题。

类型	应用特性
电阻式	电阻式触摸传感器成本较低，但在使用上有一些限制，例如不能实现真正的无压触摸、不支持触控笔等。
电容式	电容式触摸传感器的成本较高，但由于其高灵敏度、多点触摸和支持手写等特点，成为现代设备中最常见和广泛应用的触摸技术之一。
红外线	红外触摸传感器具有不需实际触摸、多点触摸、高灵敏度等优势，特别适合大型触摸应用场景，如教育、演示、商业展示等。
超声波	超声波触摸传感器因其无需实际触摸、高精度、抗环境干扰等优势，适用于各种特殊应用场景，如远距传感、户外触摸、大型显示屏幕等。
光学式	光学式触摸传感器由于其无需实际触摸、多点触摸、高精度等优势，被广泛应用于许多设备，包括智能手机、平板电脑、电脑屏幕等。
悬浮式	悬浮式触摸技术提供了独特的操作体验，较不受到环境与空间的限制，但它也可能面临手势解释的复杂性和需要更高计算能力的挑战。

结语

触摸传感器已经广泛地使用于各种电子产品的操作接口之中，便于人类快速、直觉地操作电子产品。不同技术类型的触摸传感器具有不同的特性与优势，成本、耐用性也有各自的差异，您可依据应用的实际需求来选择合适的触摸传感器。

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小编的话

正确认识和选择触摸传感器进行设计可以提升用户体验、增强产品竞争力、提高设计灵活性、优化产品性能以及降低成本与风险。这对于电子产品设计师来说至关重要，有助于我们创造出更加优秀、实用的产品。相信通过这篇文章的梳理，我们对于主流的几种触摸传感器有了更为清晰的认识。您是否正在进行和触摸传感器有关的设计？您对相关传感器的特性和选型有哪些经验或问题？欢迎留言，分享交流！

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关键词: 网络, 以太网, 工作原理, 工业以太网，10BASE-T1L，MAC+PHY收发器

问：10BASE-T1L的优势在哪里？

IEEE 802.3cg™-2019标准用于规范管理10BASE-T1L连接。这个单对以太网(SPE)媒介标准可实现每秒10兆比特的通信速度，并支持通过长达1 km的单条双绞线提供电源和传输数据。

1. 各种协议比较

下表将10BASE-T1L与当前使用的有线技术进行了比较。

当然10BASE-T1L也不是完全完美的，10BASE-T1L也留下了安全隐患。通过加密设备ID进行的设备安全认证，数据传输加密，设置阻止外部实体访问安全设备的防火墙，可以大幅降低风险。

2. 10BASE-T1L 相关 MAC+PHY 收发器

• 什么是MAC和PHY？

一些10BASE-T1L收发器集成了MAC与PHY两个功能。

比如，ADI 的ADIN1110 是一款面向工业以太网应用的超低功耗单端口10BASE-T1L收发器，符合IEEE^® 802.3cg-2019^™以太网标准，支持长程10 Mb/s单对以太网 (SPE)应用。 ADIN1110  集成了MAC与PHY两个功能, 可通过串行外设接口 (SPI) 与MCU相连。

留意，一些10BASE-T1L收发器只包含PHY功能

比如，ADI 的ADIN1100 , ADIN1200 和ADIN1300。这就需要MCU带有MAC功能，PHY芯片与MCU通过MII/RMII/RGMII接口相连。

更多10BASE-T1L相关技术内容, 请参考下面帖子：

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关键词: 电源管理, 工作原理, 正负电压轨

问：如何从单输出电源获得正、负电压轨

假设我们有一个运算放大器电路，需要 +/-12 VDC电压轨。当我们所拥有的只是如图1所示的可变24VDC电源时，我们如何提供互补输出?

在你说做不到之前，先考虑一下电源是如何构造的。台式电源，如B&K Precision 的1550 是专为 浮动输出。在理想的情况下，地面和黑色和红色直流输出之间没有电气连接。这样的电源就像一个电池，我们可以自由地以任何我们选择的方式连接端子。

技术贴士 : 直流电源和电池之间的类比是不完整的。与电池不同，通用型直流电源不会接受反向充电电流。很多电源都有反向电压(二极管)保护。有些电源将输出电压箝位到内部直流导轨上。在极端情况下，反向电流会造成不可逆的电源损坏。

由于我们的电源完全能够提供浮动的24VDC，因此所需的分路 +/-12VDC是一个参考问题。我们可以使用电阻来提供虚拟地; 同样，要理解电源输出是浮动的。中心抽头解决方案如图2所示，同时还有一个稍微不平衡的负载。输出相当好地平衡，电压轨相对于地为12.5和 -11.5VDC。

限制

这种技术有一些严重的局限性。最重要的限制是负载的正、负电流需求之间的平衡。这对电阻的选择有重要的影响。例如，如果负载完全平衡，正负负载绘制相同的电流，则中心抽头电阻可能具有高值，例如10kΩ 。另一方面，如果存在很大的失配，则抽头电阻的值必须很低。事实上，为了保持电压平衡，可能需要“燃烧”大量的能量。

一些台式可调电源电应用示例，请参考下面帖子

如何从单输出电源获得正、负电压轨

结论

虽然这种方法在紧要关头起作用，但我们花更多的精力来平衡轨道，而不是为负载提供动力。因此，该技术在低功耗电路中的适用性有限。

话虽如此，这是对电路理论的一次很好的回顾。这扩展了我们对浮动电源的理解。这也回答了一个古老的问题:

我什么时候需要使用节点分析?

更多台式电源相关技术内容, 请参考下面帖子：

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• 适用于测试电源的专用负载 
• 2 级和 II 类电源差异 
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作者：Alan Yang

关键词：SiC，SiC MOSFET，电源模块，功率半导体

什么是碳化硅（SiC）MOSFET？

硅碳化物（SiC）MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是使用碳化硅作为半导体材料而非传统硅的功率半导体器件。

这些晶体管具有更高的阻断电压、更好的热导率、更低的on-state电阻，并且击穿强度约比常规硅MOSFET大10倍。由于减少的开关损耗，它们提供了高效率，并实现了高功率密度。相比传统的基于硅的MOSFET，它们具有多个优势。

碳化硅（SiC）MOSFET的优势与益处

一般来说，碳化硅（SiC）MOSFET具有一下的特性，优势和益处：

特性	优势	益处
低电容	优越的栅极（gate oxide）可靠性	最高效率，减少冷却需求
开关损耗不随温度变化	一流的开关和导通损耗	更长的使用寿命和更高的可靠性
内置二极管具有低反向恢复电荷	兼容IGBT驱动（+18 V）	更高频率操作
无阈值 on-state 特性	阈值电压，Vth > 4 V	降低系统成本
	短路和雪崩耐受性	增加功率密度
		减少系统复杂性
		设计和实施容易

SiC MOSFET的特性：

1.器件结构和特性： 与600V-900V硅MOSFET相比，SiC MOSFET具有更小的芯片面积（可安装在紧凑的封装中）和其体二极管的超低恢复损耗。SiC器件不需要导电调制来实现低导通电阻，因为它们具有比硅器件低得多的漂移层电阻。MOSFET原则上不会产生尾电流。因此，SiC MOSFET的开关损耗比IGBT低得多，这使得更高的开关频率、更小的无源器件以及更小且更便宜的冷却系统成为可能。

2. 导通电阻R_DSon的温度稳定性： SiC MOSFET的导通电阻（R_DSon）包括诸如通道电阻（R_CH）、JFET电阻（R_J）和漂移区电阻（R_DRIFT）等电阻元素，每个元素具有不同的温度系数。在较低的V_GS下，R_CH占主导地位并具有负温度系数，而在较高的V_GS下，R_J和R_DRIFT变得突出并具有正温度系数。V_GS大于13V表现出正温度系数，影响并联器件的电流分配。导通电阻的温度依赖性随击穿电压和器件类型而变化；例如，1200V器件由于漂移层电阻增加而具有较高的系数。在高温下，导通电阻增加以限制饱和电流，从而提高器件的短路坚固性。

3.阈值电压容差： MOSFET的阈值电压（V_th），通常在2到4伏之间，对于安全操作至关重要。阈值电压容差，即最小和最大V_th之间的范围，是对称开关操作的关键，这对于并联SiC MOSFET操作至关重要。较低的V_th变化在开关过程中减少应力，增强性能和寿命。随着温度的升高，V_th通常会降低，因此需要进行彻底的设计容差分析以确保安全开关并避免寄生开启事件。

4. DESAT保护： DESAT保护是一种用于IGBT的过流检测方法；它在集电极电流全流动时检测集电极-发射极电压上升，显然这会对效率产生负面影响，最坏情况下可能导致IGBT失效。SiC MOSFET可能会遇到类似情况，即在最大I_D流动时V_DS上升。如果在开启期间最大V_GS过低，或栅极驱动开启边缘过慢，或存在短路或过载情况，这种不良情况可能会发生。在全I_D存在的情况下，R_DS会增加，导致V_DS意外但缓慢上升。失饱和期间，SiC MOSFET的V_DS响应缓慢，允许通过增加导通电阻的高漏电流。这种延迟可能导致漏电流达到额定脉冲电流的10-20倍，然后V_DS响应，这可能在故障识别之前的许多开关周期中引起高频电力转换器的问题。

5. 栅极电荷比： 动态特性决定了器件的开关性能。这些参数中的许多高度依赖于测量条件。在引入快速开关时，考虑瞬态对杂散和器件本体电容的影响。栅源电容（C_gs）影响延迟时间和di/dt，而栅漏电容（C_gd）影响dv/dt。漏源电容（C_ds）影响dv/dt而不影响延迟时间和di/dt。

栅极电荷参数（Q_G、Q_GS、Q_GD）对于确定开关性能更有用，较低的Q_G减少了栅极驱动损耗。关注栅极电荷数据而非电容以进行准确的性能评估。确保Q_GD与Q_GS的比率低以获得稳定的性能。在选择硬开关应用的器件时，Q_GD和R_DSon将更好地指示器件的优值。对于软开关转换器，Qoss与QGD和R_DSon一起将更好地指示器件的适用性。

6.栅极驱动电压： 本节讨论栅极驱动电压对SiC MOSFET静态和动态损耗的影响。高 on-state 状态V_GS对于适当的通道反转、低 on-state 状态损耗和快速开关是必要的，而较低的V_GS减少了栅氧化物应力并提高了可靠性。

在优化栅极驱动电压时，考虑R_DSon的温度行为。在13V以下，随着温度的升高漏电流增加，因此V_GS应保持在13V以上。器件可以在高于15V的V_GS下驱动，以改善 on-state 状态行为。

选择合适的栅极电压对于平衡功率器件的电气性能和可靠性至关重要。加速应力测试有助于评估V_GS对阈值电压和栅氧化物可靠性的影响，特别是在高温下。

1. 为什么碳化硅 (SiC) 更强壮？

下面的研究结果来源于onsemi。onsemi通过对碳化硅（planer SiC）和硅（Si）的栅极氧化层，不断充电直到损坏的方式（Charge to Failure）（Q_BD），来比较栅极氧化层的质量。

如下所示，相同厚度的碳化硅（planer SiC）和硅（Si）的栅极氧化层，在击穿和寿命方面对比。

在室温下，通过正向偏置栅极施加5 mA/cm²电流时，碳化硅（SiC）NMOS电容器、1200V 40 mΩ碳化硅MOSFET以及硅MOSFET产品的QBD测量结果。on semi碳化硅（planer SiC），在相同名义栅极氧化层厚度下，QBD性能比硅（Si）高出50倍。（研究结果来源于onsemi）

1. 使用碳化硅 (SiC)到底可以减少节省多少体积？

我们结合一个实例，碳化硅 (SiC) 在电源应用中，究竟能节省多少体积。

电池储能系统 (ESS) 结构示意图：

图5. 电池储能系统 (ESS) 结构示意图 (图片来源于 Infineon)

碳化硅 (SiC) 在能源存储系统 (ESS) 中的价值，更小的体积和重量减轻，从而获得更大的功率密度，从而提高了系统效率。同时，由于在高电流和高温条件下能够提高系统效率，减少系统体积和重量，从而降低每瓦的成本。

• 下图对比一个使用SiC MOSFET电源模块与普通电源模块，大小尺寸差异：

	普通电源模块	SiC MOSFET电源模块
厂家	MEAN WELL	Infineon
型号	CSP-3000-400	基于Infineon SiC MOSFET IPW60R017C7与IPU95R3K7P7 的电源方案
参数	输入·：180 ~ 264 VAC 输出：400 VDC 功率：3000W	输入：176 VAC – 265 VAC 输出：400 VDC 功率：3300W （来源于Infineon方案）
尺寸	278.0mm x 177.8mm x 63.5mm 体积：3139 立方厘米	208mm x 89mm x40mm 体积：740立方厘米

我们可以看出使用SiC MOSFET技术后，体积缩小了很多。

当然，不是所有应用都追求更小体积的，还有成本，研发周期等多种因素的考量。MEAN WELL CSP-3000-400 也不是为了缩小体积而设计，同时有着别的优势，比如里面内置风扇从而有更好的散热效果，符合多种安全认证，适用性更强等等。我们这里只是举一个例子，比较说明SiC MOSFET对于电源模块在减小电源体积上的帮助。

• SiC MOSFET电源模块方案

核心器件：

• Infineon IPW60R017C7  CoolSiC™ N 通道 600 V 109A 446W

• Infineon IPU95R3K7P7   N 通道 950 V 2A

• Infineon 2EDF7275F 栅极驱动器, 半桥
• Infineon ICE5QSBG 反激式AC-DC转换器

如何加速碳化硅 (SiC)的研发

碳化硅 (SiC)在实际应用过程中，如何充分发挥碳化硅的优势，减少开发周期？

分享一个Microchip可配置碳化硅方案实例：

5.1 相关硬件

(A) 2ASC – 12A1HP

(B) 62CA1 转接板

(C) FF6MR12KM1 模块

(D) VDs 探头, I Vs 探头,

(F) 电流探头,

(G) 电感

其中关键芯片：

• Infineon的 FF6MR12KM1HHPSA1 SiC MOSFET 1200V, 180A，低开关损耗

• Microchip 2ASC-12A1HP, 1200V双通道数字栅极驱动器

  

• Microchip的2ASC-17A1HP, 1700v, 20A 双通道数字栅极驱动器

5.2 可配置有什么好处？

对于传统大功率驱动，传统的模拟驱动器，当快速关断时，一切正常。当关断速度变慢，由于MOSFET一些寄生参数就可能代理额外的风险，过压，噪声，甚至短路。

Microchip可配置碳化硅方案，可以方便的在关断过程中设置台阶。

下图对比了传统模拟驱动器和2ASC – 12A1HP第一代数字栅极驱动器以及2ASC – 12A2HP第二代数字栅极驱动器在正常操作和故障条件下的特性。

5.3 实验结果

我们可以看到，传统模拟关断的时候，尖峰高达752V，关断能量高达11.1mJ，并且波形震荡得非常厉害，从而导致比较低的开关效率。

使用Microchip 可配置碳化硅关断技术：

当0V，50ns，关断一次，电压尖峰缩小到744V, 关断能量缩小到9.9mJ，震荡也明显光滑了

当4.5V，650ns，关断一次，电压尖峰缩小到712V, 关断能量为16mJ，震荡也更光滑了

最后：

碳化硅（SiC）作为一种前沿的半导体材料，凭借其卓越的电气和物理特性，正在改变电力电子领域的格局。无论是在高效电源、节能储能系统，还是在电动汽车和工业应用中，SiC技术都展现出了巨大的潜力。通过理解和优化SiC器件的特性，例如导通电阻、阈值电压以及栅极驱动策略，工程师们可以更好地利用这一技术，设计出更高效、更紧凑且更可靠的电力系统。

随着技术的不断成熟和研发的持续深入，SiC的优势将进一步得到挖掘，为未来的电力转换与储能应用带来更多可能性。希望本文对SiC器件的分析和应用研究能够为读者在相关设计中提供有益的参考与指导。

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小编的话：

如文中所分析，SiC MOSFET具有高效能、高耐压、耐高温、小型化、轻量化以及高可靠性等显著优势，随着技术的不断成熟和成本的逐步降低，SiC MOSFET在新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网等领域具有广泛的应用前景。您是否正在进行SiC相关方案的开发？您对SiC器件特性有哪些见解或疑问？欢迎留言，分享交流！

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关键词：有机聚合物电容器，固态电解器件，导电聚合物

KEMET 是有机聚合物电容器技术的市场领导者。我们的有机电容器是固态电解器件，采用导电聚合物阴极，能够在广泛的应用中提供最佳性能，例如 (a) 计算机、电信和工业等通用应用；(b) 从自动驾驶到安全的恶劣环境汽车应用；(c) 高可靠性航空航天应用。

KEMET 的产品组合具有极低的 ESR、更高的高频电容保持率、更宽的尺寸范围和更长的寿命稳定性，通过创新和技术为设计人员提供支持。

产品特性

• 极低 ESR (4 – 100 mΩ)
• 大电容 (6.8 – 1500 μF)
• 外形扁平 (0.8 mm – 4.3 mm)
• 额定电压最高 75 V
• 105°C、125°C 和 150ºC 温度等级
• 浪涌抵抗力强
• 高纹波处理能力
• 100% 通过电气测试
• 最高输出电容（无偏置、干涸或温度影响）
• 最高体积效率技术
• 使用寿命长，采用无磨损机构（耐久性几乎超过所有硬件应用）
• 符合 RoHS 规范/无卤素

适用范围

• DC-DC 转换器（1 V 至 48 V）
• 保持电容（固态硬盘后备电源）
• 提供消费电子、工业、企业、电信、医疗、航空电子、汽车和军用系列

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作者：Jeff Smoot，CUI Devices 应用工程和运动控制部门副总裁

关键词： MEMS 麦克风，PDM 接口，I²S 接口

本文将详细讨论脉冲密度调制 (PDM) 和集成电路内置音频 (I²S) 两种数字接口，简介它们的独特特性以及在系统设计时的优缺点。工程师具体选择哪一种，将取决于对两种技术的研究，并要了解那种协议对于特定应用更适合。具体要考虑的几个关键因素包括：

• 音质
• 功耗
• 物料成本
• 设计的空间限制
• 硬件的运行环境

麦克风用在嵌入式系统中已经有很多年了。然而，自其诞生以来，由于家居、汽车和可穿戴设备中基于语音的应用范围不断扩大，MEMS 麦克风的市场使用率迅速增加。MEMS 麦克风不仅具有显著减少电路板空间、低功率要求和提高抗电噪声能力的优点，而且还具有更高的设计灵活性，有多种输出选择。模拟输出 MEMS 麦克风仍然是工程师们的一个选择，以及像脉冲密度调制 (PDM) 和集成电路内置音频 (I²S) 这样的数字输出亦是如此。

脉冲密度调制 (PDM) 概述

用于将模拟信号电压转换为经过单比特脉冲密度调制的数字流，PDM 信号更接近于纵波，而不是在音频中看到的典型横波。不过，它们是模拟信号的数字表示。

上面图 1 显示了高比特密度是如何随着模拟信号振幅的增加而增加的。因此，当代表模拟信号振幅的较低端时，数字信号在其低值上保持的时间更长。这创造了一个信号，既有数字信号的许多好处，也仍然与模拟信号直接相关。为了实现这一点，PDM 信号需要更高的采样率，超过 3 MHz，因为数字脉冲必须比所代表的模拟信号的振荡发生得更频繁。

与模拟信号相比，PDM 的数字性质使其对电噪声环境的适应性大大增强。当发生信号退化时，它还具有更高的位容错。然而，信号的高频性质导致了距离的限制，因为较长传输线路上的电容增加，可能导致不必要的衰减，从而导致音频质量下降。PDM 信号还需要由外部 DSP 或微控制器进行额外处理，并配备适当的编解码器，通过运行低通滤波器将 PDM 信号减采样或下采样到较低的采样率，从而使其可用于其他设备。其概念的简单性意味着 PDM 设备只需要两个信号，这使得它们的成本普遍较低，功率使用较少，占用的电路板较小。这些优势需要提供额外电路来实现，以处理来自 PDM 设备的信号。

集成电路内置音频 (I²S) 接口概述

I²S 是另一个流行的数字接口选择，最初出现在 20 世纪 80 年代中期，直到最近才在麦克风和其他小型设备中使用。I²S 和 PDM 都是双通道接口，但这是它们唯一相似之处。在比较 I²S 和 I2C 协议时，人们常常有一种假定的关系或混淆，但它们的名字纯粹是巧合。

与 PDM 不同，I²S 是一个完全的数字信号，意味着它不需要编码或解码。它是一种三线串行协议，具有时钟、数据和“字选择”线，其中“字选择”表示正在传输的数据所关联的右或左通道。虽然没有普遍要求的数据传输速度，但有一个最低速度，它取决于传输的数据及其精度。例如，如果音频采样率是行业标准的 44.1kHz，精度为 8 位，那么一个单声道需要的时钟速度至少为 352.8 kHz。对于立体声应用来说，这将是 705.6 kHz 时的两倍。精度的任何变化也会改变最小传输带宽。

采样频率 * 数据精度 * 通道数 = 带宽

44,100 Hz * 8 比特 * 2 通道 = 705,600 Hz

I²S 的一个主要优点是通过其内置波滤器来利用内部编解码器。PDM 需要一个外部编解码器来降低其采样率，而 I²S 的音频信号数据率在到达 DSP 时已经达到可接受的水平。这消除了整体设计中处理所捕获音频数据所需的额外组件，使得 I²S 非常适合用于自足式应用，以及需要节能的电池供电型操作之处。由于不需要额外的外部元件，在可穿戴设备等紧凑型设计中，节约成本和节省空间也可以成为关键因素。

在审视整个系统设计时，重要的是要注意是否已经具备了 DSP 能力。如果是这样，能够利用设计的内置 DSP 功能的 PDM 设备可能是一个更好的选择，而不是最终会消耗更多功率和资源的三条信号线的 I²S。

PDM 与 I²S 之比较

由于 PDM 具有更好的位容错和抗噪性，因此为音质优先的应用提供了一个有吸引力的选择。另一方面，I²S 也是一个可靠的选择，因为它易于安装，占用空间较小，且不需要外部组件处理什么，所以在空间限制或 BOM 成本问题上是一个可靠的选择。I²S 还可以在更远的距离上提供更高的信号质量，当麦克风和处理电路在 PCB 上不那么接近时，它是比 PDM 更好的选择。话虽如此，I²S 并不是专门为通过电缆或其他传输设备进行传输而设计的，因此不能将其推向极端，因为许多设备将没有合适的阻抗匹配。最后，将需进一步调查对应用、可用组件和预期数据速率的需求，以作出任何最终决定。

结语

MEMS 麦克风在一系列电子设备中使用得越来越多，选择一个合适的接口，无论是模拟还是数字的，对于在最终应用中实现最佳效果至关重要。CUI Devices 拥有广泛的 MEMS 麦克风产品组合，可满足不同音频系统要求。除了模拟接口单元外，各种 PDM 和 I²S 数字接口麦克风亦已成熟。

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关键词: 助焊剂，保护, 工作原理, 安装

问：助焊剂进入继电器时，会导致连接故障吗？

在助焊剂使用过程中，如果助焊剂进入继电器并粘附在连接头上，就会发生连接故障。此外，如果它粘附在继电器的驱动部分或电磁铁部分，可能会导致继电器故障。

说明：

原因

• 在耐焊剂型继电器的助焊剂涂层中，当助焊剂液位高于继电器底座和外壳的接合部分时，助焊剂就会进入继电器内部。渗入的助焊剂会因焊接的热量在继电器内部移动，并粘附在连接部分，从而导致连接故障。

• 在PCB上安装塑封型继电器时，如果继电器在安装过程中意外掉落，用于密封和粘合底座、外壳和端子的环氧树脂（粘合剂）可能会开裂，从而导致连接或继电器本身故障。

解决措施

• 在助焊剂使用过程中检查和控制液位。
• 不要使用掉落过的继电器。

更多继电器相关技术内容, 请参考下面帖子：

• 许多功率继电器用于PCB上的I/O输出。继电器之间的距离有限制吗？ 
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关键词: 传感器, 工作原理，反射器

问：光电传感器需要配备反射器吗？

经常被问到某些传感器（如 Banner Engineering的 DX80N9Q45LP）是否需要反射器才能工作。

光电传感器使用光来检测传感器视野内物体的存在或不存在。您的传感器是否需要反射器取决于您要购买的传感器类型。

光电传感器主要有三种类型：

• Through-Beam 传感器：Through-Beam传感器使用单独的发射器和接收器。发射器发出一束光直接传到接收器，通常形成一个常闭电路。如果光束被物体阻挡，电路将切换为常开电路。Through-Beam传感器可以检测较远距离的物体，但需要精确放置和对准以确保正常运行。这种类型的传感器可能无法检测透明物体。
• Retroreflective传感器：与Through-Beam传感器类似，这些传感器使用发射器和接收器来发送和检测光束，但发射器和接收器都在同一个单元内。为了正确检测物体，Retroreflective传感器需要在传感器正对面安装一个反射器。与Through-Beam传感器类似，这些传感器通常是常闭电路，当检测到物体时切换为常开电路。Retroreflective传感器的范围比Through-Beam传感器短，并且可能无法检测闪亮的物体，因为它们会像反射器一样反射光线。
• Diffused传感器：与Retroreflective传感器类似，Diffused传感器中的发射器和接收器也在同一个单元内。然而，它不是依靠反射器将光反射回传感器，而是使用物体本身。它们的电路通常与其他两种类型的传感器行为相同。因为它使用物体来返回光，Diffused传感器在三者中范围最短，并且可能无法检测反射面较少的物体。

回到我们上面的问题。我们现在知道，由于 DX80N9Q45LP 是一种Retroreflective传感器，它确实需要反射器才能正常工作。

更多传感器相关技术内容, 请参考下面帖子：

• 哪些应用需要环境光传感器？使用上有什么注意事项？ 
• 限定反射型光学传感器B5W-LB的线缆可以延长多少？
• 区别各种温度传感器，了解各自的运作原理与设计技巧 
• 使用 Machinechat 和 Seeed SenseCAP 建立一个私有的 LoRaWAN 传感器网络
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作者：Ryan Smoot，CUI Devices 技术支持工程师

关键词：连接器，模块化连接器，RJ 连接器

模块化连接器通常也被称为 RJ 连接器，自从 20 世纪 60 年代由 AT&T 公司早期推出以来，在电信和数据通信应用中已经极为普遍。联邦通信委员会 (FCC) 在 20 世纪 70 年进一步规范了这种互连解决方案，成为今天被称为注册插孔 (RJ) 的注册系统。RJ 系统对连接器本身的接线模式、信号特性和物理结构进行了标准化。用户今天仍能看到“RJ”后有两个数字的命名惯例，用来说明连接器的包装和预期用途的差异。

基本结构

模块化连接器或 RJ 连接器采用模制外壳，包裹由绝缘通道隔开的冲压金属端子，为消费者和商业电话系统构建了一个更加“模块化”、更经济实惠的连接系统。插头中的触头与插孔中类似的冲压金属触头配接，由绝缘通道引导到位，同时插头的塑料外壳将电缆锁定，以消除应力。插头和插孔中的模制特性会进一步减少应力，插头有一个嵌入弹簧，可以卡到插孔中的模制凹槽上从而保持固定。压下这个弹簧，插头即可从插孔中释放出来。

模块化连接器可提供两个、四个、六个、八个或十个触头位置，尽管这些位置有时不会用到。例如，RJ11 电话连接器通常有四个或六个连接，而以太网 (RJ45) 连接器则有八个。标准命名方案规定了连接器布线，因此 6P2C 连接器有六个位置和两个触头，而用于电话听筒线的 4P4C 连接器有四个位置和四个触头。尽管大多数触头用于信号，但 RJ 连接器触头可用来提供低压 AC 或者 DC 电源。

模块化连接器的好处众多。对于产品制造商来说，此类连接器的优势包括：

• 低成本
• 高利用率
• 无焊接装配
• 方便定制
• 表面贴装插孔
• 适合工业应用的坚固耐用的变体

鉴于以下优势，模块化连接器非常适合现场安装和维护任务。

• 老旧连接器升级或更换工作简单
• 用简单的工具就能轻松进行现场组装
• 可现场定制电缆组件
• 连接器和布线选择多样
• 现场服务人员只需简单培训

在这两种情况下，连接器的插入/拔出动作的简单，用户可以更容易地解决自己的问题，减少服务电话。

常见类型

有各种各样的特定应用模块连接器。以下是最常见的类型及其规格。

• RJ10 – 用于电话听筒的简单 4P4C 矩形连接器
• RJ11 – 6P2C 或 6P4C 方形连接器，用于连接调制解调器和电话线
• RJ12 – 与 RJ11 尺寸相同，但采用 6P6C
• DEC MMP/MMJ – RJ11/12 连接器的较小版本，用于数字设备公司的设备。
• RJ13 – 6P4C，与 RJ12 一样，但有一个线后电路
• RJ14– 6P4C，有两条线路，可以连接两个电话或调制解调器
• RJ21 – 具有多达 50 个触头的模块化连接器，用于在连接大型电话系统中多达 25 个电路
• RJ22 – 形状与 RJ11 相似，但采用 4P4C，通常用于连接手机
• RJ25 – 6P6C，像 RJ11 一样，但可以连接三个设备
• RJ45 – 8P8C 或 8P10C，用于以太网 LAN欢迎阅读 CUI Devices 的博客《RJ45 连接器终极指南》，以了解更多细节
• RJ48 – 8P8C，像 RJ45，但用于连接 T1 数据线的屏蔽电缆

连接器的关键规格和特性

可以为模块化连接器规定附加功能，如：

• 屏蔽，以保护较长电缆不受电磁 (EMI) 或射频干扰 (RFI) 的影响。屏蔽式 RJ45 和 RJ48 连接器用于将电缆屏蔽辫的接地连接延长到其安装面板上，这种连接器极为普遍。
• 键控，经过认证的 RJ45 连接器上有一个凸片，用于防止连接器误插入插座。标准 8P8C 连接器通常没有这个功能。颜色编码可用于说明哪些电缆允许使用特定的网络连接点。
• 通常可以选择安装方式， 如面板安装、电路板安装、通孔和表面贴装到 PCB 上。模块化插孔提供垂直或水平方向。
• 显示和指示功能，如显示状态的彩色 LED。
• 高可靠性变体，可以包括 EMI/RFI 屏蔽、特殊键控、保护套和坚固耐用的部件。这些特征都可以增加插入/拔出操作次数。
• 集成磁体，用于改善 xBASE-T 网络中的 EMI 屏蔽性能和连接可靠性。这些是插孔中的绕线部件，可防止瞬态，并提供隔离、信号平衡和阻抗匹配。

其他参数

为具体应用选择合适的模块化连接器时还需要考虑以下参数：

• 引脚布局 – 连接器内每个触头的分配
• 额定电流 – 设备可以承受的最大电流
• 额定电压 – 设备可以承受的最大工作电压
• 触头尺寸 – 定义连接器可以容纳的、直径最大的导线
• 触头数量 – 总为偶数

结语

尽管模块化连接器在四十多年前就已经标实现了准化，但由于其应用广泛、使用简单且利用率高，因此目前仍旧很受欢迎。虽然这种连接器的最常用于电话系统、数据网络和低速串行连接，但以太网供电 (PoE) 的发展及其整体灵活性进一步增大了其使用量。就工业控制、运动控制、智能照明、开发板等应用来说，只是今天采用模块化连接器的一小部分设计。

RJ 系列模块化连接器已经无处不在，但它们并不都是相同的。与供应商一起考虑上述因素有助于确保工程师为其应用规定正确的 RJ 插头和插孔。CUI Devices 的模块化连接器系列分为 RJ10、RJ11、RJ12、RJ13 和 RJ45 插孔类型，提供一系列位置、触头和安装选择。

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关键词: 电容, 薄膜电容，未涂覆电容

问：电容上出现裂纹，正常吗？

有时，EPCOS (TDK) B32562J1335K000 薄膜电容（DigiKey 零件编号：495-6851-ND）上可能会出现裂纹。这种情况在这些电容器中是正常的，可以认为是外观问题，不会影响电容器的任何电气参数或功能。

在叠层薄膜电容的制造过程中，金属化薄膜的单层在绕制、舀取、回火和锯切电容器时会受到机械应力。此外，在焊接过程中，电容器的局部加热可能会迫使存储在薄膜层之间的湿气迅速排出，产生类似的应力。

所有这些机械应力可能会通过裂纹自然释放出来，这些裂纹主要发生在电容底部引线之间。对这种组件进行的强度耐久性测试表明，裂纹不会影响未涂覆电容(SilverCap）的电气特性或可靠性，因此这种裂纹的出现对应用没有危险。

更多薄膜电容器相关技术内容, 请参考下面帖子：

• 薄膜电容概述 
• 外观问题：Kemet 的聚丙烯 (PP) 轴向薄膜电容器 
• 薄膜电容器的薄膜剥离了? 告诉你为什么和怎么办 
• 松下（PANASONIC）ECW-U(C) 薄膜电容外观问题 
• 薄膜电容的环境类别 

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