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多单元电池难管理?试试这几个器件!

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作者:Bill Schweber

关键词:电池管理,BMIC,BMS

充电电池正越来越多地用于更高的电压和更大的功率,其应用包括电动汽车 (EV) 和混合动力汽车 (HEV)、电动工具、草坪清理设备和不间断电源。众所周知,虽然任何一种化学制品都需要仔细监测和管理,以确保有效、可靠和安全的操作,但为了满足这些车辆或设备的功率需求而需要串联层叠几十个电池单元,就需要设计人员给予更多的关注,特别是每块电池的电池单元数量增加的情况下。

监测和测量单个电池单元或只包含几个电池单元的小型电池组只是一种适度的挑战,相比由多个电池单元串联而成的电池串来说要简单得多。叠接多电池单元的设计者需要考虑诸多问题,如在高共模电压下进行测量、是否存在危险电压、单个电池单元故障的影响、大量电池单元的的复用、电池单元不匹配和平衡,以及叠接电池的温差等,不胜枚举。这些电池既需要先进的电池管理集成电路 (BMIC) 和电池管理系统 (BMS) 来进行参数测量和控制,也需要设计人员掌握一些工程知识,以便正确使用它们。

本文将讨论常见的、特别是多单元电池的管理基础知识及各种挑战。然后介绍并说明如何使用 Analog Devices、Renesas Electronics Corp. 和 Texas Instruments 提供的 BMIC。这些器件专门用来解决由多个电池单元串联而成的电池串的独特管理问题。

串联电池串带来了独特的挑战

常见的电池监测包括流入和流出电池的电流(电量)测量、端子电压监测、电池容量评估、电池温度监测以及充电/放电周期管理,从而优化能量储存性能并在电池的使用寿命内最大限度地增加充放电次数。使用广泛的 BMIC 或 BMS 可为仅由一个或两个电池单元构成的、电压为个位数的小型电池组提供这些功能。BMIC 或 BMS 作为数据采集前端,其数据报告给电池管理控制器 (CMC);在更复杂的系统中,CMC 与被称作电池管理控制器 (BMC) 的高级功能器件连接。

在本文中,“电池单元”是一个单独的储能单元,而“电池”是指由多个电池单元串联和/或并联组成的整个电源组。虽然一个电池单元只产生几伏电压,但一个电池组可以由几十个或更多的电池单元组成,以提供高达几十伏的电压,而多个电池组组合后可提供甚至更高的电压。

为了有效管理,需要测量的关键电池参数是端子电压、充电/放电电流和温度。现代电池组对所需的测量性能相当严苛:每个电池单元必须能够在几毫伏 (mV) 和几毫安 (mA) 之内以及大约 1 摄氏度 (℃) 条件下对其进行测量。对电池单元进行如此严苛监测的原因包括:

  • 确定电池组的充电状态 (SOC) 和健康状态 (SOH),从而准确地预测电池组的剩余容量(运行时间)和总预期寿命。
  • 提供实现电池平衡所需的数据,尽管电池的内部存在差异以及不同的位置、温度和老化情况,但可以平衡已充电电池单元之间的电压。如果不进行电池平衡,将导致电池组性能降低,甚至损坏电池单元。平衡过程可通过无源或有源技术来完成;后者效果更佳,但成本更高,也更复杂。
  • 要防止许多可能损坏电池并造成诸如车辆及其乘员等用户安全问题的情况。这些包括了多种不利情况,如:

     

    • 过压或以过大的电流充电,可能导致热击穿。
    • 欠电压:单次过放电不会导致灾难性故障,但可能开始溶解阳极导体。随后重复的过度放电周期会导致充电电池单元中出现锂电镀情况,并再次出现潜在的热击穿。
    • 温度过高会影响电池电解质材料的性能,导致 SOC 降低;这也会增加固体电解质中间相 (SEI) 的形成,从而导致电阻率增加且不均匀,造成功率损失。
    • 温度过低也是一个问题,因为温度过低可能造成锂沉积,进而导致容量损失。
    • 过电流以及由于内部阻抗不均匀和最终的热失控而导致的内部发热;这会增加电池中的 SEI 层,增大电阻率。

例如,在测试台或其他良性环境下,准确测量某个电池单元的电压是相当直接地做法,这是一个难题。设计人员只需在想要测量的电池单元上连接一个浮动(非接地)或电池供电型数字电压表 (DVM)(图 1)。

图 1:测量串联电池的任何单个电池单元的电压从概念上来讲非常简单,只需要一块浮动数字电压表即可。(图片来源:Bill Schweber)


然而,由于许多原因,在电动汽车或混合动力汽车等的电气条件和恶劣环境下,要想自信且安全地进行测量是相当困难的。这点在具有代表性的电动车电源组例子中表现的很清楚。这种电源组包括 6720 个锂离子电池单元,由八个控制模块管理(图 2)。

Real-world battery pack is an array of series and parallel connected cells in modules
图 2:实际电池组是指以模块形式呈现的、以串联和并联方式连接的电池单元阵列,这种阵列中储存了大量的能量;这些就是使得电池电压测量变得非常复杂的因素。(图片来源:Analog Devices)


每个电池单元的容量为 3.54 安培小时 (Ah),因此总标称储能为 100 千瓦小时(3.54 Ah x 4.2 V x 6720 个电池单元)。在 96 个以串联形式连接的电池单元组中,每组包括 70 个以并联方式连接的电池单元,电池电压为 403.2 V(96 × 4.2 V),容量为 248 Ah(100 kWh/403.2 V 或 3.54 A × 70)。

其中的问题包括:

  • 由于存在高共模电压 (CMV),在测量只有个位数的低电压时,必须满足分辨率和准确度要求,以获得有意义的毫伏级精确度。这就是一种挑战,它可能使测量系统过载或影响读数的有效性。这里的 CMV 是指相对系统公共点(也被称为“地”,尽管这种说法有误),直至被测电池单元的所有串联电池的电压之和。请注意,在电动车中,可以串联多达 96 个甚至 128 个电池单元串联,以达到数百伏的 CMV。
  • 由于高 CMV,为了电气完整性和用户/系统安全,必须将电池与系统的其他部分进行电隔离,因为要杜绝这两者暴露在全 CMV 之下。
  • 电气噪声和电涌极易严重影响毫伏量程表的读数。
  • 必须在几毫秒内且几乎同时地测量多个电池单元,以确定准确的电池单元和电池组的总体状态。否则,电池单元之间的测量时间偏差会造成误导性结论以及基于误导性结论的措施。
  • 大量的电池单元意味着在电池单元和数据采集子系统的其他部分之间需要某种多路复用布局,否则互连线路的尺寸、重量和成本会大大增加。

最后,还有一些与安全、冗余和错误报告有关的重要和强制性注意事项,这些都是必须考虑的。各个行业的标准不同;工业和电动工具与汽车大不相同,有关汽车的标准是最严格的。在任务关键型汽车系统,如与电池管理有关的系统,其功能缺失不得导致危险情况发生。在这种系统内部出现故障的情况下,“安全”状态要求关闭电子装置,并且必须通过仪表盘灯或其他指示器提醒车辆驾驶员。

然而,对于一些系统来说,发生故障或功能缺失有可能导致危险事件,不能简单地将其关闭,因此安全目标可能包括指定的“与安全相关的”可用性要求。在这类情况下,可能需要容忍系统中某些类型的故障,以避免危险事件。

为满足这类与安全相关的可用性要求,需要在特定时间段内提供基本功能或已定义的“退出”路径——尽管存在已定义的故障条件,且安全系统必须在该时间段内容忍故障发生。凭借这种容错性能,系统能够在可接受的安全水平下继续运行更长时间。ISO 26262“道路车辆功能安全”的关键部分为系统开发人员提供了与安全相关的可用性要求的指导。

集成电路公司加紧提供解决方案

供应商已经开发了 BMS 集成电路,旨在解决精确读取串联电池的问题——尽管会面临高 CMV、恶劣电气环境。这些 IC 不仅能提供基本的读数,而且还解决了多路复用、隔离和定时偏移等技术问题。这类 IC 符合相关的安全标准,并能在适当的情况下,达到 ASIL-D 汽车应用的认证要求,这是汽车领域最高、最严格认证级别。

汽车安全完整性等级 (ASIL) 是由 ISO 26262 道路车辆功能安全标准规定的风险分类方案。该标准改编自 IEC 61508 中关于汽车工业的安全完整性等级 (SIL) 规定。

尽管大致来讲这些 BMS 器件的功能相似,但它们在结构、可处理的电池单元数量、扫描速度、分辨率、独特的功能和互连方法方面存在一定的差异:

• 隔离式 CAN 架构基于星形配置,具有很强的稳定性,因为隔离式 CAN 架构中的通信线断裂只会破坏一个 IC,而电池组的其他部分仍然安全。然而在 CAN 架构中,要求每个 IC 都有一个微处理器和 CAN,使得这种方法成本更高,而且通信速度却相对较慢。

• 菊花链结构通常比较经济实惠,因为这种架构的菊花链基于通用异步接收/发射器 (UART),能够实现可靠、快速的通信,而且没有 CAN 的复杂性。在这种架构中,最常见的隔离方式是电容式隔离,但也可以采用变压器式隔离。但是,菊花链结构中出现断线会导致通信中断,因此有些菊花链系统会采取“变通”措施,并在断线期间可以支持一些操作。

其中具有代表性的 BMS IC 有:

• MAX17843 由 Analog Deveice 提供:MAX17843 是一款可编程 12 通道电池监测数据采集接口,具有丰富的安全功能(图 3)。该器件经过优化后用于汽车系统的电池、HEV 电池组、电动汽车以及任何叠接一长串电压最高可达 48 V 的二次金属电池的系统。

Analog Devices MAX17843 12-channel battery-monitoring data-acquisition interface (click to enlarge)
图 3:MAX17843 的 12 通道电池监测数据采集接口集成了多种安全功能,使其非常适用于汽车应用并满足各种规定。(图片来源:Analog Devices)


MAX17843 集成了一条高速差分 UART 总线,用于强大的菊花链串行通信。这条总线支持在一个菊花链中连接多达 32 个 IC(图 4)。UART 使用电容隔离,不仅减少了物料清单 (BOM) 成本,还降低了及时故障 (FIT) 率。

Analog Devices 12-channel MAX17843 uses capacitive galvanic isolation (click to enlarge)
图 4:12 通道 MAX17843 在其菊花链 UART 配置中使用电容电隔离,一条菊花链支持多达 32 个器件。(图片来源:Analog Devices)


模拟前端由一个 12 通道电压测量数据采集系统和一个高压开关组输入构成。所有的测量都是在每个电池单元上以差分形式进行的。满量程测量范围为 0 至 5.0 V,有效范围为 0.2 至 4.8 V。测量期间,使用高速逐次逼近 (SAR) 模数转换器 (ADC) 以 14 位分辨率通过超采样对电池单元电压进行数字化。可以在 142 μs 内完成对所有 12 个电池单元的测量。

MAX17843 采用双扫描方法收集电池单元测量值并对其进行误差修正,因此在工作温度范围内实现了出色的测量精度。在 +25°C 和 3.6 V 的条件下,电池单元差分测量的精确度规定为 ±2 mV。为了便于设计导入该 IC,Analog Devices 提供了 MAX17843EVKIT# 评估套件。这种套件带有基于 PC 的图形化用户界面 (GUI),可用于设置、配置和评估。

• 由 Renesas 提供的ISL78714ANZ-T:ISL78714 锂离子 BMS IC 可监控多达 14 个串联电池单元,提供精确的电池电压和温度监控、电池平衡和丰富的系统诊断功能。在典型配置中,主 ISL78714 通过串行外设接口 (SPI) 端口与主微控制器通信,并且还有多达 29 个 ISL78714 器件通过一个强大的专有双线菊花链相连(图 5)。这种通信系统高度灵活,可以使用电容隔离、变压器隔离或两者的组合使用,且速度高达 1 兆比特/秒 (Mb/s)。

Renesas ISL78714 uses an SPI port to link multiple devices (click to enlarge)
图 5:ISL78714 使用 SPI 端口将多个器件连接在一个可使用电容式或变压器式隔离的双线菊花链中。(图片来源:Renesas Electronics Corp.)


初始电压测量精度为 ±2 mV,在 20°C 至 +85°C 下且 1.65 至 4.28 V 范围内的分辨率为 14 位;在 ±5.0 V 的电池单元输入范围内,板装配后的器件精度为严格的 ±2.5 mV(负电压范围通常用于满足母线排需求)。

该 BMS 包括三种电池平衡模式:手动平衡模式、定时平衡模式和自动平衡模式。自动平衡模式在主机规定的电荷量从每个电池单元中移除后,结束平衡模式。如果失去通信的话,在所有关键功能的集成式系统诊断功能中会有一个看门狗关断装置。

• BQ76PL455APFCR(和 BQ79616PAPRQ1)均来自 Texas Instruments: bq76PL455A 是一款 16 单元电池监测和保护器件,专为高可靠性、高电压工业应用而设计。集成的高速、差分、电容隔离接口支持多达 16 个 bq76PL455A 器件,通过高速 UART 接口以高达 1Mb/s 的速度通过双绞线菊花链与主机通信(图 6)。

Texas Instruments bq76PL455A 16-cell battery management IC (click to enlarge)
图 6:bq76PL455A 16 单元电池管理 IC 针对工业应用,使用电容隔离来连接多达 16 个器件,通过菊花链布局以高达 1 Mb/s 的速度通过双绞线通信。(图片来源:Texas Instruments)


14 位 ADC 使用一个内部基准,所有电池单元输出的转换时间均为 2.4 ms。bq76PL455A 可监测和检测几种不同的故障条件,包括过压、欠压、过温和通信故障。该器件支持使用外部 n-FET 的无源电池单元平衡,以及通过外部开关矩阵栅极驱动器的有源平衡。

这种 BMS 可以轻松处理最多不超过 16 个电池单元的电池串。这样做的唯一限制是必须按照升序使用输入,将所有未使用的输入一起连接至未使用最高 VSENSE_ 输入。例如,在 13 个电池单元的设计中,输入 VSENSE14、VSENSE15 和 VSENSE16 未使用(图 7)。

Texas Instruments bq76PL455A
图 7:bq76PL455A 可用于少于 16 个电池单元;在这种情况下,未使用电池单元的输入必须是链中最高的。(图片来源:Texas Instruments)


如 Texas Instruments 的 bq79616PAPRQ1 等的其他 IC 还可支持环形配置和双向通信,使系统能够连续监测电池组的健康和安全状态(图 8)。

Texas Instruments bq79616PAPRQ1 supports a bidirectional ring topology (click to enlarge)
图 8:bq79616PAPRQ1 支持双向环形拓扑结构,以便在断线或节点故障的情况下提供另外的链路连接路径。(图片来源:Texas Instruments)


如果在这种配置中,两个电池监测 ASIC 之间出现故障、开路或短路的情况,控制处理器能够通过切换信息的前后传递方向,继续与所有的电池监测 ASIC 进行通信。因此,如果正常通信遇到故障,系统可以利用环形通信功能的容错能力来保持可用性,同时有不会丢失来自电池模块的电压和温度信息。对于希望尝试 bq79616PAPRQ1 的设计人员,Texas Instruments provides 提供了 BQ79616EVM 评估板。

• LTC6813-1 来自 Analog Devices, Inc.:LTC6813-1 是一款符合汽车标准的多单元电池组监测器,通过其带有可编程噪声滤波器的 16 位三角积分 ADC,可测量多达 18 个串联的电池单元且总测量误差小于 2.2 mV(图 9)。请注意,相比其他能够直接支持电池单元的 IC 来讲,该器件可支持的数量更多。所有 18 个电池单元都可以在 290 μs 内完成测量,并且能够选择较低的数据采集速率以获得更高的降噪效果。

Analog Devices LTC6813-1 supports the highest number of cells (18)
图 9:LTC6813-1 可支持的最多电池单元 (18),并采用了 16 位 ADC 来实现 2.2 mV 的精度和高速电池单元扫描能力。(图片来源:Analog Devices, Inc.)


可串联多个 LTC6813-1 器件,从而允许同时对较长的高压电池串的电池单元进行监测。LTC6813-1 支持两种串行端口:标准四线 SPI 和 2 线隔离接口 (isoSPI)。非隔离四线端口适用于较短距离的链路和一些非汽车应用(图 10)。

Analog Devices LTC6813-1 supports a standard four-wire SPI interconnection
图 10:LTC6813-1支持标准四线 SPI 互连,用于较短距离的链接和一些非汽车应用。(图片来源:Analog Devices, Inc.)


1 Mbit/s 的隔离串行通信端口使用单根双绞线,距离可达 100 m,具有较低的电磁干扰 (EMI) 敏感性和辐射,因为该接口设计旨在实现较低数据包错误率,即使在电缆受到高射频场的影响情况下也是如此。即使出现了诸如通信路径断线等故障,菊花链的这种双向能力也能确保通信的完整性。

在其两线配置模式下,隔离是通过外部变压器实现的,标准 SPI 信号被编码为差分脉冲。传输脉冲强度和接收器阈值水平通过两个外部电阻 RB1 和 RB2 设定(图 11)。电阻值由设计人员选择,以便在功率耗散和抗噪强度之间进行权衡。

Analog Devices LTC6813-1 offers a 2-wire, 1 Mbit/s, transformer-isolated serial communications port (click to enlarge)
图 11:LTC6813-1 还提供了一个通过单根双绞线的 2 线、1 Mb/s、变压器隔离式串行通信端口,其距离可达 100 米,且同时具有低 EMI 敏感性和低辐射。(图片来源:Analog Devices, Inc.)


LTC6813-1 可以直接从受其监测的电池组或从一个单独的隔离电源供电。该器件还包括用于每个电池单元的无源平衡功能,以及使用脉宽调制 (PWM) 进行的单独占空比控制功能。

总结

准确测量单个电池单元或仅有几个电池单元组成的小型电池组的电压、电流和温度,或多或少会带来一些挑战。然而,由于大量电池单元、高 CMV、电噪声、监管规定和其他问题,在串联电池串的单个电池单元上准确测量这些相同的参数并在恶劣的汽车和工业环境中进行测量时(电池单元之间的时间偏差忽略不计),将是一个挑战。

为此,设计人员可以借助专门为这些应用设计的 IC(如图所示)。这种 IC 支持所需的电隔离、精度和快速扫描时间,可以解决此类问题。因此,这种 IC 能够实现准确的可操作结果,有助于作出关键的高水平电池管理决策。

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光电二极管好不好看这个值!

关键词:光电二极管,响应速率

问:光电二极管响应度

什么是 光电二极管 响应度?

Vishay TEMD7000X01 光电二极管

响应度是光电二极管最为重要的性能特性之一,是指光电二极管对光信号的响应速率,单位为 A/W。响应度越快,光电二极管就可以更迅速地探测和转换光信号,因此在高速的应用场合中光电二极管的响应速度显得尤为重要。

從定义上,光电二极管的响应度是对光的灵敏度的一种测量。它被定义为给定波长下光电流(Ip)与入射光功率P的比值。

响应度,Rλ = Ip /P

换句话说,它是衡量光功率转换为电流的有效性的标准。它随入射光的波长、施加的反向偏压和温度而变化。

更多光电二极管相关技术内容, 请参考下面帖子:

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台式电源的这个绿头这样接才安全!

关键词: 台式电源,接地端子,安全接地

问:台式电源如何正确接地连接

你的台式电源是否有一个绿色的接地端子,就像图1所示的B&K Precision的1550电源?

假设有,我们如何以及何时使用这些连接? 例如,图2显示了与通常随电源出售的跳线排的三种可能连接。如果将绿色接地端子接在红色输出端子上,会不会损坏电源?如果不接地,会不会有安全问题?

为了更好地理解这些问题,我们将打开电源,检查与地线相关的内部连接。这些问题的答案将帮助我们了解所有线路驱动的电源,并让我们对安全有一个更好的理解。

图 1 :B&K Precision 1550单输出电源的图片,重点是面板连接。

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图 2 :图片显示电源接地连接的三种可能连接方式。

安全接地

让我们从显而易见的开始:关于接地和连接的全面讨论超出了本文的范围。最新标准可咨询UL、NEC等权威机构。

话虽如此,我们可以通过检查B&K 1550来发现一些指导方针。首先,或许也是最重要的一点是,外露的金属机箱要接地。这在图3的左侧面板中清晰地显示出来。这里我们可以看到IEC电源连接器的背面。接地连接(黄色线)用螺丝固定在机箱上。端子法兰包括一个外齿锁紧垫圈,以确保导线法兰与机箱之间的低电阻连接。

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图 3 :输入接地用螺丝固定在机箱上(左),面板接地焊接到机箱上(右)的图片。

技术贴士 :在理想的操作条件下,安全接地的电流为零。但是,如果设备或墙内接线出现故障,安全接地必须能够传导全部交流线路电流。这种低电阻的东西,如暴露的金属机箱保护用户。低电阻对于提供高电流跳闸主断路器也是必要的。电线电阻高是特别危险的,因为它会导致持续的故障电流,并有可能引起火灾。

面板接地端子的连接如图3的右图所示。在这里,我们看到一条带绿色条纹的黄线从机箱连接到一个小电路板,该电路板连接到面板香蕉插孔。观察电线的端子耳是点焊到金属底盘上的。另一侧焊接在PCB上。

在回答我们最初的问题之前,我们应该看看图4。这是电源的主电路板。这是一个开关模式电源(SMPS)。它不是一个60赫兹的大型变压器,而是一个高频变压器。其结果是比传统的变压器解决方案更小更轻。

这幅图的重要部分是红线的划分。这表示电路的交流线路输入(上)和稳压直流部分(下)之间的边界。只有少数几个项目跨越线路,包括变压器,光耦合器和安全额定电容器。这提供了一个很好的隔离措施,因为没有直接连接。

输入和输出部分之间的这种隔离是我们开场问题的核心。

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图 4 :B&K Precision 1550电源的主电路板,输入和输出部分之间有突出显示的分界线。

通过适当的隔离,电源的直流部分会浮起来。在理想情况下,它的作用就像电池一样,正负端之间没有固有的连接。就像电池一样,我们可以自由地将浮动电源连接到其他电源上。例如,我们可以堆叠(串联)两个36 VDC的B&K 1550电源在一起,以获得72 VDC。

安全须知: 浮动电源不排除所有的电流路径。我们可以预期高阻抗漏电流。作为一个说明性的故事,以我的旧笔记本电脑为例。它的漏电流非常大。你不能光着脚使用电脑,也不能在电脑充电的时候使用。你能感觉到脚趾里的漏电流!如果你能感觉到泄漏电流,它肯定是高到足以击穿和破坏任何未受保护的金属氧化物半导体(MOS)器件,如MOSFETS 或微控制器的门。当然,如果你能感觉到电流,那就说明出现了严重的问题,需要立即引起注意。

技术贴士 :虽然电源的输出浮起来了,但还是有局限性的。例如,假设我们有1550个电源中的4个。理论上,我们可以将最低的电源接地,然后将电源串联在一起。这就像堆叠4个36伏直流电池,提供总共144伏直流电压。在实践中,我们应该非常小心,因为电隔离是有限制的。一定要查阅数据手册或制造商,以确定任何给定电源的最大连续直流偏置。在我们的示例中,在我们的4串联连接示例中,上电源具有108 VDC偏移。

安全须知: 随着串联电源数量的增加,存在安全隐患。首先,我们通过了OSHA的高电压阈值,有触电的真正危险。其次,人为因素的限制开始发挥作用,因为我们可能会变得自满,忘记关闭一部分电源。同样,这是一个触电的危险。你和你周围的人使用单个较大的电源可能比使用一群较小的电源更安全。

一些想法

考虑到所有的事情,最好的做法是保持跳线安装与安全接地良好连接,例如,将绿色端子连接到黑色端子。当我们将项目连接到外部测试设备(如函数发生器和示波器)时,这可能更重要。请注意,示波器探头的接地耳连接到接地。在MOS周围工作时,对高阻抗泄漏电流的警告可能非常重要。操作不接地电源的结果可能与在没有正确接地的工作台或没有接地带的电路上工作的结果相同。唯一的缺点是接地回路,但这是另一天的讨论。

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有技巧 !小姐姐带你玩焊接!

作者:Becky Stern

关键词:焊接,焊锡丝,焊台夹具

焊接是电子项目中用于将组件连接的基本技术,通过将焊料加热到熔点,让它流进金属之间的间隙,冷却时就会形成牢固而可靠的结合。 焊接用途广泛,无论是初学者、DIY 爱好者还是专业人士,都需要运用焊接技术来为电子电路的创建和修复、珠宝制作、水管连接等创造无限的可能性。 以下视频将从基本概念开始,涵盖内容包括焊接的原理、技巧、注意事项、冷焊点等,来观看进入焊接的世界吧。

A close up of wires

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焊接是使用低熔点合金将不同金属物体粘合在一起的过程,只要操作得当,就能完成一个牢固的焊点,这并不像看起来那么难,本文将会一一讲解。此外,NASA有一份官方的焊接指南,涵盖的内容更深入,如果你能得到启发,总能学习到更多。

焊接的应用场景有很多,比如一些彩色玻璃、珠宝等手工艺品的制作,还有建筑上如铜水管的连接等。本文只集中讨论小型电子产品的焊接。

焊接的重点就是对两个被焊接的物体进行加热,让焊锡在它们之间流动。当适当加热时,焊锡会沿表面吸附并呈现出光泽,并在部件之间形成凹形。

如果部件需要承受一些压力,可以在焊接之前将电线绕在一起以建立一个更牢固的连接。

焊锡丝主要有几个种类和尺寸。对于这次的目的来说,无论是含铅与否的松香芯焊锡丝,都是理想的选择。助焊剂在焊接时沸腾,为金属结合创造了理想的屏蔽环境,使它不被氧化。不过,由于使用的是单独的助焊剂制作固体焊料,事后通常要用酒精清洗,因为它看起来不美观且黏腻,并且可能会吸收环境中的湿气并导致元器件和电路板被腐蚀。因此,松香芯焊锡丝和标有免清洗的焊料就会更加方便。

一般情况下,焊接前给部件上锡非常有用,特别是像多股线这样的部件。先涂抹一点焊锡可以将导线固定在一起,当焊点被加热时,焊锡会熔化并重新流动。

焊接初学者可以先用LED和电池组搭配几个简单的电路进行练习,然后逐渐升级,尝试在一个原型板上焊接面包板项目。

焊接最重要的规则是加热两个部件。通常会出现问题的原因,主要是与其中一个部件不完全加热有关。如果焊锡流到了冷却的部件上,它会迅速冷却,以至于一些氧化物有机会在焊锡与元件之间形成,你可以重新加热焊点来修复冷焊点。

如果需要断开连接,也可以通过重新加热焊点来完成。有时,如果先用吸锡线或脱焊泵去除多余的焊料,操作会更容易。

通过万用表可以检查电路连接是否正常,没有哔声,就代表没有电流流动。

为了防止焊点互相短路或与附近的导体接触,明智的做法是在需要的焊点上使用热缩管来保护。对于多芯导线的接合, 你可以错开焊点,并使用多种不同尺寸的热缩管来整理和保护整个电路。

当练习焊接导线上手后,可以尝试将导线焊接到电路板上。

由于元器件越小,就越难用手工焊接,因此,贴片式元件会使用机械化的方式。首先使用模板来涂抹焊膏,然后用取放机器放下零件,再使用焊锡回流炉,将整个电路板烘烤到合适的温度,使焊料液化并完成所有的连接。而较大的直插式元件可以通过将电路板浸入焊锡浴中进行连接,但有时仍然会需要手工焊接。

如果需要移除贴片式元件,可以使用热风枪加热那些难以用电烙铁接触到的小焊点。

掌握了焊接基础知识,等于已经迈出了开启创造力和实用性世界的第一步。 通过了解焊接的基础知识,可以掌握连接金属、修理电子产品以及将创意变为现实的技能。 熟能生巧,当您继续您的焊接之旅时,您将完善您的技术,培养稳定的双手,并对自己的能力充满信心。享受这段旅程,展开您的焊接冒险吧!

关于本系列视频

电子设计博大精深,对于初学者来说,有一定的难度。本系列视频旨在介绍一些入门级的技术和技巧,包括电路设计基础知识、简单编程等,让初学者从基础开始,再一步步向更进阶出发,在电子设计的世界里,发掘更多乐趣,同时也可以让电子设计爱好者温故知新。

关于Becky Stern

Becky Stern是一名创客,拥有多年设计电子项目的经验,创作和分享是她两大爱好。在独立创业之前,她曾担任 Instructables (Autodesk) 的产品经理、Adafruit 的可穿戴电子产品总监等。她的作品曾被 BBC、CNN、Business Insider、Forbes 和 Science Friday 等知名媒体报道过。她创建了数百个关于技术和手工制作的在线DIY教程和视频,旨在分享她的知识,帮助同是电子设计爱好者的同路人学习,以及相互交流。

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Chip Quik Inc. SMDSW.0311OZ-ND 免清洗焊线

Seeed Technology Co., Ltd

1597-1536-ND

镊子

3M

3M158306-ND

防护眼镜

SparkFun Electronics

1568-1077-ND

焊台夹具

FLIR Extech

MN35-ND

万用表

Adafruit Industries LLC

1528-4559-ND

热缩管


SparkFun Electronics 1568-1602-ND 热风枪

Chip Quik Inc.

315-SOLDERWICK2.0-ND

吸锡线


Aven Tools 243-1183-ND 脱焊泵

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小编的话

正如视频所介绍的,焊接是电子元件与电路板之间形成稳定电气连接的关键手段,焊接质量直接影响到电子设备的性能和寿命。随着电子技术的不断发展,焊接技术也在不断创新和进步。作为电子工程师,我们需要不断学习和掌握焊接技巧,以提高设备的性能和可靠性。您对焊接操作有哪些实战经验?遇到过哪些问题?欢迎留言,分享交流!

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一周新品推荐:TI 无传感器FOC控制器MCF8316A和Digilent MCC USB-231/USB-234 USB DAQ 器件

关键词:FOC控制器,BLDC,USB DAQ 器件,测量计算

产品一:TI 无传感器FOC控制器MCF8316A

Texas Instruments MCF8316A 为驱动峰值电流高达 8 A 的速度受控型 12 V 至 24 V 无刷直流电机或永磁同步电机的客户提供了一个单芯片无代码无传感器的场定向控制解决方案。

MCF8316A集成了三个1/2H桥,具有40V绝对最大电压和95mΩ超低RDS(ON)(高侧和低侧结合)。可调降压稳压器和LDO的电源管理系列能够生成3.3V或5.0V电压轨,可用于为外部电路供电。

该器件算法配置可存储在非易失性EEPROM中,一旦配置,该器件即可独立工作。

该器件通过PWM输入、模拟电压、变频方波或I2C命令接收速度命令。

Texas Instruments MCF8316A集成多种保护特性,旨在出现故障事件时保护该器件、电机和系统。

产品特性

  • 集成电机控制算法的三相BLDC电机驱动器
  • 无代码磁场定向控制 (FOC)
  • 离线电机参数测量,采用电机参数提取工具 (MPET)
  • 5点可配置速度配置文件支持
  • 通过正向重新同步和反向驱动支持风车
  • 可配置电机启动和停止选项
  • 防电压浪涌保护可防止过压
  • 通过自动死区时间补偿提高声学性能
  • 通过DACOUT进行可变监控
  • 4.5V至35V工作电压(绝对最大值40V)
  • 高峰值输出电流:8A
  • 低MOSFET导通电阻,95mΩ RDS(ON) (HS + LS),TA=+25°C时
  • 速度环路精度
  • 3%(内部时钟)
  • 1%(外部时钟基准)
  • 低功耗休眠模式,3µA(最大值),VVM=24V、TA=+25°C时
  • 客户可配置非易失性存储器 (EEPROM),用于存储器件配置
  • 支持高达75kHz PWM频率,支持低电感电机
  • 内置电流检测功能,无需外部电流检测电阻器
  • 内置3.3V (5%)、20mA LDO稳压器
  • 内置3.3V/5V、170mA降压稳压器
  • DRVOFF独立引脚禁用输出
  • 扩频和转换率,用于降低EMI
  • 整套集成保护特性
  • 电源欠压闭锁 (UVLO)
  • 电机锁定检测(5种不同类型)
  • 电荷泵欠压 (CPUV)
  • 过流保护 (OCP)
  • 热警告和热关断 (OTW/OTSD)
  • 故障条件指示引脚 (nFAULT)
  • 可选择通过I2C接口进行故障诊断

适用范围

  • 无刷直流 (BLDC) 电机模块
  • 住宅和生活风扇
  • 空气净化器和加湿器风扇
  • 洗衣机和洗碗机泵
  • 汽车风扇和鼓风机
  • 医疗CPAP鼓风机

产品二:Digilent MCC USB-231/USB-234 USB DAQ 器件

Digilent 的测量计算 USB-231 和 USB-234 是基于 USB 的 16 位多功能 DAQ 器件。它们具有 8 个 SE/4 DIFF 模拟输入,具有 ±10 V 的固定模拟输入范围、16 位分辨率、两个 16 位模拟输出、八个数字 I/O 和一个 32 位计数器。USB-231 具有 50 kS/s 的采样率。USB-234 具有 100 kS/s 的采样率。该器件由 USB 供电,无需外部电源。

每个器件提供两个 16 位模拟输出。一个或两个输出可以每通道高达 5 kS/s 的速率更新。输出范围固定为 ±10 V。

USB-230 系列器件包含八条 TTL 电平数字 I/O 线。每个通道均可通过软件选择输入或输出。支持 0 V 至 5 V 的数字输入电压范围,阈值为 0.8 V(低)和 2.3 V(高)。在输出模式下使用时,每个数字通道允许在 3.3 V 电压下工作,拉电流/灌电流限制为 ±4 mA。在系统启动和复位时,所有 DIO 线都设置为高阻抗输入。该器件不驱动信号高或低。每条线都有一个连接到它的弱下拉电阻。所有数字 I/O 更新和示例均以软件为节奏。

USB-230 系列器件包括一个外部数字触发输入,该输入可由软件选择用于上升沿或下降沿检测。它们还支持一个 32 位边沿计数器(上升),可接受高达 5 MHz 的输入。

软件支持包括 DAQami,这是一个可选的开箱即用应用程序,用于数据记录、可视化和信号生成。数据可以在用户可配置显示器上实时或采集后查看。提供适用于最流行应用程序和编程语言的驱动程序,包括 Visual C++®、Visual C#®、Visual Basic®.NET、DASYLab®、LabVIEW™、MATLAB® 和 Python™。

产品特性

  • 8 SE/4 DIFF 模拟输入
  • 16 位分辨率
  • USB-231:50 kS/s 采样率
  • USB-234:100 kS/s 采样率
  • ±10 V 输入范围
  • 两个 16 位模拟输出
  • 八个数字 I/O
  • 一个计数器输入
  • 无需外部电源,随附 USB 数据线

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电流监控需要双向电流检测 怎样实现最高效?

作者:Jeff Shepard

关键词:电流监控,集成双向 CSA,电流检测放大器

越来越多的应用需要快速准确地进行电流监控,包括自动驾驶汽车、工厂自动化和机器人技术、通信、服务器电源管理、D 类音频放大器和医疗系统。在许多这样的应用中,都要求进行双向电流检测,而且需要以最小的成本有效地实现这一目的。

虽然可以使用一对单向电流检测放大器 (CSA) 构建一个双向电流检测放大器 (CSA),但构建过程可能复杂、耗时。该过程会涉及到将两个输出合并成一个单端输出的独立轨至轨运算放大器,或者在微控制器上使用两个模数转换器 (ADC) 输入,后者需要额外的微控制器编码和机器周期。最后,使用两个单向 CSA 构建双向 CSA——再加上将其整合为双向解决方案所需的额外部件,这将消耗更多的电路板空间,而更多的器件会降低可靠性,增大库存需求。最终可能导致成本和设计进度双双超出预期。

为避免上述情况发生,设计人员可以采用集成、高速、精确的双向 CSA。设计人员可以选择带有内部低电感分流电阻的集成双向 CSA 构成最紧凑的解决方案,或者选择使用外部分流器的 CSA 实现更灵活的设计和布局。

本文将回顾双向 CSA 的实施要求和更高集成度方法的优势。然后以来自 STMicroelectronics、Texas Instruments, 和 Analog Devices 的器件为例进行详细介绍,其中包括各器件的关键参数和各自的不同特征。最后,本文将展示如何使用这些器件开始设计,包括相关的参考设计/评估套件/开发套件,以及设计和实施技巧。

如何使用两个单向 CSA

双向 CSA 电路可以用两个单向 CSA 以多种方式构建(图 1)。左侧示例中使用的 Analog Devices MAX4172ESA+T 不含内部负载电阻,因此使用分立器件 Ra 和 Rb。在右侧示例中,MAX4173TEUT+T 内含一个 12 kΩ 负载电阻,可将其电流输出转换成电压。

External load resistors (left), or with an internal load resistor (right) (click to enlarge)
图 1:可通过使用外部负载电阻或内部负载电阻(右)的方式实现由两个单向电流检测放大器构成的双向电流检测应用。(图片来源:Analog Devices)

虽然不需要两个负载电阻,但 MAX4173TEUT+T 电路的反馈中增加了一个 1 nF 电容,以稳定 B 部分的控制回路。在这两种情况下,使用 MAX4230AXK+T 通用运算放大器将来自两个 CSA 的输出电流合并。

这两种方法的零件数都高于使用单一双向 CSA 时的零件数量。除了零件数量较多外,由于两个单向 CSA 需要放置在靠近 VSENSE 电阻的地方,会导致 PC 板布局更加复杂。

使用双向 CSA 的应用实例

双向 CSA 是多功能器件,应用广泛。例如,在三相伺服电机系统中,可使用两个 CSA 来确定所有三相的瞬时绕组电流,而不需要进行任何进一步计算,也不需要任何有关脉宽调制 (PWM) 脉冲相位或占空比的信息(图 2)。

Two bidirectional CSAs can be connected across sense resistors for phase 1 (RSENSEΦ1) and phase 2 (RSENSEΦ2) (click to enlarge)
图 2:在三相伺服电机应用中,两个双向 CSA 可以连接相位 1 (RSENSEΦ1) 和相位 2 (RSENSEΦ2)的检测电阻,以产生可以代表第三相绕组中的电流的电压。(图片来源:Analog Devices)

根据基尔霍夫定律,前两个绕组的电流之和等于第三个绕组的电流。该电路使用两个 MAX40056TAUA+ 双向 CSA 来测量两相电流,并由 MAX44290ANT+T 通用运算放大器进行电流求和。由于所有三个放大器都有相同的参考电压,因此产生了比率测量法。

在另一个示例中,一个 D 类音频放大器,一个双向 CSA,如 Texas Instruments 的 INA253A1IPW 可以用来准确测量扬声器的负载电流(图 3)。

Texas Instruments bidirectional CSA (INA253) (click to enlarge)
图 3:在 D 类音频设计中,可使用双向 CSA (INA253) 对扬声器进行增强和诊断。(图片来源:Texas Instruments)

扬声器负载电流的实时测量值可用于诊断,并通过量化关键的扬声器参数和这些参数的变化对放大器进行性能优化,具体包括:

  • 线圈电阻
  • 扬声器阻抗
  • 共振频率和共振频率下的峰值阻抗
  • 扬声器的实时环境温度

电路板布局技巧和分流器注意事项

在实施电流检测电路时,寄生电阻和电感是值得关注的问题。此外,过度焊接和寄生电阻也会导致检测错误。通常使用四端子电流检测电阻。如果不选择四端子电阻,则应使用开尔文 pc 板布局技术(图 4)。

Kelvin sense traces should be close to the solder contact pads
图 4:开尔文检测迹线应尽可能靠近电流检测电阻上的焊接接触焊盘。(图片来源:Analog Devices)

将开尔文检测迹线置于尽可能靠近电流检测电阻的焊接接触点的位置会最大限度地减少寄生电阻。开尔文检测迹线的间距越大,就越会出现由于额外迹线电阻造成的测量误差。

正确选择检测电阻是将寄生电感降至最小的一个重要方面。由于电压误差与负载电流成正比,因此应尽量减少封装电感。一般来说,绕线电阻的电感值最大,标准金属膜器件的电感值处于中等水平。对于电流检测应用,一般推荐使用低电感金属膜电阻。

分流电阻的值是在动态范围和功率耗散之间进行权衡的结果。对于大电流检测,建议使用低值分流器,以尽量减少热耗散 (I²R)。在低电流检测中,使用较大的电阻值能够将失调电压对检测电路的影响降至最低。

大多数 CSA 依靠外部分流器测量电流,但也有一些 CSA 使用内部分流器。虽然使用内部分流器的设计外形更紧凑,器件更少,但需要进行一些权衡,具体包括:由于分流器值预先确定,所以灵活性较差;相比外部分流器,需要更大的静态电流;可测量的电流大小会受到内部分流器容量的限制。

高电压精密双向 CSA

使用 STMicroelectronics 的 TSC2011IST,设计人员可以充分发挥其精密特性,使用低电阻外部分流器,从而最大限度地减少功率耗散(图 5)。这款双向 CSA 旨在为数据采集、电机控制、螺线管控制、仪表、测试和测量以及过程控制等应用提供精确的电流测量。

STMicroelectronics TSC2011IST includes a shutdown pin (SHDN)
图 5:TSC2011IST 包括一个关断引脚 (SHDN),可以最大限度地节能,其工作温度为 -40 至 125℃。(图片来源:STMicroelectronics)

TSC2011IST 的放大器增益为 60 V/V,集成了电磁干扰 (EMI) 滤波器,具有 2 (kV) 人体模型 (HBM) 静电放电 (ESD) 容限(根据 JEDEC JESD22-A114F 标准的规定)。TSC2011 可以检测到低至 10 mV 的满量程电压降,以实现稳定测量。凭借 750 kHz 增益带宽积和 7.0 V/µs 压摆率,该器件确保了高精确度和快速响应。

设计人员可以借助 STEVAL-AETKT1V2 评估板快速上手 TSC2011IST(图 6)。该器件可以在 -20 V 到 +70 V 的宽共模电压范围内检测电流。TSC2011IST 的特点:

  • 增益误差:最大 0.3%
  • 失调漂移:最大 5 µV/°C
  • 增益漂移:最大 10 ppm/°C
  • 静态电流:关断模式下 20 µA

STMicroelectronics STEVAL-AETKT1V2 eval board
图 6:STEVAL-AETKT1V2 评估板包括主板和一个包含 TSC2011IST 的子卡。(图片来源:STMicroelectronics)

内部双向分流 CSA

Texas Instruments 的 INA253A1IPW 集成了一个 2 mΩ、0.1% 低电感分流器,支持高达 80 V 的共模电压(图 7)。INA253A1IPW 为设计人员提供了可抑制大 dv/dt 信号的增强型 PWM 抑制电路,从而实现了针对如电机驱动、螺线管控制等应用的连续、实时的电流测量。内部放大器具有精密的零漂移拓扑结构,且共模抑制率 (CMRR) 大于 120 dB DC CMRR 和 90dB AC CMRR(50 kHz 时)。

图 7:典型应用中的 INA253A1IPW 双向 CSA。该器件具有内部分流器,可在 -40 至 +85°C 的温度范围内测量 ±15 A 连续电流。(图片来源:Texas Instruments)

通过使用相关的 INA253EVM 评估板上的测试点访问 INA253A1IPW 的功能引脚,设计人员就可以加快基于该 CSA 的系统设计开发(图 8)。这种双层板的尺寸为 2.4 × 4.2 英寸,用 1 oz 的铜制作而成。

Texas Instruments two-layer INA253EVM
图 8:该双层 INA253EVM 器件的尺寸为 2.4 × 4.2 英寸,用 1 oz 的铜制作而成。该器件的底层没有任何元件,只是一个坚实的铜制地平面,用来为返回电流提供低阻抗路径。(图片来源:Texas Instruments)

该 pc 板上包括了最小的支持电路,并且可以根据需要重新配置、移除或旁路掉各种功能。INA253EVM 具有以下功能:

  • 三个 INA253A1IPW 器件
  • 所有针脚都易于接触
  • 在整个 -40 至 +85°C 的温度范围内,支持 ±15A 的电流通过 INA253 CSA 的电路板布局和结构
  • 将支座放在 pc 板上,可用于除默认配置外的其他配置

该器件的底层没有任何元件,只是一个坚实的铜制地平面,用来为返回电流提供低阻抗路径。

获得 AEC-Q100 认证的双向 CSA

为了监测全桥电机控制、开关电源、螺线管和电池组以及汽车应用中的电流,设计人员可使用 Analog Devices 的 LT1999IMS8-20#TRPBF(图 9)。

Analog Devices LT1999IMS8-20#TRPBF bidirectional CSA (click to enlarge)
图 9:LT1999IMS8-20#TRPBF 是全桥电枢电流监测应用中的双向 CSA。(图片来源:Analog Devices)

LT1999IMS8-20#TRPBF 符合汽车应用的 AEC-Q100 标准,包括了一个关断模式,可最大限度地降低功耗。该器件使用外部分流器来测量电流的方向和大小。该器件可按比例产生一个输出电压,该值是位于电压和地之间的参考中间值。设计人员可以选择使用外部电压来设置参考电平。

当 VSHDN(引脚 8)被驱动至 0.5 V 地电压时,LT1999IMS8-20#TRPBF 进入电流消耗约 3 μA 的低功耗关断状态。如果输入引脚(+IN 和 -IN)经过偏置后在 0 至 80 V 之内(不施加差分电压),其电流消耗约 1 nA。内部 1 阶差分低通 EMI 抑制滤波器降低了 EMI 敏感性,有助于消除超出器件带宽的高频信号。

为了方便测试 LT1999 系列,Analog Devices 提供 1698A 演示板。该板放大了板载电流检测电阻器上的电压降,并产生一个与流经该电阻器的电流成比例的双向输出电压。设计人员可选择三种固定增益:10 V/V (DC1698A-A)、20 V/V (DC1698A-B) 和 50 V/V (DC1698A-C)。

具有 PWM 抑制功能的双向 CSA

为了在控制诸如螺线管和电机等感性负载的设计中改善对共模输入 PWM 边沿的抑制,设计人员可以使用 MAX40056TAUA+(图 10)。如上文图 2 中所述,MAX40056TAUA+ 是双向 CSA,可以处理 ±500 V/µs 及以上的压摆率。该器件的典型 CMRR 为 60dB(50 V,±500 V/µs 输入)和 140 dB DC。其共模范围从 -0.1 V 到 +65 V,并提供针对低至 -5 V 电感回跳电压的保护。

Maxim MAX40056TAUA+ includes an internal 1.5-volt reference
图 10:MAX40056TAUA+ 包括一个内部 1.5 V 电压基准、增强型 PWM 抑制以及一个用于检测正负过流条件的内部集成窗口比较器(左下方,由 CIP 输入驱动)。(图片来源:Analog Devices)

这款 MAX40056TAUA+ 器件具有内部 1.5 V 电压基准。该参考电压有多种用途,具体包括:

  • 驱动差分式模数转换器
  • 对输出进行偏移,以显示检测到的电流方向
  • 将电流导入外部负载,以减轻性能下降的影响

当更高的满量程输出摆动有用或者电源电压高于 3.3 V 时,设计人员可以用更高的外部电压基准来覆盖内部基准。最后,设计人员可以使用内部或外部基准来设置阈值,以使集成过流比较器跳闸,从而提供即时过流故障信号。

用于 MAX40056TAUA+ 的 MAX40056EVKIT# 评估套件为设计人员提供了一个成熟的平台,可用于开发高精度、高电压、双向 CSA 应用,如螺线管驱动器和伺服电机控制器。

结论

各种各样的应用都需要进行快速、准确地电流监控,包括从自动驾驶汽车、工厂自动化和机器人技术,到通信、服务器电源管理、D 类音频放大器和医疗系统的大量应用。在许多情况下,都需要双向电流检测。

幸运的是,设计人员可从各种集成双向 CSA 及其相关的开发平台中选择,以便快速有效地实现快速、准确的双向电流监测。

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组装重型连接器 这几样东西缺一不可!

关键词: 重型连接器, 连接头插件,线缆密封套

问:重型连接器有哪几种组件? 要留意什么?

重型连接器是一个单独的品类,这类连接器非常耐用,且具有灵活的连接头布局、高密封等级和高电流额定值。然而,由于这种连接器的选项过多,有时也会令人困惑。文本将介绍一些有关这种连接器类别的基础知识,以及如何找到你所需的完整连接系统的所有部件。

组件

重型连接器通常由五个基本组件组成:底座、外壳、公头和母头插件以及线缆密封套。

插件

插件可以放置在底座或外壳中,具体取决于应用场景。母头插件通常用于连接中提供电源的一侧,以降低在活动状态下接触到连接头的几率。

尺寸

插件的尺寸通常由连接头的数量及其载流能力确定。连接头的数量范围为1到108位,而其电流额定值范围为0.5A到650A,具体取决于使用的系列。

端接

插件中的连接头可以通过几种方式进行端接。可以使用压接连接头(作为单独的物料提供),也可以使用配备浮动连接头的插件,并采用螺丝、弹簧或绝缘置换压接(IDC)端接。

底座和外壳

尺寸

你所需底座或外壳的尺寸取决于所选插件的尺寸。在上述照片中,插件的尺寸是24B,与底座和外壳的尺寸相匹配。

线缆出口

底座可以采用闷头类型,即线缆位于面板内部,也可以安装在面板的外部,并在90度处留出线缆密封套的出口点。

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外壳还可以选择线缆出口设在背面或侧面的类型。

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插销

插销可以放置在外壳上或底座上,不过更常见的是放置在底座上。你也可以选择单或双插销选项,后者的安全系数更高。

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插销是预安装的,但我们也提供与外壳分开的锁紧装置,请参见连接器,互连器件 > 重型连接器 – 配件 类别。

线缆密封套

线缆密封套需要与外壳或底座的螺纹相匹配,并且需要能够容纳要使用的线缆的外径。有关线缆密封套的更多信息,请参阅文章线缆密封套——功能和关键参数和线缆密封套螺纹的差异——PG、NPT、公制之间的比较。

这些产品包含在DigiKey网站的两个独立版块中:线缆、电线 – 管理 > 线缆扎带和束线带 ,以及连接器,互连器件 > 重型连接器 – 配件 。

灵活性

我在介绍中提到,重型连接器在连接头布局方面非常灵活。利用框架(比如在连接器,互连器件 > 重型连接器 – 框架类别中的框架),你可以在较大的底座和外壳中插入较小的插件模块并按照自定义方式排列。

05_00

这些模块通常包含在框架的相关产品部分中,但你也可以在连接器,互连器件 > 重型连接器 – 插件、模块 1类别中找到。

组装

DigiKey还提供完整的重型连接器组件,具体请参见以下链接:https://www.digikey.cn/short/n5qc0rjn 

其中一些组件还需要单独购买线缆密封套,但会配备底座、外壳和两个插件

更多连接器技术内容, 请参考下面帖子

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物料找不到?这个暗号没对上!

作者:DigiKey

关键词: 宽封装,物料术语

问:宽芯片物料的术语

是否曾尝试过搜索“长边焊接”芯片物料,却找不到所需的物料?最近有位客户就向我询问了这样一种物料(2512尺寸片式电阻),但我不知道他们指的是哪种样式。我向他们提供了我们的标准2512零件,并且对他们所谓的“短边焊接”感到十分不解,不知道为什么有此差别。我在其他地方都没有见过这个术语,这令我感到非常沮丧,因此在我终于明白它的含义时,我决定在这篇帖子里解释清楚,希望能对其他人有所帮助。

事实上,在我们的系统中,这些物料被称为宽封装物料。宽封装是指焊盘是根据物料的长度而非宽度设计的。这种设计是非典型的,但确实有其用途。以下是一些照片示意图,有助于你了解其中的区别。

典型Susumu 0805:

宽封装Susumu 0805:

典型松下1206:

宽封装松下1206:

如果你也曾听闻过一些芯片业中的术语,欢迎在文末留言分享。

更多技术术语相关内容, 请参考下面帖子

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玩转ESP32方案 我只用了一块积木!

重点产品推荐

作者:Ricky Wong

关键词:物联网,开发模块,开发工具包

相信大家对于乐鑫Espressif 之ESP32产品并不陌生,其高集成度和丰富的功能,使得它成为物联网项目开发的理想选择,市场上更有一些厂家利用他们的产品作为基础,针对于初学者或是有经验的开发者,开发出一系列模块化即插即用,低代码开发的产品平台,可以简简单单轻轻松松完成高质量的产品原型创作。

今天为大家试玩的是由M5Stack公司开发的STACK 系列CoreS3 的开发工具包。CoreS3是Core系列第三代主机,这个系列是M5Stack的经典产品全系列都是用的ESP32系列主控,到S3是第三代搭载的是ESP32-S3系列芯片那双核的Xtensa LX7处理器,主频可以达到240MHz。STACK 系列将所有的连线全都藏在看不见的地方,使用起来可以像搭积木一样,需要什么功能的模块就直接搭上去。

A black square box with blue text

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它配置了一个2.0寸的电容触摸屏,分辨率是320×240。

然后还有30万像素的摄像头环境光距离三合一传感器高保真的16bits I2S的功放芯片 ,扬声器以及音频解码芯片和双麦克风,可以实现视频图像的采集和处理声音的输入和播放等等。

A hand holding a small device

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A hand holding a device

Description automatically generated

开发板上还集成了其他多类传感器,如六轴姿态传感器BMI270,磁力计BMM150,RTC芯片BM8563等等,可以提供加速度,角速度和运动方向,地磁强度以及地磁方向等多个维度的数据采集,还有精确的计时休眠,定时唤醒控制等等功能。

 

这块板载有16M的FLASH和8M PSARM存储,同时还支持SD卡。S3采用了低功耗的设计,用了电源管理芯片以及四路的电云流向控制回路,可以实现电云的切换和管理。

A diagram of a bus input

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M5Stack有专用的固件烧录工具M5Burner,有官方提供的固件demo也集成了第三方的,我们可以直接刻录在Core S3里面,Core S3出厂的官方demo把S3内部集成的功能基本上都展示了一遍。

A screenshot of a computer

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M5 stack还配备了一个图形化的编程IDE UIFLOW 2.0,UIFLOW网页端可以直接在线直接下载到Core S3里面,通过MBurner可以把UIFLOW固件下载到S3里面

A screenshot of a video

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A screenshot of a computer

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A small electronic device surrounded by plastic bags

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M5Stack的外设模块十分丰富,在官网上全部的模块每个模块都有详细的使用说明。

这些模块连接到CoreS3是非常的简单,防反接的线一插即用。

A person holding a grey box with wires

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打开UIFLOW的网页端在Unit可以添加传感器等各类模块,

A screenshot of a computer

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打开就可以拖进去来编程,就像小学生玩编程一样。

A screenshot of a computer

Description automatically generated

演示部分可以参考以下视频:

https://v.qq.com/x/page/e3545ts537l.html

在DigiKey 官网能找到M5Stack Core系列的产品

A screenshot of a computer

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在CoreS3 专页能找到产品详细介绍及数据手册

A computer device with wheels and text

Description automatically generated

这里找到各种扩展板, 子卡

A screenshot of a computer

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M5Stack Core 系列这种可堆叠及拓展设计与常规的开发版不同, 它的完整性更高也更加的易用, 在系统中来用的话不会看到密密麻麻的飞线, 同时它也不需要各种接口插头去插模块, 在开发的时候也有专门的下载工具, 让开发者很轻松的就可以完成高质量的产品原型创作。 本期介绍就到这里,我们下次再为大家试玩其他有趣的产品。

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DigiKey M5Stack 产品专页

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热爆的 ESP32 开发平台, 让你火速完成各种无线连接项目

Espressif ESP32-WROVER-E 的 PCB 布局指南

小编的话

从这个演示我们可以看到,在基于ESP32平台的方案开发过程中,STACK系列CoreS3开发工具包带来了丰富的资源、高度的可扩展性、强大的稳定性和可靠性保障,使得开发者能够更加高效、稳定地实现物联网项目的开发。您是否也正在用CoreS3开发项目?您对CoreS3开发工具包有哪些使用经验和心得?或者还有哪些疑问?欢迎留言,分享交流!

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一周新品推荐:Vishay 堆叠式聚合物钽电容器和AMD Xilinx VersalVPK120 评估套件

 

关键词:钽电容,评估套件,开发板

产品一:Vishay 堆叠式聚合物钽电容器

Vishay 堆叠式聚合物钽电容器是一种可表面安装的解决方案,可为空间受限的应用提供最大的电容和电压。

许多设计需要使用高电容值来存储高能量。这通常是通过并联使用许多电容器来实现的。

在以体积效率、稳定的电气参数、高可靠性和长使用寿命为主要考虑因素的应用中,钽聚合物技术通常是首选。

产品特性

  • 超低 ESR
  • 高可靠性处理包括:
  • 经过 100% 浪涌电流测试
  • 加速电压调节
  • 热冲击
  • 在升高的温度和电压下进行统计直流泄漏筛查,受美国专利和全球正在申请的专利保护
  • 高纹波电流能力
  • 在工作温度、电压和频率范围内保持稳定的电容
  • 无损耗效应
  • 塑壳 7343 EIA 尺寸和堆叠
  • 产品选择了模塑料以满足 UL94V-0(阻燃性)和 ASTM E-595 的脱气要求

适用范围

  • 去耦、平滑和过滤
  • 开关模式和负载点电源
  • 基础设施设备
  • 存储和网络

视频链接:https://v.qq.com/x/page/b3537ao3qp5.html

产品二:AMD Xilinx VersalVPK120 评估套件

AMD Xilinx VersalVPK120 评估套件提供与多种高速连接选项配对的功耗优化型联网核。

该套件支持 Versal Premium VP1202 自适应 SoC,其高度集成 100+Gb/s PAM4 收发器、支持 DMA 和 CCIX 的 PCIe®Gen5、100G 多速率以太网核、600G 以太网核以及 400G 高速加密引擎等。

VPK120 评估套件专门针对需要海量串行带宽、高安全性和高计算密度的网络云计算应用精心构建。

产品特性

  • 配备 Versal Premium VP1202 器件
  • 能够通过为新一代网络及云基础架构预先构建、预先设计的基础架构,为软硬件差异化实现跨越式起步
  • 可在多个市场实现高计算性能的 PCIe Gen5 接口
  • QSFP-DD 光接口、IEEE Std 1588、STM 连接器以及用于网络的 STM
  • 支持多种可选插卡的 FMC+ 连接器
  • Vivado™ ML Edition Design Suite、Vitis™ 统一软件平台
  • 附带预先构建的启动映像

适用范围

  • 地铁/核心交通
  • 数据中心互连
  • 安全电器设备
  • 搜索引擎
  • 推荐系统
  • 视频分析
  • 网络测试仪
  • PCIe 协议分析器
  • 数字自适应雷达

视频链接:https://v.qq.com/x/page/z3537kph4b4.html

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