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关键词：32位MCU，电机控制

Renesas 的32位RX电机控制MCU RX26T是随着物联网技术的扩展连接客户应用与网络和传感器的理想选择，支持内置功能，有助于减少外部组件。它们的小型封装适合安装在节省空间和小型化的外壳中。

具有 120 MHz 工作频率 RXv3 内核的 RX26T 系列继承了 RX24T/RX24U。它配备了最大 512 KB 的闪存 ROM 和最大 64 KB 的 RAM，并有定时器/模拟功能，可实现双电机加 PFC 控制。此外，它们还配备了双存储体功能、安全功能 (TSIP-Lite) 和通信功能 (MIPI I3C BasicSM/CAN FD)，支持下一代标准。

要实现多电机的高效控制和 PFC 软件控制，需要更高的处理性能。RX26T 通过支持传统产品 RX24T/RX24U 的工作频率提升（80 MHz 至 120 MHz）、Renesas 专有的 RXv3 (721 CoreMark)、闪存 120 MHz 无等待存取和三角函数运算单元 (TFU)，实现了高性能。至于电机控制功能部分，定时器功能支持 120 MHz PWM（三相互补双通道+单相互补双通道）。模拟功能配备三个 12 位 A/D 转换器，包括两个三通道同步采样保持电路单元。通过三分流方式的磁场定向控制 (FOC) 和 PFC 控制，实现了以往产品 (RX24T) 无法实现的双电机。

产品特性

• CPU：120 MHz RXv3 内核，带有 FPU/DSP 指令
• 内存：120 MHz 高速闪存、512 KB 双组代码闪存 (256 KB x2)、16 KB 数据闪存、64 KB SRAM
• 2.7 V 至 5.5 V 工作电压
• 120 MHz PWM 和高分辨率 PWM
• 增强型模拟：ADC 三个单元，两个单元的三通道同步采样保持、DAC、比较器、单端 PGA
• 通信：SCI, RSPI, I2C/I3C, CAN/CAN FD
• 具有 ROM 和封装的可扩展 MCU
• 封装：48/64/80/100 引脚 LFQFP、48/64 引脚 HWQFN

适用范围

家电

• 一体式/房间空调
• 洗衣机

楼宇自动化/工业

• 工业电机（例如泵机）
• 低/中交流驱动器

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关键词：电压验证，无电压测试仪，1 级 MLCC，线路扩展

产品一：Panduit VeriSafe 无电压测试仪AVT_AVT2和访问控制套件

Panduit 的 VeriSafe AVT （VeriSafe™ Absence of Voltage Tester (AVT and AVT2)）用于在接触设备之前验证无电压存在，现用于1类/2区危险场所 (AVT2)。

当维护电气设备时，工人们必须遵守安全规范，即通过电压验证试验来确定待维护设备上已无电压。这个过程包括多个阶段，当使用手持便携式测试设备时就可能很复杂和耗时。Panduit 的 VeriSafe 无电压存在测试仪 (AVT) 能自动进行测试并简化无电压存在验证试验过程。

安装完成后，只需按一下按钮，合格的电气工人就可以确认无电压存在，并在确认无电压存在时看到有效指示。这为在访问潜在危险的电气设备之前安全、可靠和有效地验证无电压存在提供了一种新的创新方法。

产品特性

AVT Verisafe 的特点

• 结果可靠
• 提高生产力
• 提高安全性和降低风险
• 灵活应用
• 简化流程，更易于合规

AVT2 Verisafe（1级2区危险场所）的特点

• ISA 12.12.01标准：非易燃电气设备，适用于I级，2区区域分类，A、B、C、D组和T3温度分类
• CSA C22.2 NO. 213：非易燃电气设备，适用于I级，2区区域分类，IIA、IIB 和 IIC 组和T3温度分类
• 灵活应用
• 提高安全性和降低风险
• 提高生产力
• 简化流程，更易于合规
• 结果可靠

视频链接：https://v.qq.com/x/page/p35381lsvyw.html

产品二：TAIYO YUDEN AEC-Q200 1级 MLCC线路扩展

TAIYO YUDEN 的 AEC-Q200 1 级 MLCC 线路扩展件具有长寿命和低故障率，专为在恶劣环境下使用而设计。

TAIYO YUDEN 具有长寿命和低故障率的 AEC-Q200 1 级 MLCC，非常适合汽车动力总成和安全应用中的恶劣环境。得益于 TAIYO YUDEN 的原材料和微细加工技术，Ni、Cu 外部电极和电镀结构实现了优良的焊接耐热性。

产品特性

• 电压：100 V
• 电容：1 μF、2.2 μF 和 4.7 μF
• 包装尺寸 (EIA/JIS)：0805/2012、1206/3216 和 1210/3225
• 通过 AEC-Q200 鉴定
• 温度等级：X7R（-55°C 至 +125°C）

适用范围

• 汽车：动力总成、安全系统
• 通信：高可靠性服务器
• 工业：DC/DC 转换器
• 旁路、去耦和平滑应用

视频链接：https://v.qq.com/x/page/t3539sk6ydb.html

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关键词: 运算放大器, 低功耗设计，静态功率，输出功率，负载功率

问：了解运算放大器电路中的功耗设计

为了了解运算放大器电路中的功耗问题，我们首先明白具有低静态电流 (I_Q) 的放大器以及增加反馈网络电阻值与功耗之间的关系。

让我们首先考虑一个可能需要关注功率的示例电路：电池供电的传感器在 1kHz 时生成 50mV 幅度和 50mV 偏移的模拟正弦信号。信号需要放大到 0V 至 3V 的范围以进行信号调节（图 1），同时要尽可能节省电池电量，这将需要增益为 30V/V 的同相放大器配置， 如图 2 所示。那么，我们应该如何来优化该电路的功耗呢？

运算放大器电路的功耗由多种因素组成，分别是静态功率、运算放大器输出功率和负载功率。静态功率 (或简称 P_Quiescent) 是保持放大器开启所需的功率，数据表中一般以 I_Q（静态电流）表示，例如下图中 Texas Instruments OPA391 规格书中的显示。

输出功率 ( P_Output )是运算放大器输出级驱动负载时消耗的功率。最后，负载功率 ( P_Load )是负载本身消耗的功率。

在本例中，我们有一个单电源运算放大器，其正弦输出信号具有直流电压偏移。因此，我们将使用以下等式来计算总平均功率 (P_{total avg}) 。电源电压由V+表示， V_off 是输出信号的直流偏移，V_amp是输出信号的幅度，R_Load 是运算放大器的总负载电阻。需要留意的，平均总功率与 I_Q 直接相关成正比，而与 R_Load 成反比。

选择具有合适 I_Q 的元器件

由于从以上公式5和6中有多个可变项，在选料时最好只考虑一项。选择具有低 I_Q 的放大器是降低整体功耗的最直接策略。当然，在这个过程中有一些权衡。例如，具有较低 I_Q 的设备通常具有较低的带宽、较大的噪声并且可能更难以稳定。

由于不同类型的运算放大器的 I_Q 可能存在倍数级的差异，因此花时间选择合适的放大器是值得的。以下引用 TI TLV9042、OPA2333、OPA391 和 TLV8802作比较。单纯从数字上的分析，对于需要最大功率效率的应用，TLV8802 将是一个很好的选择。

降低负载网络的电阻值

现在继续考虑公式 5 和 6 中的其余项。 V_amp 项相互抵消，对 P_total,avg 和 V_off 没有影响，通常由应用中预先确定。换句话说，系统无法使用Voff来降低功耗。类似地，V+ 轨电压通常由电路中可用的电源电压设置。另外，R_Load 也是由应用预先确定的。但是，R_Load 是包括任何负载输出的组件，而不仅是负载电阻器 RL。在图 1 所示电路的情况下，R_Load 将包括 R_L 和反馈组件 R1 和 R2。因此，R_Load 将由等式7和8定义如下。

通过增加反馈电阻的值，系统中放大器的输出功率亦相应降低。当P_output 支配 P_Quiescent 时，此技术特别有效，但也有其局限性。如果反馈电阻变得明显大于 R_L，则 R_L 将主导 R_Load，从而使功耗停止下降。大反馈电阻器还会与放大器的输入电容相互作用，使电路不稳定并产生明显的噪声。

为了最大限度地减少这些组件的噪声产生，最好将在每个运算放大器输入端（见下图4）看到的等效电阻的热噪声与放大器的电压噪声频谱密度进行比较。经验法则是确保放大器的输入电压噪声密度规格至少是从放大器的每个输入端观察到的等效电阻的电压噪声的三倍。

现实世界中的例子

使用这些低功耗设计技术，让我们回到最初的问题：在 1kHz 下生成 0 到 100mV 模拟信号的电池供电传感器需要 30V/V 的信号放大率。下图5比较了两种设计。左侧的设计使用典型的 3.3V 电源、尺寸不考虑节能的电阻器和 TLV9002 通用运算放大器。右侧的设计使用更大的电阻值和更低功耗的 TLV9042 运算放大器。请注意，当 TLV9042 反相输入端等效电阻约为 9.667kΩ 時，噪声频谱密度是少于放大器的宽带噪声的三分之一，以确保运算放大器的噪声在电阻器产生的任何噪声中占主导地位。

使用图5中的值、设计规范和两款运算放大器的规格，可以利用公式6分别得出 TLV9002 设计和 TLV9042 设计的 Pt_otal,avg。结果分别显示于公式 9 和 10 。

从以上结果得出，TLV9002 设计的功耗是 TLV9042 设计的四倍多。这是较高放大器 I_Q 的结果，亦显示利用高 I_Q 的运算放大器，就算尝试使用低反馈电阻值的情况下，亦不会有显著的功耗节省。以上例子我们有两个技巧，就是增加电阻值和选择具有较低静态电流的运算放大器。这两种策略在大多数运算放大器应用中都可用。

使用低电压轨省电

再重温公式 1 和 6 定义具有正弦信号和直流偏移电压的单电源运算放大器电路的平均功耗：

另外，从公式6中的V+是代表线路的电源轨 (V+)，它是直接与功耗成正比，所以将电源轨 (V+)设置为电路中最低可用的电源电压，这也是一个降低功耗的方法。许多运算放大器的最低电源电压范围为 2.7V 或 3.3V。之所以有此限制的原因，与将内部晶体管维持在所需工作范围内所需的最低电压有关。一些运算放大器设计用于低至 1.8V 甚至更低的电压。例如，TLV9042 通用运算放大器可以在 1.2V 电压轨下工作。

更多运算放大器相关技术内容, 请参考下面帖子：

• 使用 DK 参数搜索功能选择运算放大器
• 运算放大器的基礎知识
• 运算放大器输出电压反相
• 如何计算运算放大器所需的压摆率 
• 精密放大器的设计关键

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关键词：面包板，视觉指示器，方体LED，逻辑探针

问：面包板小技巧: 使用简单的 LED 来替代逻辑探针

LED 是一个有价值的故障排除工具，特别是在数字电路原型设计时。这篇文章介绍了一种简单的施工技术，可以节省你宝贵的时间。

这个想法很简单。它所需要的只是一个方体LED和一个1 kΩ电阻。将电阻焊接到阴极腿上，你就有了一个视觉指示器，可以在几秒钟内安装到面包板上。由于电阻与LED集成，我们不再需要使用单独的面包板连接点。

图1显示了安装在微控制器电路中的几个LED灯。请注意，方形LED是此应用的首选，因为它们可以在面包板的0.1英寸(2.54毫米)间距内彼此相邻安装，如图1左下角所示。

图2展示了使用SSL-LX2573GD LED和CFR-25JB-52-1K电阻构建的组件的特写图像。电阻安装在LED的阴极腿上。

技术提示 :对于一个新的LED，阴极可能被认为是两个腿中较短的那个。阴极也可以通过观察LED的结构来识别。LED的半导体芯片通常安装在两个元件中较大的一个上。较大的铁砧(阴极线)在这张图中很容易被视为上部元件。

图3显示了构建LED的设置。这当然不是最优雅的设置，但它很快。

额外的设计限制

方形LED是一个重要的设计约束。狭窄的轮廓允许许多这样的LED灯安装在近距离。为了说明这一点，请考虑图4。这张照片显示了许多这样的LED组件正在面包板上测试。该设计可容纳0.1英寸(2.54毫米)的间距。

电阻的位置很重要。虽然我们确实可以将电阻与阳极或阴极相关联，但至关重要的是，所有组件都具有相同的极性。由于原型制作和故障排除的速度是主要考虑因素，因此无需考虑安装LED组件的方式非常重要。使用这种设计，您需要记住的是电阻接地。

电阻的值并不重要。然而，1 kΩ值确实为我们完成了一些事情:

为3.3和5.0 VDC逻辑提供了相对较小的电流消耗。这允许添加许多LED灯，而无需担心逻辑电路过载。

允许LED在更高的电压系统中使用。例如，我们可以使用两个LED来指示+/- 12 VDC运放电路的电压轨的存在。

P.S. LED可与集成电阻。此列表包含一系列5.0 VDC设备供您考虑。在下图中，您可以看到Lumex LED的内部电阻。

DigiKey通孔 LED 指示 – 分立

请注意，这个选项并不受欢迎，因为内部电阻限制了灵活性。它锁定了一个特定的电流和亮度。基于设备的可用性，很明显，大多数电路设计师更喜欢使用外部电阻。尽管如此，在一些专门的应用中，尽量减少BOM(物料清单)行项目的数量是很重要的。

作为反例，具有内部电阻的LED不适用于多路复用的应用，其中增加但脉冲电流很重要。

一些想法

这个简单的想法很有效。作为一名前教育工作者，我可以告诉你，学生们很快就接受了这个想法。他们第一次接触这个概念是在数字逻辑课上。这些技术跟随他们进入了微控制器课程，甚至在模拟项目中得到了巧妙的应用。

记住，限制是存在的。这不能替代真正的逻辑探针或逻辑分析仪。然而，它的目的是证明一个快速易于使用的指示器。

更多面包板相关技术内容, 请参考下面帖子：

• 面包板电路稳定性 
• 面包板使用技巧: 配电总线数量选择 
• MAKER MOD BLOCK – 大型面包板 – #MMB001 
• MAKER MOD BLOCK – 小型面包板 – #MMB002\
• 无焊面包板 (又叫无焊试验板)

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作者：DigiKey Editor

关键字：传感器、湿度传感器、湿度控制、湿度监测

湿度是指空气中水蒸气的含量，通常以相对湿度（Relative Humidity，RH）的百分比表示，湿度的高低对于人类生活与电子产品的运作都会造成影响，因此象是气象观测、农业、工业制程、楼宇管理、医疗设备、食品和制药业等领域，便经常使用能能够传感空气中湿度变化的湿度传感器（Humidity Sensor）来进行湿度控制与监测。

湿度传感器的类型和特性

湿度传感器的类型相当多样，也各自有不同的运作特性，以下将为您介绍一些常见的湿度传感器类型与运作原理。

电容式湿度传感器

电容式湿度传感器是基于电容变化来测量湿度，这种类型的传感器通常精确度较高，并且对温度的变化相对不敏感，常见的电容式湿度传感器会采用湿敏电容来进行湿度传感。

电容式湿度传感器通常具有高精确度，能够提供准确的湿度测量，这使其适用于对湿度要求较高的应用，如实验室环境或制造过程中的控制。此外，这类传感器通常具有快速的回应时间，能够实时反应环境中湿度的变化，这在需要实时控制的应用中尤其重要。

许多电容式湿度传感器在操作时具有低功耗特性，这使其适用于需要长时间运行的电池供电应用，如无线传感网络中的应用。电容式湿度传感器相对于一些其他类型的湿度传感器对温度变化较不敏感，这使得它们在不同温度条件下能够提供稳定的湿度测量。

一些电容式湿度传感器能够同时提供温度和湿度的测量，这使其成为多功能传感器，能够同时监测环境的湿度和温度。电容式湿度传感器的某些型号具有一定的耐污染性，能够在一些有灰尘或其他污染物存在的环境中工作。

随着技术的进步，电容式湿度传感器变得越来越小型化和集成化，这使得它们更容易集成到各种应用中，如移动设备、智能家居设备等。很多电容式湿度传感器可提供数字输出，这使得数据的读取和处理更加方便，并且与微控制器或其他数字系统更容易集成。

电阻式湿度传感器

电阻式湿度传感器使用吸湿性的材料，当吸湿性材料吸收水分时，其电阻值会变化，从而测量湿度，通常会使用湿敏电阻、热敏电阻等材料来制作湿度传感器。

电阻式湿度传感器的结构相对简单，通常包括一个吸湿性材料，当这个材料吸收水分时，导致电阻值的变化。由于其简单的结构，电阻式湿度传感器通常相对较便宜，这使得它们在成本敏感的应用中具有竞争力。

电阻式湿度传感器对于不同的应用场景和环境都有很好的适应性，并且在一些恶劣的条件下仍能正常工作。电阻式湿度传感器并能够提供连续的湿度监测，这使得它们适用于需要实时监测和控制湿度的应用。

电阻式湿度传感器的电阻值变化通常与温度有关，因此在某些情况下，需要考虑温度对湿度测量的影响。相对于一些其他湿度传感技术，电阻式湿度传感器的反应时间可能较慢，尤其在快速变化的环境中。

由于吸湿性材料可能受到老化或污染，电阻式湿度传感器可能需要定期校准以确保准确性。虽然电阻式湿度传感器在一些应用中性能优越，但相对于一些其他高精确度的传感器，其精确度可能较低。

表面应变式湿度传感器

表面应变式湿度传感器使用感应应变的材料，当该材料吸收水分时，导致表面应变的变化，这些传感器使用材料在湿润和干燥条件下的表面应变来反映周围环境的湿度水平。

表面应变式湿度传感器通常对湿度变化非常敏感，能够提供准确的湿度测量。这类传感器通常在不同的湿度范围内都能够工作，使其适用于多种应用场景。表面应变式湿度传感器通常具有快速的回应时间，使其能够实时反应环境中湿度的变化。由于其简单的结构，这类传感器通常具有较高的可靠性，并且在一些恶劣的条件下仍能正常工作。

表面应变式湿度传感器的性能很大程度上依赖于所使用的感应应变材料，不同的材料可能有不同的应用范围和特性，表面应变式湿度传感器可能对温度变化较为敏感，因此在某些应用中需要额外的温度补偿。

表面应变式湿度传感器的可靠性和寿命可能受到使用的材料和环境的影响，需要根据具体的应用来考虑。随着技术的进步，表面应变式湿度传感器变得越来越小型化和集成化，这使得它们更容易集成到各种应用中。

光学式湿度传感器

光学式湿度传感器是一种利用光学原理测量湿度的传感器，其使用如光纤这类的光学器件，通过测量水分对光的吸收或散射来推断周围环境的湿度水平，常见的光学式湿度传感器会采用红外线，也有采用微波、超声波来进行湿度传感。

光学式湿度传感器通常能够进行非接触式的湿度测量，无需传感器直接接触被测物体，并具有较高的精确度，能够提供精确的湿度测量，特别是在低湿度条件下。

光学式湿度传感器通常在不同湿度范围内都能够运作，使其适用于多种应用场景，并能够提供实时的湿度监测，这在需要快速反应的应用中尤其重要。

光学式传感器利用光的特性，如吸收、散射或反射，来推断湿度水平。常见的技术包括折射率、光纤光谱分析等。相较于一些其他类型的湿度传感器，光学式传感器对于温度变化相对较不敏感，这使其在温度变化较大的环境中也能提供稳定的湿度测量。

光学式传感器通常不容易受到外部污染物的影响，因为它们不直接接触被测物体。由于使用光学原理，光学式湿度传感器通常对各种不同环境条件有较好的适应性。光学式湿度传感器通常需要定期校准，以确保测量的精确性。

电化学式湿度传感器

电化学式湿度传感器基于电化学反应的原理，通常使用电极和电解质与水分相互作用来测量湿度，通过测量相应的电化学参数来推断周围环境的湿度水平。

电化学式湿度传感器通常对湿度变化非常灵敏，能够提供准确的湿度测量。这类传感器通常在不同的湿度范围内都能够工作，使其适用于多种应用场景。电化学式传感器能够提供实时的湿度监测，这在需要快速反应的应用中尤其重要。

电化学式湿度传感器的核心部分包括电极和电解质，其中电解质的性质和电极的材料直接影响传感器的性能。电化学式湿度传感器的性能可能受到温度变化的影响，需要考虑在不同温度下的准确性。由于电化学式湿度传感器可能受到电解质的老化和其他因素的影响，它们通常需要定期校准以确保准确性。

电化学式湿度传感器通常对环境条件的适应性较强，但在一些极端环境下，例如高湿度或高温环境，可能需要进一步的考虑其适用性。电化学式湿度传感器通常具有相对快速的回应时间，有助于实时监测和控制。

热式湿度传感器

热式湿度传感器利用热散射或热导性的原理，通常使用包括热电偶或热电阻等加热器件和传感器件，通过测量热的传导或散射来推断周围环境的湿度水平。

热式湿度传感器通常对湿度变化非常灵敏，能够提供准确的湿度测量。这类传感器通常在不同的湿度范围内都能够工作，使其适用于多种应用场景。

热式传感器能够提供实时的湿度监测，这在需要快速反应的应用中尤其重要。热式传感器不受光线的影响，因此在低光环境或黑暗环境中仍能正常工作。

热式湿度传感器可以根据热散射或热导性的原理来工作。热散射利用水分对热的散射效应，而热导性则是基于水分对热的传导性影响。热式湿度传感器通常受到温度变化的影响，可能需要进一步的温度补偿以确保测量的精确性，由于一些影响热传导或散射的因素，热式湿度传感器可能需要定期校准。

热式湿度传感器通常具有相对快速的回应时间，有助于实时监测和控制。这类传感器通常不受化学物质影响，使得它们在一些有腐蚀性气体存在的环境中也能正常运作。

半导体IC湿度传感器

半导体IC湿度传感器是一种基于半导体材料的湿度传感技术，这类传感器通常使用电阻、电容、或其他电性属性来测量空气中的湿度。

半导体IC湿度传感器常在一个集成电路内包含传感器件和相关的信号处理电路，使其具有高度集成的优势，这类传感器具有较快的回应时间，能够实时反映湿度的变化。

多数半导体IC湿度传感器的输出是数字信号，这有助于方便的数据处理和集成到数字系统中，并通常可提供较高的湿度测量精确性，许多半导体IC湿度传感器设计为低功耗，适用于需要长时间运行和电池供电的应用。

半导体IC湿度传感器通常包括对温度的补偿功能，以提高在不同温度下的湿度测量准确性，这类传感器通常不容易受到外部环境的污染和干扰，能够稳定运作。由于采用半导体工艺，这类传感器通常具有小型、轻量的特点，有助于嵌入各种应用中。

半导体IC湿度传感器在不同应用场景中都能够适应，并且在多种环境条件下表现稳定，这类传感器通常具有较好的长期稳定性，不容易因时间而产生漂移。

湿度传感器的选择与设计技巧

湿度传感器的选择和设计取决于应用的具体要求，包括应用需求、性能要求、环境条件等，例如精确度、回应时间、温度范围等。

选择湿度传感器时，应先确定应用的需求，象是精确度要求，一些应用可能需要高精确度，而其他应用可能对一般精确度足够。此外要考虑应用中是否需要快速回应时间，一些应用可能需要实时的湿度监测，而其他应用则可以接受较慢的回应时间。此外，应确定传感器需要覆盖的湿度范围，某些传感器可能适用于特定的湿度范围，而其他传感器则可能适用于更广泛的范围。

环境条件对湿度传感器的选择也相当重要，需要考虑传感器在工作环境中所处的温度范围。一些湿度传感器可能对温度变化较为敏感，因此需要额外的温度补偿。另外还要考虑应用中是否存在有害的气体或化学物质，这可能影响传感器的性能，一些传感器对污染较为敏感，而其他传感器可能较为耐受。

另一方面，应该根据应用需求来选择合适的传感器类型，如电容式、电阻式、表面应变式、光学式、电化学式、热式或半导体IC式等。如果需要同时测量湿度和温度，可以考虑选择集成了多功能的传感器以简化系统。

电源和能耗也是相当重要的考虑因素，需考虑应用中可用的电源类型，并选择适合的传感器。一些传感器需要较高的电力，而其他可能使用低功耗设计。如果应用需要长时间运行或是依赖电池供电，则考虑选择低功耗的湿度传感器。

当然，成本还是相当重要，应根据预算限制来选择合理的传感器。不同类型和品牌的湿度传感器成本可能有所不同，并确保选择的湿度传感器有足够的供应商支持和可用性，以确保系统的稳定运行。

湿度传感器在不同的应用环境中可能会表现出不同的适应性，在选择传感器时，要考虑应用环境，选择适用于该环境的传感器类型，并进行实地测试以确保传感器在实际应用中的表现。

湿度传感器常见的问题与解决方案

在应用湿度传感器时，可能会遇到一些常见的问题，这些问题可能影响湿度测量的准确性和稳定性。

其中最常遇见的问题是传感器校准问题，因为湿度传感器需要定期校准，并且可能因环境条件变化而失去准确性。想要定期进行传感器校准，可使用可靠的校准标准。一些传感器可能具有自动校准功能，但仍建议进行定期手动校准以确保精确性。

此外，温度变化可能影响湿度传感器的性能，导致准确性下降。因此，选择最好选择具有温度补偿功能的传感器，以校准和补偿温度对湿度测量的影响。此外，也可提供适当的温度控制，以维持传感器周围的稳定温度。

另一方面，传感器可能受到灰尘、油脂或其他污染物的影响而降低准确性。因此需要定期清洁传感器表面，以避免灰尘和污染物的积聚，在应用中使用防尘罩或防护罩也是一种有效的方法。

飘移现象也是湿度传感器的常见问题，传感器的性能可能会随时间而变化，出现漂移问题。因此需要定期检查和校准传感器，以确保性能的稳定。最好选择使用可调校的传感器，并遵循制造商的校准建议。

在极高或极低的湿度条件下，有些传感器可能达到饱和或过饱和状态，导致准确性下降。选择适用于特定湿度范围的传感器。在极端条件下，可能需要使用不同范围的传感器或进行合理的校准。

类型	应用特性
电容式湿度传感器	电容式湿度传感器的高精确度、快速回应时间和其他特性使其成为广泛应用于各种行业和应用场景的理想选择。
电阻式湿度传感器	电阻式湿度传感器由于其简单、成本较低和适应性强的特性，在一些一般性和成本敏感的应用场景中仍然是一个实用的选择。然而，在需要高精确度和快速回应时间的应用中，可能需要考虑其他更先进的湿度传感技术。
表面应变式湿度传感器	表面应变式湿度传感器由于其敏感性和可靠性的特性，适用于需要高精确度和快速回应的湿度监测应用，特别是在即时控制和监测湿度变化的场景中。
光学式湿度传感器	光学式湿度传感器由于其高精确度、非接触式测量和适应性强的特性，适用于需要高精确湿度监测的应用场景，如实验室、制造过程和一些特殊场所的监测等。
电化学式湿度传感器	电化学式湿度传感器由于其高灵敏度和实时监测的特性，适用于需要高精确湿度监测的应用场景，如实验室环境、制造过程和一些气候监测应用中。
热式湿度传感器	热式湿度传感器具有高灵敏度和实时监测特性，在一些需要高精确湿度监测的应用场景中表现良好，象是实验室、制造过程和气候监测应用等。
半导体IC湿度传感器	半导体IC湿度传感器由于其高度集成、实时回应、数字输出等优势，适用于各种应用场景，如室内气候控制、智能家居、工业自动化等。

更多产品型号:

HDC1080DMBR	SHT25	SHT40-AD1B-R3
BME680	HDC3020DEFR	SHT30-DIS-B2.5KS
BME280	SHT31A-DIS-B10KS	SHT31-DIS-B2.5KS
SI7020-A20-GMR	SHTC3-TR-2.5KS	SHT40-AD1B-R2
SHTC3-TR-10KS	HIH7120-021-001	SI7021-A20-IM1R
SHT45-AD1B-R2	HDC2010YPAR	SHT21S
SI7021-A20-GM1R	SHT21	SHT30-ARP-B
HDC2022DEPT	HUMIDITY-SENS-E	HIH8120-021-001
SHT30A-DIS-B10KS	HDC3021QDEHRQ1	K5_5 (200PF +/-50PF)
HDC3021QDEHRQ1,

结语

湿度传感器的应用相当广泛，在选择湿度传感器时，应依据具体的应用需求来选择不同的湿度传感器，选择合适的传感器类型，是确保准确性和稳定性的关键，以确保传感器在不同环境中的正常运作。此外，在使用期间，还应对湿度传感器进行定期的校准、保养，以维持湿度传感器的准确性。

精选产品

Texas Instruments HDC1080DMBR	Sensirion AG SHT25	Bosch Sensortec BME680
Sensirion AG SHT31-DIS-P2.5KS	Texas Instruments HDC3020DEFR	Silicon Labs SI7021-A20-IM1R
Texas Instruments HDC2010YPAR	Honeywell HIH8120-021-001	Silicon Labs SI7020-A20-GM1
Innovative Sensor Technology MK33-W (300PF +/-40PF)

更多相关技术前沿与精选内容:

• Sensirion湿度/CO2传感器常见问题
• MSL（湿度敏感等级）说明
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• 使用微小型湿度和温度传感器有效地收集关键环境数据
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小编的话

湿度传感器因其高精度、快速响应、耐用性、易于集成和低功耗等特性，在家庭、工业、农业、档案管理、智能建筑以及冷藏管理等多个领域具有广泛的应用价值。正如本文所分析，不同的湿度传感器有着不同的特性，只有准确把握应用的具体需求，才能选择正确的传感器，继而满足设计需求。您在选择湿度传感器进行应用设计上有哪些经验和考量？欢迎留言，分享交流！

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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：共振频率，扬声器，压电传感器，磁传感器

共振音频系统设计人员面临着两项关键挑战。第一项挑战是利用扬声器或蜂鸣器的共振频率和共振区来产生最大的输出声压级 (SPL)。第二项挑战是避免共振在音频器件的音箱和安装系统中引入的嗡嗡声和格格声。虽然共振是人们熟悉的概念，但本文将回顾共振对音频设计的意义，其中包括上方提到的挑战、共振影响因素、如何理解频率响应曲线等等。

共振和共振频率基础知识

要了解共振的影响，首先要了解共振的基本特征。当物理对象或电子电路吸收来自初始脉冲的能量并随后以相同频率振动时，就会发生共振。不过，如果没有更多的作用力量，振幅会越来越小。发生共振时的频率称为系统的共振频率，表示为 F0。

共振可以出现在多种情况下。吉他就是一个很好的常见例子，它完全通过振动来产生声音。当演奏者拨动原声吉他的琴弦时，琴弦振动并将声能传递到乐器的空心木质琴身，使其产生共振并放大所产生的声音。同样，如果使用适当频率的信号激发 LC 滤波器，滤波器就会作为调谐振荡电路发生共振。在基本无线电中，这种效应可用来捕获广播信号，只需通过调整振荡电路的电容或电感值，使振荡电路的共振频率与广播频率相一致。压电晶体振荡器中的机电共振可以用作频率参考。

音频输出元器件概览

机械共振的影响因素包括重量，以及将不同质量连接在一起的刚度。对于标准扬声器，这个质量就是振膜（或音盆），而刚度则取决于连接振膜和框架的悬架的柔性。由于扬声器的制造方式多种多样，每种扬声器类型都可能产生不同的共振频率。

其他导致扬声器共振频率不同的因素包括振膜材料、悬架厚度和电磁铁尺寸。电磁铁连接至音盆后部，且会对重量产生影响。一般来说，更轻、刚性更强的材料和柔性的悬挂部件会形成更高的共振频率。例如，高频扬声器体积小、重量轻，具有刚性的聚酯薄膜音盆和高度柔性的悬挂部件。通过修改这些因素，标准扬声器可拥有 20 Hz 至 20,000 H 的频率范围。

另一种类型的音频输出元器件是磁传感器蜂鸣器。它们将驱动机构与发声机构分开的方式不同于扬声器。由于更轻的膜片与框架连接得更牢固，磁传感器具有更高的正常频率范围，但范围会缩小。它们通常能产生 2 至 3 kHz 的声音，额外优点是产生相同声压级所需的电流比扬声器要小。

最后，还有压电传感器蜂鸣器。相比于磁性同等产品，在相同电流下，它们能够更高效地产生更高的声压级。蜂鸣器利用压电效应，通过改变电场，以不同方向使压电陶瓷元件发生弯曲，从而产生声波输出。这种压电材料通常具有刚性，而且这些类型的蜂鸣器中使用的元器件都很小很薄。

共振设计注意事项

若要设计能利用共振的扬声器或蜂鸣器，这是一项复杂的任务，其中需要考虑所需的共振频率或共振频率范围、将使用的扬声器或蜂鸣器特性，以及封装扬声器或蜂鸣器的音箱的形状和尺寸。这些因素彼此之间存在显著的影响。

例如，将小型扬声器安装在一个非常大的音箱中时，扬声器能够自由移动，此时系统（扬声器加上音箱）的共振频率可能与在自由空气中运行的扬声器的固有共振频率相同。但是，如果将扬声器放在一个紧密密封的小型音箱中，内部的空气将充当机械弹簧，其能与扬声器音盆相互作用并影响系统的共振频率。除此之外，还存在其他相互作用，例如非线性电气驱动特性，这些也必须给予考虑以实现高效设计。

鉴于这种复杂性，进行任何种类音频设计的最佳方式往往是建立一些原型，测量这些原型的特性，然后进行调整，以便在所选择的音频信源下产生最佳输出。这种基于原型的方法还可以帮助设计人员理解和弥补以下现实：元器件特性在制造公差范围内存在差异，并且音箱几何形状和刚度也将受到生产差异的影响。对于基于一批元器件中挑选出的最好元器件手工制作的扬声器，其所能达到性能通常难以通过大规模生产技术和标准元器件来重现。

音箱（特别是用于扬声器）还必须设计有足够的内部空间，以便在没有衰减的情况下使产生的音频能量发挥作用。由音箱覆盖物或材料引起的 3 dB 轻度声压级降低，将使输出的声功率减半。CUI Devices 的“How to Design a Micro Speaker Enclosure”（如何设计微型扬声器音箱）博客对此进行了更详细的讨论。

总体而言，务必要查看音频元器件的全频谱响应，并利用其在共振频率峰值任一侧频率上的性能。由于共振频率不是一个精确的数字，也不一定是一个非常窄的频带（对于扬声器而言尤其如此），因此在规格书中指定的峰值的任一侧上，都可能有设计人员可以利用的有用频率响应。这一概念旨在优化给定输入功率下的输出声压级和频率。为了实现这一点，器件应以其共振频率及其共振区内的频率进行驱动。

例如，CUI Devices 的 CSS-10246-108 扬声器的规格书显示其共振频率为 200 Hz ± 40 Hz，但其频率响应图显示在大约 3.5 kHz 处有另一个共振尖峰。此外，还有一个大约 200 Hz 至 3.5 kHz 的共振区。设计人员可以利用这些信息，为其应用选择相匹配的扬声器。

再如，CUI Devices 的 CMT-4023S-SMT-TR 磁传感器蜂鸣器的规格书中列出 4000 Hz 的共振频率。这一点可以通过下面的蜂鸣器频率响应图得到证实。另外，为了简化共振问题，蜂鸣器也可作为内置驱动电路的音频指示器使用。由于它们的运行设置为固定的额定频率，因此这些内部驱动的器件不需要频率响应图，原因是它们设计用于在其指定频率窗口中实现最大的声压级。

总结

在为应用设计音频器件时，工程师必须考虑器件的共振频率，以确保它产生最大的声压级，而不会引起不必要的振动。这意味着使用供应商提供的数据（特别是共振频率）作为设计起点，然后在这个值周围存在的共振区内进行设计优化。一旦初步设计完成，应使用原型来检查音频器件与其音箱和安装部件的互动方式是否符合设计的性能。CUI Devices 提供一系列跨频谱的音频解决方案，以帮助工程师找到适合作业的元器件。

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关键词: 触摸开关

问：触摸开关有多少种类型？ 从结构上来说，它们有什么特别之处？

触摸开关是一种可通过触摸感知操作的开关。这些小尺寸开关通常放置在PCB上，可用于按下按钮时闭合电路。按下按钮时，开关打开，松开按钮时，开关闭合。

基本上，触摸开关有两种类型：标准型和密封型。 其基本结构如下：

标准型

1. 盖
2. 盖与底座一起用于保护开关的内部机制。通过压制金属板制成。
3. 柱塞
4. 柱塞将人按下开关时所施加的力传递给连接头圆顶。柱塞通常采用树脂制成，但有时也会采用橡胶，以增加行程。
5. 连接头圆顶
6. 连接头圆顶是由金属制成的圆形部件。它会在被施加力时反转，从而使电流在连接头之间流动以打开开关。当力被移除时，连接头圆顶恢复到原来的形状，开关关闭。
7. 底座
8. 底座由树脂制成，与连接头和端子组成一个组件，开关的所有其他组件都连接在该组件上。
9. 连接头/端子
10. 有两种类型的端子：插在PCB通孔上的端子和安装在PCB表面的端子。

密封型

1. 盖
2. 盖与底座一起用于保护开关的内部机制。通过压制金属板制成。
3. 按钮开关
4. 按钮开关是一种树脂组件，需要人为按下。它受到的推力通过薄膜传递给柱塞。
5. 薄膜
6. 薄膜是一种薄树脂片。用于密封连接头圆顶和连接头，以防止该组件接触任何湿气或异物。该组件用于密封开关。
7. 柱塞
8. 柱塞将通过薄膜接收到的力传递给连接头圆顶，并使其反转。
9. 连接头圆顶
10. 连接头圆顶是由金属制成的圆形部件。它会在被施加力时反转，从而使电流在连接头之间流动以打开开关。当力被移除时，连接头圆顶恢复到原来的形状，开关关闭。
11. 底座
12. 底座由树脂制成，与连接头和端子组成一个组件，开关的所有其他组件都连接在该组件上。
13. 连接头/端子
14. 有两种类型的端子：插在PCB通孔上的端子和安装在PCB表面的端子。

更多开关相关技术内容, 请参考下面帖子：

• 机械开关和反跳电路中的开关反弹
• 磁簧开关中的开关电流与负载电流比较 
• DIP 开关与微控制器接口的基本原理 
• 什么是具有长行程的基本开关？ 
• 哪些基本开关是防尘的？

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关键词: 电路设计, 电流隔离，非隔离拓扑

问：电源设计中，较常见的非隔离拓扑有哪些

在设计电源时，首先要回答的问题是「是否需要电流隔离？」使用电流隔离可以使电路更安全，抗干扰能力较强，容易实现升降压转换，及较易实现多路输出和很宽的输入电压范围。两种最常见隔离电源的拓扑形式是「反激」和「正向」。但是为了获得更高的功率输出，可以使用其他隔离拓扑如「推挽」、「半桥」和「全桥」。实际上，如果不需要电流隔离，工程师会尽量使用非隔离电源，因为隔离的拓扑形式总是需要变压器或额外的线路，而且这种设备往往会增加成本和体积较大，通常很难满足定制电源的需求。

较常见的非隔离拓扑

降压转换器 (Buck)

最常见非隔离式开关电源的拓扑结构是降压转换器。它将正输入电压转换为低于输入电压的输出电压。其结构简单，只需要两个开关、一个电感器和两个电容器，如图 1 所示。高侧开关从输入端产生脉冲电流并产生一个开关节点电压，该电压在输入电压和地之间来回震荡。之后，使用LC 滤波器产生直流输出电压。根据控制高端开关PWM信号的占空比，产生不同电平的直流输出电压。这种 DC-DC 降压转换器非常省电，设计亦相对简单，并且需要的元器件很少。

设计低噪声系统时要留意，降压转换器在输入侧产生脉冲电流，而输出侧有来自电感器的连续电流。这就是降压稳压器在输入端噪声很大而在输出端噪声不大的原因。

升压转换器 (Boost)

除了降压外，另一种常见拓扑是升压。它的拓扑结构由五个基本功率元件组成，与降压转换器的拓扑有点不同，如图 2所示。

选择升压转换器时，需要留意数据表上较普遍列出最大额定开关电流而不是最大输出电流。在降压转换器中，最大开关电流与可实现的最大输出电流直接相关，但与输入电压和输出电压之间的电压比无关。在升压稳压器中，电压比是根据固定的最大开关电流而直接影响可能的最大输出电流。所以在选择合适的升压稳压器时，工程师不仅需要了解所需的输出电流，还需要了解系统需要的输入和输出电压。

升压转换器的输入端噪声非常低，因为与输入端连接的电感可防止电流快速变化。然而，输出端噪声较大，因为LC滤波器位于输入端，我们会看到脉冲电流流向外部开关，造成输出纹波。因此与降压拓扑相比，输出纹波更受关注。

反相降压 – 升压稳压器 (Inverting)

第三种常见拓扑是反相降压-升压转换器，由这五个元件组成。该名称源于该转换器采用正输入电压并将其转换为负输出电压的事实。除此之外，输入电压可能大于或少于反相输出电压的绝对值。例如，输入端的 5V 或 24V 可能会产生 -12V 输出电压。这是可行而无需进行任何特殊的电路修改，如下图 3所示。

在反相降压-升压拓扑中，电感从开关节点连接到地。转换器的输入端和输出端都看到脉冲电流，输出电流是不连续的，使反相降压/升压转换器的输出电压往往噪声较大，所以在低噪声应用中，可以通过增加额外的输入和输出滤波来补偿。

反相降压-升压拓扑在电源设计中有一个好处，就是任何降压稳压器均可应用此拓扑。如 ADI 的 ADP2441 或 ADP2442 ，为了将降压稳压器转换为反相降压-升压拓扑结构，电感和输出电容应以与降压拓扑结构相似的方式连接，如图4所示。

专业的拓扑结构

除了以上三种常见非隔离开关电源拓扑之外，还有更多的拓扑如SEPIC、Zeta、Ćuk 和 4 开关降压-升压。相比以上三种开关电源拓扑而，这些拓扑结构都需要额外置多一些有电源组件，会增加产品成本，功率转换效率亦会降低。一般而言，在电路中添加额外元器件会增加损耗。以下简单列出这四款不同拓扑的一些最重要功能。

SEPIC

单端初级电感转换器(SEPIC)允许输出电压大于或小于输入电压的电压转换，输出电压由主控开关（三极管或MOS管）的占空比控制。升压稳压器升压稳压器 IC 可用于设计 SEPIC 电源电路。要留意，这种拓扑在电路中需要添多额外元件(电感和电容)，如图 7所示.

Zeta

Zeta转换器与SEPIC转换器类似，如 LT8471 Zeta 和 SEPIC 拓扑的简化原理图 (图 5) 所示，都需要两个电感(L1A和、两L1B)、两个开关（Q1 和 D1 ）和一个电容器（CF）。 Zeta转换器能够产生正或负输出电压，此外，它没有右半平面零 (RHPZ) 问题存在，从而简化了调节回路。

右半平面零 (RHPZ)

含有右半平面零点（RHPZ）的开关DC-DC变换器发生占空比突变时，暂态过程会出现负调现象，该现象会导致系统暂态性能变差，负调持续时间段系统易形成正反馈而出现不稳定现象，传统的频域法无法直接进行控制器设计，因此对其进行控制较最小相位系统困难的多。

Ćuk

Ćuk 转换器可将正输入电压转换为负输出电压。它使用两个电感器，一个在输入侧，一个在输出侧，因此输入和输出侧的噪声非常低，可是，支持这种拓扑结构的开关电源转换器的器件并不多，因为调节环路需要一个负电压反馈引脚。如 ADI 的 LT8331，它需要在输入和输出之间使用两个电感器和一个耦合电容器 (C5)。 耦合或阻塞电容器从电路的输入侧接收能量并将其传输到电路的输出侧。 在稳态条件下（即上电后），该电容器两端的电压是恒定的，大约等于 VIN，如图6所示。

四开关降压 – 升压

这种类型的转换器近年来变得非常流行。四开关降压-升压从正输入电压中提供正输出电压，该 输入电压可能高于或低于调整后的输出电压。这类型的转换器能够提供更高的电源转换效率并且只需要一个电感器，所以该转换器可以取代了 SEPIC 的设计。如 ADI 的 LT8705 ，它是一款同步四开关降压-升压控制器，运用输入和输出侧各两个开关，使用稳健的同步开关拓扑结构，以高效率为恒压或恒流应用提供高功率输出。如图7所示。

21·更多电源设计相关技术内容, 请参考下面帖子：

• 有关在设计中信号和电源隔离的一般问题
• 开关电源板布局的黄金法则 
• 直流转换器
• 抖动 浅谈
• 推挽式转换器的基本工作原理 

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作者：Alan Yang

关键词：继电器，开关时长，测试电路

继电器打开与关闭需要多长时间?

有太多的因素影响这个问题，确实没有明确的答案可以给出。不过，通过搭建测试电路，我们可以去观察继电器的行为，包括电枢物理接触电磁铁芯时电感的变化、飞行时间、接触反弹和电压的影响，来探索继电器的属性。

希望本文能对你有所帮助。

什么是继电器？

我们以在工业应用中经常使用的插入式“继电器”为例。即继电器被“插入”在两个系统之间。

工作原理：

• 本文讨论的是继电器工作速度。下图所示的硬件用于说明原理。

从左到右，我们看到一个 0.5A 断路器，端子块连接器，Crouzet 的可编程逻辑（PLC） 底座安装，控制继电器，浪涌抑制二极管加插座，和一个 24VDC 的接触器（DPE09BL）。

技术小贴士 :关闭大型直流接触器或继电器可能是一个有压力的事。回想一下，线圈在磁场中储存能量。还记得电感器“想”保持电流恒定。其结果被称为感应踢脚（inductive kick ），在线圈断电的那一刻，电感器会做任何必要的事情来保持电流恒定。如果没有相关的保护，电压将上升到数百伏，造成电弧来维持电流。这将破坏任何用于控制线圈的半导体开关。浪涌抑制二极管通常被合并，以提供电流的替代路径。

更多内容，请看：

• 什么是插入式继电器？ 

下面，我们来看看打开关闭继电器开关，具体要多少时间？

1. 继电器测试电路

首先，我们来搭建一个继电器打开关闭时间的测试电路。

硬件部分：

• 一个工业继电器46.52加插座
• 一个 Arduino Nano Every 来切换驱动
• 一个 Digilent 示波器 ANALOG DISCOVERY
• 探头 BNC 适配器
• 10x 探头，允许测量高达 +/- 250 VDC的模拟电压

1. 继电器关闭时间测试

3.1 继电器关闭测试原理解析：

这个继电器驱动器看起来可能设计得有点复杂，但实际上高边驱动器Q2是必要的，它能把继电器接地。这样，我们就可以安装一个小值的分流电阻R5。因为这个电阻在接地位置，所以我们可以很容易地测量继电器电流，就像测量一个已知电阻上的小电压降一样。

电路的其他部分包括电平转换晶体管Q1，以及通过常闭（常闭）和常开（N.O.）指示LED来检测继电器状态的方式。

别忘了继电器线圈上的D1反馈二极管。当继电器关闭时，这个二极管可以保护晶体管Q2。这个二极管对继电器打开没有影响，但对继电器关闭有重要作用。

技术小贴士：继电器常开 (N.O.) 与常闭 (N.C.) 触点的区别

如下图所示。左侧为常闭 (N.C.)型，右侧为常开 (N.O.).型。观察两种配置单线连接的区别。我们看到电线从N.C.(引脚12)移动到N.O.(引脚14)。

更多信息：

简单的实验: 继电器常开 (N.O.) 与常闭 (N.C.) 触点的区别

3.2 测试结果：

结果如下图 所示。有三个面板：

• 上面板：橙色曲线（CH 1）是Q2集电极处测得的继电器激活电压。蓝色曲线（CH 2）是R5分流电阻处测得的继电器电流。
• 中面板：蓝色曲线（CH 2）是继电器常闭触点处测得的电压。
• 下面板：蓝色曲线（CH 2）是继电器常开触点处测得的电压。

技术提示： Analog Discovery 3 作为双通道示波器运行。当配备 10 X探头时，它能够测量高达 +/- 250VDC 的信号。如果使用 4 通道示波器，则下图的复合图可以构建为单个屏幕截图。

根据上图数据，我们观察到：

• 电枢运动首次观察到在 4.7ms 时，常闭触点切换。
• 从 4.7ms 到 7.6ms 有 2.9ms 的飞行时间。在这个“飞行时间”中，常闭和常开触点都没有连接到电路。
• 与常开触点的第一次接触发生在 7.6ms。
• 从 7.6ms 开始一直延伸到8.8 ms，触点反弹 1.2ms 。

除了这些触点的变化，继电器电流中有一个微妙的下降。这发生在电枢运动时。推测，继电器电感变化，因为电枢的铁板与线圈的金属芯有物理接触。线圈电感的突然变化扰乱了继电器电流的缓慢斜坡。注意，如果电枢对着线圈保持在位置上，这种扰动就不会发生。

如果你想了解继电器关闭速度，请看下面内容：

继电器知识点 -继电器的关闭需要多长时间?

1. 继电器打开测试

4.1 继电器打开测试原理解析：

和继电器开闭测试原理图稍微有一点不一样。对高侧驱动程序和 R4 的位置有轻微的修改。将原来的 MPSA56 换成了电压更高的 2N5401 。这是必要的，因为当继电器停用时，我们将遇到更高的电压。R4 电阻移动，使其与反激二极管 D1 串联。

技术小贴士 :你可能会反对在这种高压情况下使用 1N4001 二极管。毕竟继电器 K1 的感应反打会发展到近 100V。然而，在这种情况下，1N4001 二极管并没有受到压力，因为当继电器断电时，它会传导约 0.7VDC 的二极管降。在正向方向上，它将遇到一个 24VDC 。预期的电压和电流都在 1N4001 二极管的设计最大值之内。

• 感应回击（Inductive Kick）和反激二极管

电感中的磁场会储存能量。当我们关闭晶体管Q2时，磁场会崩溃，从而在K1线圈上产生电压尖峰。如果我们把继电器（或更准确地说，是继电器内部的电感）想象成一个人，我们可以说电感在晶体管Q2关闭前后都试图保持电流恒定。

电感与“恒定电流”作用相关的特性会产生电压。如果不加以控制，这个电压会上升到几百伏甚至上千伏，以维持电流。过高的电压会破坏晶体管Q2，除非它被钳制住。

请注意，我们正在使用高边驱动器（Q2）来控制继电器。请花点时间观察这个电压尖峰的极性。许多读者可能会基于之前用低边NPN晶体管驱动的继电器实验，而假设这个尖峰是正的。但在这个例子中并非如此。相反，当Q2关闭时，在Q2集电极测得的电压会立即从24伏直流电压变为负电压。这个尖峰的幅度只受到电阻R4和二极管D4正向传导的限制。请参考上面电路图，确保你明白当Q2集电极变为负电时，二极管D4是正向偏置的。

• R4短路时的结果

大多数系统都不会额外添加电阻R4，而是直接将续流二极管跨接在继电器线圈上。这种配置非常常见，比如这次实验用的工业继电器，就包含一个可选的二极管模块4，如下图所示。

这个并联二极管使用起来既有效又简单。但遗憾的是，它会导致继电器打开速度变慢。这是因为继电器的打开速度与其电感时间常数有关，而电感时间常数由下面的公式决定：

其中，L是继电器线圈的电感，R是继电器内部电阻。与原始驱动电压（本例为24伏直流电压）相比，二极管实际上相当于短路。

回想一下你在学校学到的电容放电电路，当时遇到的初始充电问题，能量就是通过电阻耗散的。这里的情况与之类似。能量储存在电感器的磁场中，当与电源断开时，端子就会短路，所有能量都在电感器内部电阻和少量二极管中消耗掉。

结果如下图所示，包含三个面板：

• 上面板：橙色轨迹（CH 1）是Q2集电极测得的继电器激活电压。蓝色轨迹（CH 2）是跨接在R5分流电阻上测得的继电器电流。
• 中面板：蓝色轨迹（CH 2）是继电器常闭触点测得的电压。这个常闭触点正在由断开状态转为关闭状态。
• 下面板：蓝色轨迹（CH 2）是继电器常开触点测得的电压。

根据上图的数据，我们观察到：

• 当常开触点切换时，首先在8毫秒观察到衔铁运动。
• 从8毫秒到9.5毫秒是1.5毫秒的“飞行时间”。在这段时间里，无论是常开触点还是常闭触点都没有与电路连接。
• 在9.5毫秒时，首先与常闭触点接触。
• 从9.5毫秒开始，触点弹跳持续4.5毫秒，直到14毫秒。

前面文章中提到的电流中的摆动仍然存在。这种飞行时间内的变化是由于衔铁的金属板离开电感器的中央铁芯时电感发生变化造成的。

与前面的文章相比，带有并联续流二极管的继电器打开速度较慢。在这个L/R系统中，继电器从激活到最终弹跳需要8.8毫秒，我们定义这个时间为t0。它关闭需要14毫秒。

如果你想提高继电器提高打开速度，请看下面内容：

继电器知识点 – 继电器的打开时间需要多长?

1. 经验教训

我们是不是走进了死胡同？

工程师们的集体智慧告诉我们，继电器更快地断电是一个值得追求的目标。工作原理是线圈能量耗散会导致触点更快移动。这应该能延长继电器的使用寿命，因为更快移动的触点能更好地熄灭负载下触点打开时自然形成的电弧。

不幸的是，这个有限的实验并不支持这个理论。相反，它表明继电器的飞行时间与L/nR时间常数关系不大。回想一下，我们定义飞行时间为双极触点的时间，即衔铁在运动但没有与常闭或常开触点连接的时间。

这种矛盾的想法也得到了接触弹跳时间和弹跳特征的支持。就像一个篮球，移动更快的触点不是有更多的动能，导致它跳得更高，持续弹跳更长时间吗？但看起来并不是这样。

对此，你有何看法？

更多有关继电器技术文章，请点击以下链接，也欢迎大家在文未留言讨论。

• 机电继电器与固态继电器的特性比较 
• 简单的实验: 继电器常开 (N.O.) 与常闭 (N.C.) 触点的区别
• 选择工业控制继电器的初学者指南
• 什么是多功能延时继电器?
• 概述：继电器、开关和一般电气连接

小编的话

继电器的工作速度是其重要的性能特性之一，了解这一特性能够帮助我们选择合适的继电器、优化电路设计，并实现更精确的设备控制，但影响其工作速度的开关时长并不容易得到，小伙伴们不妨通过本文提供的方法来获取。您对获取继电器开关时长还有哪些方法、经验或疑问？欢迎留言，分享交流！

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关键词：晶体振荡器，FPGA

产品一：ECS-2520MV MultiVolt 晶体振荡器

ECS-2520MV 系列出自 ECS，为 HCMOS 表面贴装振荡器，采用了陶瓷 2.5 mm x 2.0 mm x 0.8 mm 行业标准封装，有助于节省电路板空间。

这些振荡器具有 MultiVolt 功能，可在与 +1.8 V、+2.5 V、+3.0 V 或 +3.3 V 兼容的电源上运行。

它们在 -40°C ~ +85°C 的标准工业工作温度下提供标准 25 ppm 和 50 ppm 稳定性选项。这款 MultiVolt 振荡器非常适合稳定性至关重要的无线和物联网应用。

产品特性

• 2.5 mm x 2.0 mm x 0.8 mm 封装
• 频率范围：0.75 MHz ~ 160 MHz
• 兼容 +1.8 V、+2.5 V 或 +3.3 V 电源
• 稳定性：-40°C ~ +85°C 时为 ±20 ppm、±25 ppm 或 ±50 ppm
• 低抖动：1 ps 典型值
• HCMOS 输出
• 扩展温度范围 -40℃ ~ +85℃
• 符合 RoHS 和 REACH 规范

适用范围

• 物联网
• 射频
• 联网
• 存储
• 视频
• 电信
• 工业应用
• 医疗（非生命维持型）

视频链接：https://v.qq.com/x/page/g3537d1c90r.html

产品二：Microchip PolarFire SoC FPGA

Microchip 的 PolarFire® SoC FPGA 系列为智能互联系统提供低功耗、热效率和国防级安全性。它是第一款具有确定性和一致性 RISC-V CPU 集群、确定性 L2 内存子系统的片上系统 (SoC) FPGA，用于创建 Linux® 和实时应用。PolarFire SoC FPGA 涵盖从 25 K 到 460 K 的逻辑元件 (LE)，并具有 12.7 Gbps 收发器。

安全关键系统、系统控制和安全应用需要 Linux 操作系统 (OS) 的灵活性和实时系统的确定性来控制硬件。典型的对称多处理 (SMP) 实施可以提供丰富操作系统的灵活性，但对于运行需要确定性性能的实时系统来说却很糟糕。PolarFire SoC FPGA 具有与内存子系统一致的多核 Linux 处理器，允许在单个多核 CPU 集群中实现确定性实时系统和 Linux 操作系统的多功能组合。PolarFire SoC FPGA 创建高性能和硬实时系统。

产品特性

FPGA 架构

• 25 K 至 460 K 逻辑元件（4 输入 LUT + DFF）
• 784 个数学块 (18 MACC x 18 MACC)
• 16 个 12.7 Gbps 的 SerDes 通道

内存接口

• 带 SECDED 的 36 位 DDR4/DDR3/LPDDR4/LPDDR3 内存控制器

通信接口

• 2 x GigE MAC、USB 2.0 OTG、5 x 多模式 UART、2 x SPI、2 x I2C、2 x CAN 2.0

控制器

• 2 x PCIe® Gen2 端点/根端口

微处理器子系统

处理器

• 1 x 64 位 RV64IMAC 监控/启动内核
• 4 x 64 位 RV64GC 应用内核
• FMAX：667 MHz（-40°C 至 +100°C TJ）
• 3.125 CoreMark®/MHz、1.714 DMIPS/MHz

存储

• MMC 5.1 SD/SDIO
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