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作者：Vishay Intertechnology, Inc.

关键词：电阻温度系数，TCR测量

本文将讨论以下主题。

1. 什么是 TCR？
2. 如何确定 TCR？
3. 结构如何影响 TCR 性能？
4. 各种应用中的 TCR
5. 如何比较规格书

因果关系

电阻是导致电子运动在金属或金属合金的晶格内偏离其理想路径的各种因素综合作用的结果。当电子遇到晶格内的缺陷或瑕疵时，会引起扩散。这增加了电子行走的路径，导致阻力增加。这些缺陷和瑕疵可能是由以下原因造成的：

• 由于热能在晶格中运动
• 晶格中存在不同的原子，如杂质
• 部分或完全没有晶格（无定形结构）
• 晶粒边界上的无序区
• 晶格中的结晶和填隙缺陷

电阻温度系数（TCR 或 RTC）是上述缺陷的热能因素的特征。假设晶粒结构没有因极端脉冲/过载事件导致的高温而改变，则当温度恢复到参考温度时，这种电阻变化带来的影响是可逆的。对于 Power Metal Strip® 和 Power Metal Plate™ 产品，这将是一个导致电阻合金超过 350℃ 的温度。

这种由温度引起的电阻变化以 ppm/°C 为单位来测量，并且不同材料之间的差异很大。例如，锰铜合金的 TCR < 20 ppm/°C（在 20°C 至 60°C 之间），而端接部分使用的铜的 TCR 约为 3900 ppm/°C。ppm/°C 的另一种表示方法可能更易于考虑，即 3900 ppm/°C 与 0.39%/°C 相同。这些数字看起来虽然很小，但当你考虑到由于温度上升 100°C 而导致的电阻变化时就不容小觑了。对于铜来说，这将导致 39% 的电阻变化。

另一种 TCR 效果可视化的方法是用材料随温度变化的膨胀率来考虑（图 1）。考虑材料不同的棒 A 和棒 B，它们的长度都是 100 m。棒 A 以 +500 ppm/°C 的速度改变长度，棒 B 以 +20 ppm/°C 的速度改变长度。145℃ 的温度变化将导致棒 A 的长度增加 7.25 m，而棒 B 的长度只增加 0.29 m。下面是比例 (1/20) 表示法，可直观地表示差异。棒 A 的长度变化非常明显，而棒 B 的长度没有明显变化。

该方法也适用于电阻，因为较低的 TCR 将导致更稳定的温度测量，这可能是由所用电源（导致电阻元件温度上升）或周围环境引起的。

如何测量 TCR

根据 MIL-STD-202 标准的 304 方法，TCR 性能是基于 25℃ 参考温度的电阻变化。在测量电阻值之前，改变温度并使待测设备达到平衡状态。利用差值确定 TCR。对于 Power Metal Strip WSL 型号，TCR 是在 -65°C 低温下测得，然后在 +170°C 下再次测量。公式如下。通常情况下，电阻随温度的升高而增大时，会使 TCR 为正。另外，请注意自热会因 TCR 而导致电阻变化。

电阻 – 温度系数 (%)。

电阻 – 温度系数 (ppm)。

其中：

R1 = 参考温度下的电阻

R2 = 工作温度下的电阻

t1 = 参考温度 (25°C)

t2 = 工作温度

工作温度 (t2) 通常由具体应用决定。例如，仪器的温度范围通常为 0℃ 至 60℃，而 -55℃ 至 125℃ 是军事应用的典型范围。Power Metal Strip WSL 系列器件具有 -65°C 至 +170°C 工作温度范围内的 TCR，而 WSLT 系列的温度范围扩展到 275°C。

下面的表 1 给出了与本文相关的一系列产品中使用的一些电阻材料的 TCR。

图 2 比较了不同的 TCR 水平，即从 25℃ 开始，电阻百分比变化与温升的关系。

用下面等计算出在给定 TCR 下的电阻值的最大变化。

其中：

R = 最终电阻

R0 = 初始电阻

α = TCR

T = 最终温度

T0 = 初始温度

Vishay 在其 https://www.vishay.com/resistors/change-resistance-due-to-rtc-calculator/ 网址上提供了在线 TCR 计算器。

结构如何影响 TCR

与传统全金属厚膜电流检测电阻器相比，Power Metal Strip 和 Power Metal Plate 系列具有卓越的 TCR 性能。厚膜电流检测电阻使用的材料主要是银，端接部分是银和铜。银和铜具有类似的大 TCR 值。

Power Metal Strip 电阻器系列采用实心铜端子（图 4 中第 2 项），通过电子束焊接到低 TCR 电阻合金（第 1 项），实现了低至 0.1 mΩ 的阻值以及低 TCR。然而，与电阻合金 (< 20 ppm/°C) 相比，铜端子的 TCR 很高 (3900 ppm/°C)；由于需要较低的电阻值，因此这对整个 TCR 性能有一定的作用。

铜端子为电阻合金提供了低电阻连接，使得电流在电阻元件上均匀分布，从而能为大电流应用提供更精确的电流测量。然而，与电阻合金 (< 20 ppm/°C) 相比，铜端子的 TCR 很高（3900 ppm/°C），由于需要非常小的电阻值，因此这对整个 TCR 性能造成很大的影响。具体如图 5 所示，表明了铜端子和低 TCR 电阻合金是如何一起影响总电阻的。对于特定电阻结构的最低电阻值来说，铜在额定 TCR 和性能方面变得更加重要。

这种影响可能发生在不同部件的不同电阻值范围内。例如，WSLP2512 的额定 TCR 在1 mΩ 时为 275 ppm/°C，而 WSLF2512 的额定 TCR 在 1 mΩ 时为 170 ppm/°C。WSLF 的 TCR 较低，因为在相同电阻值下，铜端子的电阻值较低。

开尔文端子与端子 2

开尔文（端子 4）结构有两个好处：提高电流测量的可重复性和 TCR 性能。凹槽结构减少了测量中的电路内铜含量。表 2 说明了开尔文端接的 WSK2512 与 2 端子 WSLP2512 相比的优势。

这里有两个关键的问题（在图 6 中以 WSL3637 为例）

• 为什么不把凹槽一直延伸至电阻合金，以获得最佳 TCR？

这将带来一个新问题，因为铜材料会使电流待测区域形成低电阻率连接。凹槽一直延伸至电阻合金会导致对电阻合金中没有电流流过的那部分进行测量。这将造成测量电压的增加。这是铜 TCR 效应与测量精度、可重复性之间的折中方案。

• 我是否能够使用 4 端子焊盘设计来获得同样的结果？

不能。虽然 4 端子焊盘设计确实具有更好的测量可重复性，但并没有从测量电路中消除铜造成的影响。电阻器仍将在相同的额定 TCR 下工作。

隆起式结构

开尔文端子零件并不限于平面（或扁平）式结构。例如，WSK1216 和 WSLP2726 是具有隆起结构的电阻器。采用这种结构的目的是为了节省板空间，而且还能最大限度地增大由低 TCR 电阻合金形成的那部分电阻。最大限度地增大电阻元件与开尔文端子相结合，形成了一个在非常低的电阻值（低至 0.0002Ω）下具有低 TCR 并且具有高额定功率的小尺寸电阻器。

包覆结构与焊接结构

通过在电阻元件上涂抹薄薄的铜层而构建的端子也会影响 TCR 和测量可重复性。薄铜层可以通过包覆结构或电镀来实现。包覆结构是通过在极高压力下将铜片和电阻合金轧在一起，在两种材料之间形成均匀的机械结合而实现的。在这两种结构方法中，铜层的厚度通常为千分之几英寸，这使铜的影响降到最低并实现了一个更好的 TCR。这样做的代价是，当安装在电路板上时，电阻数值会略有偏移，因为薄铜层会妨碍电流在高电阻合金中均匀分布。在某些情况下，板安装电阻偏差的影响可能远大于被比较的电阻类型之间的 TCR 造成的影响。关于包覆结构的更多信息，参见 https://www.vishay.com/doc?30333。

另一个结构因素对电阻的 TCR 特性影响很小，因为铜和电阻合金的特性可能会相互抵消，使得 TCR 特性非常低。为了全面了解性能特征，可能需要对某一特定电阻进行详细的 TCR 测试。

应用中的 TCR（环境和所施加的功率）

虽然 TCR 通常被认为是对电阻器如何根据环境或环境条件发生变化的描述，但还有一个因素需要考虑：所施加的功率导致的温升。当施加功率时，将电能转化为热能，因此电阻会发热。这种由于施加功率而引起的温升也是与 TCR 有关的一个因素，有时也被称为电阻的功率系数 (PCR)。

PCR 引入了另一个由结构驱动的层，它基于通过部件的热传导或内部热阻 Rthi。在高导热板上，热阻非常低的电阻会保持较低的电阻温度。例如 WSHP2818，该器件的大型铜端子和内部结构形成了热效率非常高的结构，这意味着相比应用的功率时不会有明显的温升。

不是所有的数据表都是相同的

比较多个制造商的产品规格可能会非常困难，因为有许多方法可用来呈现 TCR。一些制造商会列出元件 TCR，这只是产品整体性能的一部分，因为端接效应被忽略了。最重要的参数是包括端接效应的组件 TCR，也就是该电阻在应用中的表现。

在其他情况下，TCR 特性将在有限的温度范围内呈现，例如 20°C 至 60°C，而另一个可能在更宽的工作范围内呈现 TCR 特性，例如 -55°C 至 +155°C。当比较这些电阻时，为有限温度范围规定的电阻性能会优于为更大温度范围规定的电阻。TCR 性能通常是非线性的，且在负温度范围内非线性化更严重。电阻器结构的详细 TCR 曲线和电阻值可能有助于您的设计。请联系 DigiKey 或访问 www2bresistors@Vishay.com 联系 Vishay Dale。

请参考图 7 中的图表，该图表显示了非线性 TCR 特性以及同一个电阻在不同温度范围内会出现多大的差异。

如果规格书中列出了一系列电阻值的 TCR，则可能会有更好的性能。由于端接效应，该系列内的最低电阻值将确定该系列的限值。在同一电阻值系列内，阻值最高的电阻的 TCR 可能接近于零，因为更多的电阻值是低 TCR 电阻合金的电阻值。对于厚膜来说，则是电阻膜中的银成分和端接效应的组合的结果。关于这个比较图表，还有一点需要澄清：电阻器并不总是有这种幅度的斜率，因为有些可能更平坦，具体取决于两种材料的 TCR 对电阻值的相互作用。

对比检查表

本节旨在提供一个指南，根据本应用说明中提供的细节，比较规格书中的 TCR。

1. 电阻器结构是否相似？
   1. 端子结构是包覆式、电镀式还是实心铜质端子？
   2. 规格书中是否列出了电阻合金 TCR 或一个组件的（总体）TCR 性能参数？这点并不总是易于确定的
2. 温度范围
   1. 规定的 TCR 温度范围是否相同，如 20℃ 至 60℃，还是更宽？
   2. 所有电阻值的 TCR 值是否具有可比性？
3. 为提高 TCR 性能而采用开尔文端接的设计是否有利？
4. 需要更具体的数据来满足你的设计需求吗？www2bresistors@Vishay.com

擦考文献：

(1) 来源：《Zandman, Simon, & Szwarc 电阻器理论和技术 2002》第 23-24 页。

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关键词：开发板，螺纹物料，无螺纹物料

问：开发板支座和垫片

开发板支座和垫片广泛用于许多不同的应用中，但很多客户对此存有疑问。本文旨在解答一些最常见的问题。

类型

垫片与支座

在区分垫片与支座时，你通常会认为支座有螺纹，而垫片没有。这一结论在该类别的许多零件中都是正确的，然而最近我们发现，一些厂商将其支座产品称为“螺纹垫片”以模糊次定义。在DigiKey网站上搜索时，最简单的排序方法是先选择你想要的是螺纹物料还是无螺纹物料。

公母

以下快速图片指南展示了支座包含的不同公母。

母头到母头

公头到公头

公头到母头

公头空白

母头空白

尽管上图中未清晰显示，但其另一端会被封闭，与上述公头空白类似。

母头压紧配合

母头陷形

开发板间高度

此测量值有时会引起混淆。如果你查看的是母头到母头支座或垫片，该值将指代整体高度。在公头到公头支座或公头到母头支座中，该值指代的是非螺纹部分的高度。

更多开发板相关技术内容, 请参考下面帖子：

• 螺纹紧固件“螺丝和螺栓”的类型
• 3D 打印 —— Aaron 的五金件选择
• 用于 Arduino A000066 Uno rev 3 开发板 的 USB 电缆
• TI ADS1114 评估模块 与 Arduino 连接
• LED 支座

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关键词：模块化线缆，引脚布局

问：模块化线缆引脚布局样式：反向或直连

许多客户对模块化线缆的引脚布局一直存有疑问。

在搜索模块化线缆时，要考虑的筛选条件之一是样式。

如果选择反向和标准样式，搜索结果中将显示以下线缆选项。

反向和标准样式有什么区别？

一种快速确定扁平线缆组件之间的区别的方法是将它们摊平。

反向样式 的插头一端有一个凸起的凸片，另一端则为凹陷的凸片。
有时这类引脚布局可能被称为“直通”。
这些线缆用于数据传输。

通过查看DigiKey零件编号A2663R-25-ND（Assmann零件编号为AT-S-26-6/6/S-25/R）可知，该零件为反向样式。规格书中会包含显示插头方向和引脚布局的图纸。

该引脚布局为直通式。

标准样式 的插头上的两个凸片均位于同一侧。
有时这类引脚布局可能被称为“反向”或“交叉”。
这些线缆用于语音传输，例如在电话应用中。

通过查看DigiKey零件编号A1663R-25-ND（Assmann零件编号为AT-S-26-6/6/S-25）可知，该零件为标准样式。规格书中会包含显示插头方向和引脚布局的图纸。

该引脚布局为交叉式。

另一种确认方法是将插头并排放置，并查看引脚布局。

这种方法适用于线卷形式的线缆组件。由于线缆被卷成线圈，因此插头的方向会发生变化。

通过查看DigiKey零件号A1662R-10C-ND（Assmann零件编号为AT-C-26-6/6/B-10）可知，这是采用标准样式的扁平线圈线缆。
规格书中会显示，其插头上的凸片一个朝上，一个朝下。这可能会造成困惑。

请务必注意查看引脚布局。

通过查看DigiKey零件号A2662R-10C-ND（Assmann零件编号为AT-C-26-6/6/B-10/R）可知，这是采用反向样式的扁平线圈线缆。
规格书中会显示插头方向，标签位于插头底部。这同样可能会造成困惑。

请务必查看引脚布局。

更多线缆引脚相关技术内容, 请参考下面帖子：

• “引脚1”在连接器端头和插座上的位置
• FFC(柔性扁平电缆)兼容Hirose FH12-6S-0.5SH(55)吗？
• 了解模块化连接器
• 如何查找正确的IDC导线
• 矩形连接器如何找配套产品?

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作者：Alan Yang

关键词: LED参数, PWM调光

我们在LED设计过程中，可能会有一些关键参数的含义并不是很清楚。本文着重分享一些LED容易忽略的关键参数。然后针对LED调光应用，介绍两种常见的PWM调光方法。

LED关键参数:

1.1 主波长与峰值波长

我们在看数据手册的时候，可能会发现有两种不同的波长参数：“峰值波长”和 “主波长” 。

我们以Kingbright 的 APT1608SURCK举例

根据数据手册,  当电流为20mA的时候，APT1608SURCK峰值波长为645nm，主波长为630nm

峰值波长 λ_P（Peak Wavelength ) : 定义为光谱辐射功率最大处所对应的波长。简单的说就是它不代表人肉眼能看到的波长而是光学检测器能看到的波长。

主波长 λ_D（Dominant Wavelength）：眼睛能看到光源发出的主要光的颜色所对应的波长为主波长；通常看到的一束光，它并非是单一波长的光，它是由很多波长的光组合而成的。我们人眼感受到的是各波长作用的综合结果，感觉它对应于一个单一波长的光，这个波长值就是主波长λ_D。

一般来说，这两个参数并没有太大的不同，但在使用这两个参数进行选料时可以考虑我们的应用。例如，

• 如果LED用于光学仪器并且机器用于识别波长，则应使用峰值波长进行LED选料。
• 如果LED用于为显示器提供背光或以其他方式照亮或指示操作人员的某些内容，则应使用主波长进行LED选料。

2.2 流明（Lumens）

流明是指用于测量光源发光强度的单位。如果说波长决定了我们看到LED的颜色，那么流明就决定了我们看到LED的亮度。

更多内容请参考：LED术语 

我们还是以Kingbright 的 APT1608SURCK举例：

根据 数据手册

在测试电流20mA下，LED流明最小可以到达120 mcd，典型值230mcd

亮度单位 mcd

发光二极管的亮度一般用发光强度 (Luminous Intensity) 表示,单位是坎德拉 cd。

一般而言，蜡烛光的发光强度大约为1cd。mcd即毫坎德拉， 1cd（坎德拉）= 1000mcd（毫坎德拉）。也就是说230mcd相当于1/4蜡烛的亮度。

更多内容请参考：坎德拉与流明 

2.3 色温CCT

相关色温（ CCT ） ——是指以开氏度数（K）为单位的LED光度表示方式。

举例：Luminus的MP-2016-1100-27-90

根据数据手册，色温在2700K

CCT 小于 5,000 K 时，计算 CRI 采用的参照光源符合黑体辐射源的光谱功率分布 (SPD) 规律。 CCT 大于 5,000 K 时，则采用由日光数学模型计算出的假象 SPD。 这两种参照光源最初选定，以便接近白炽灯泡和日光。 上图所示为日光与一些常见光源（含白光 LED）的 SPD 对比。

更多内容请参考：

• LED术语 
• 什么是颜色指数，以及为何它如此重要

2.4 显色指数 CRI

显色指数 —— 是指LED光源与自然光源之间的对比百分比。CRI（显色指数）的范围为0 – 100%。光源的CRI是指与阳光（阳光为100%）相比，光源重现物体颜色的最精确表示的能力。CRI并非用于测量的亮度或强度。CRI越高，在还原物体的精确颜色方面，光源就越接近阳光。

举例：Luminus的MP-2016-1100-27-90

根据 数据手册，在测试电流60mA条件下，显色指数CRI 有90%

在摄影师的工作室中，高显色指数照明尤为重要；对于街道照明，则为获得能效而牺牲了显色指数。

一般来说，冷白光荧光灯的 CRI 大概在 62，但荧光灯含有 CRI 值为 80 或以上的稀土荧光粉。 汞蒸气灯性能差，CRI 为 45，卤素灯性能好，CRI 不低于 90，而紧凑型荧光灯 (CFL) 的 CRI 在 80 左右。

更多内容请参考：

• CRI——显色指数
• 什么是颜色指数，以及为何它如此重要

2.5 Bin分级

分级 ——用于将LED进行分类排序，使同级别的LED拥有相似的光输出。分级可以理解为根据LED光的色度，亮度等不同参数归类到不同的级别。

我们以Cree 的 CXA2520-0000-000N00R250F举例：

根据数据手册，CXA2520-0000-000N00R250F 色温5000K, 最小显色指数70

某些厂家为了更好的将LED分类，会对LED进行色度测试，并放置在由以下边界坐标定义的区域之一根据上图，该LED在50F组，因此将落入3A,3B,3C,3D区域。

更多内容请参考：

• Cree (科锐）LED 的分级 

1. LED PWM 调光应用

传统模拟调光法存在一些明显的缺点。 其中主要有能效影响（输出亮度 (lm)/输入功率 (W)）、由于最小正向电流阈值造成的受限对比度、精确控制典型 LED 驱动器较大范围输出电流的设计复杂度增加，以及影响最大的是，LED 的相关色温 (CCT) 随正向电压/正向电流变化而变化。

• 用 PWM 调光解决 CCT 挑战

厂商规定了 LED 在特定正向电压/正向电流工作点下的 CCT。 设计人员从特定 CCT“分档”中选择 LED，他们知道从该分档中选择的所有产品都将发出几乎相同的 CCT。 虽然领先制造商通常还提供 CCT 如何随正向电压/正向电流变化的信息，但他们并不保证特定产品在超出推荐参数以外的工作点的性能。 尤其是，LED 制造商不保证来自相同分档的器件在建议工作点以外的任何点产生相同的 CCT。下图说明了 OSRAM LED 的色度坐标（决定其 CCT）如何随正向电流变化。

LED亮度在非常低的直流电流下一般会有很大的光输出误差。当LED偏置小于其额定电流的0.1%时，这些误差就会发生。真正的PWM避免了这种情况，因为LED电流是恒定的，在所有亮度水平下都接近高电平。

更多内容请参考：

• 用PWM调光技术给LED调光

• 介绍两种常见的PWM调光方法：

2.1 带低通滤波PWM调光

我们以TI LED驱动器TPS61165举例：下图是一个具有低通滤波PWM输入的典型的LED驱动器升压电路，使用的是照明用白色LED。

上面的电路中，LED驱动器中结合了一个LPF，并结合了一个外部复位。逻辑电平PWM信号被缓冲和电平移位，因此它在参考电压(VBG)和地（GND）之间摆动。然后，滤波后的信号用作升压误差放大器的参考，迫使FB节点调节到VREF，以便设置LED电流通过低侧电阻R1。

下面是TPS61165(低通滤波PWM)波形

滤波PWM的主要缺点是:

1.当PWM占空比从0到100%快速变化时，升压输出电压的响应缓慢。这主要是由于LED正向电压的变化导致升压输出电压需要在不同的电平之间转换。

2.当滤波后的参考电压变得非常小时引入偏移误差（offset errors）。

偏移误差是这类控制的主要问题。由于VREF变得非常低(低占空比)，误差放大器的偏移量成为参考电压的很大一部分。为了纠正这一点，要么必须进行微调，要么必须使用更复杂的偏移抵消放大器。图3显示了LED电流设定点上偏移电压(VOS)的有效框图。这可以建模为误差放大器+输入处参考电压的偏移(VOS可以是正的也可以是负的)。对于正VOS， D = 0时可以实现的最小LED电流。

2.2 采样PWM调光

对低通滤波PWM调光方法的改进是对PWM进行采样，PWM输入信号被转换为数字代码，并将该数字代码应用于内部DAC。因为这是为更高性能的LED驱动器设计的，所以这主要用在集成电流源的产品上。此外，这些器件提供了将PWM输入与I2C占空比代码相结合的能力。

举例：TI的LM36923

PWM采样调光典型框图

由于采样把PWM转换为代码，因此偏移电压的问题变成了LSB大小问题。这可以从下图中看到，其中最小电流为50µA(相当于LM36923器件11位调光响应中的代码1)。并且包括了超时计数器，以确保0占空比下的0电流。

采样PWM的主要缺点是驱动采样器所需的静态电流较高。这主要是由于使用的是高频振荡器。

采样PWM (相对于滤波PWM)的主要优点如下:

1.允许将PWM输入映射到指数调光曲线(或任何其他可用的映射模式)。

2.允许LED电流在占空比变化之间斜坡。使用可编程斜坡可以将低分辨率PWM占空比输入转换为更高分辨率的电流斜坡。

3.数字滤波器(可编程迟滞)可用于消除可能导致LED亮度闪烁的PWM输入中的抖动。

4.允许低频PWM输入。由于PWM输入转换为数字代码，因此避免了低频PWM所需的大型低通滤波器。

5.允许更快地响应占空比的变化。由于PWM采样时钟远高于PWM输入频率，因此可以在单个PWM周期内解释占空比的任何变化。然而，当PWM占空比偏差较大时，LED电压的波动会成为瓶颈。

更多内容请参考：

• TI LED PWM调光应用笔记

总结：

随着传统照明到发光二极管 (LED) 的快速发展, 设计人员的难点在于，与传统白炽灯或日光灯照明不同，要在保持光线质量的同时对 LED 调光并非易事。虽可进行模拟调光，但这会造成明显的色度和发射光“温度”偏移。了解LED的关键参数与LED调光的方法，帮你事半功倍。

更多有关 LED 技术文章，请点击以下链接，也欢迎大家在文未留言讨论。

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• 恒压 LED 驱动与交流/直流电源的比较
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小编的话

LED的参数和调光是LED照明系统设计的关键要素。在LED的参数选择上，需要考虑到应用场景、视觉需求、色彩还原等因素，而在调光设计方面，则需要采用合适的调光技术和控制策略，以实现平滑、稳定的调光效果。相信通过这篇文章，小伙伴们在进行LED相关设计时，能够更为准确的根据项目需要来进行选择。您对LED的参数和调光有哪些问题？您在进行LED照明设计时有哪些经验？欢迎留言，分享交流！

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作者：Jacob Beningo

关键词： 物联网, 开发工具, 方案

随着与物联网 (IoT) 连接的设备越来越普遍，从零开始的开发人员意识到，这些产品的开发并不像他们所期望的那样简单，尤其是在时间紧迫和成本有限的情况下。从选择一个可信的、安全的、支持良好的开发环境到选择兼容的软件和硬件，事实证明，设计和构建一个物联网设备仍然需要广泛的技能。

开发人员越来越需要随时获得安全的解决方案、云连接库、实时操作系统和兼容的软硬件开发平台，提供随时集成的传感器，所有这些都在一个可扩展的包中。

本文讨论了物联网设计人员如何使用 STMicroelectronics B-L4S5I-IOT01A 物联网节点 Discovery 套件快速制作产品原型。它讨论了板载微控制器的性能，丰富的传感器和配置选项，以及如何连接到 Amazon Web Services (AWS) 并迅速开始构建原型和最终产品。

B-L4S5I-IOT01A 物联网节点 Discovery 套件简介

B-L4S5I-IOT01A Discovery 开发板是一款一站式的开发板，可用于制作几乎所有嵌入式物联网设备的原型（图 1）。该板有足够的处理能力、传感器和可扩展性，使任何嵌入式开发人员能够构建梦寐以求的应用。B-L4S5I-IOT01A 板基于 STM32L4S5VIT6 低功耗 Arm® Cortex®-M4 处理器，运行速度为 120 兆赫 (MHz)，由 2 兆字节 (Mbytes) 的程序闪存和 640 千字节 (KB) 的 SRAM 支持。STM32L4S5VIT6 还具有非常适合物联网应用的特性，如：

• 一个浮点单元 (FPU)
• 一个 14 通道的动态内存访问 (DMA) 控制器
• 一个 AES 和 HASH 加密的硬件加速器
• 先进的图形功能
• ULPMark CP 能源基准得分为 233

仅仅是处理能力和能源效率并不能成为一个优秀的快速原型平台。该开发板还配备了无线连接，形式为 Inventek Systems 的 802.11b/g/n 兼容 Wi-Fi 模块 (ISM43362-M3G-L44) 和 STMicroelectronics 的 Bluetooth 4.1 模块，以及一系列传感器。包括两个 MP34DT01 数字全向麦克风、一个 HTS221 相对湿度和温度的电容式数字传感器，以及一个 LIS3MDL 高性能三轴磁强计。

上面的清单绝不是全面的：更详细的描述可以在这里找到。接下来，重要的是检查可用来加速开发的软件工具和堆栈。

STM32 的生态系统

围绕任何开发板的生态系统决定了一个团队是否能快速制作原型。例如，要用 B-L4S5I-IOT01A 制作物联网设备的原型，开发人员需要获得一个编译器、一个集成开发环境 (IDE)、驱动程序库、配置工具和固件更新软件。B-L4S5I-IOT01A Discovery 板支持所有这些需求。

许多开发人员使用 Eclipse 和 GNU C 编译器作为他们的开发环境。STMicroelectronics 提供了一个免费的工具 STM32CubeIDE（图 2），允许开发人员编写和构建他们的软件项目。STM32CubeIDE 能够通过不同的视角访问软件开发环境、微控制器配置工具和调试环境。

STM32CubeIDE 不仅提供了一种创建、构建和管理软件项目的方法，它还拥有一个 STM32CubeMx 接口。STM32CubeMx 是一款微控制器配置工具，使开发者能够配置时钟树、外设、传感器和中间件。开发人员配置他们的设置，然后工具链生成驱动程序和配置文件，大大减少了开发时间，帮助开发人员专注于他们的应用程序代码，而不是标准基础设施代码。

除了配置和部署代码库之外，STM32 生态系统还为在前沿工作的开发人员提供了一些有用的工具。例如，希望在应用中利用机器学习的开发人员可以利用 STM32Cube.AI 扩展 X-CUBE-AI，它为团队提供了一个简化的框架，用于在 STM32 上转换、验证和运行推理。例如，开发人员可以使用 TensorFlow Lite 训练一个模型，然后在短短几分钟内将该模型转换为 C 代码，在微控制器上运行。此外，还有一些扩展包，其中有随时可以运行的软件，包括。

• 用于面部识别应用的 FP-AI-FACEREC
• 用于状态监测应用的 FP-AI-NANOEDG1
• 用于图像分类应用的 FP-AI-VISION1
• 用于音频和场景分类应用的 FP-AI-SENSING1

每个物联网设备都应该考虑安全问题，即使是在快速原型设计阶段。今天的网络充斥着不间断的攻击、安全漏洞以及对商业和客户数据的利用。因此，任何快速原型开发平台都应该有能力有效地扩展到一个生产系统。该开发板可以利用 STMicroelectronics 的安全启动安全固件更新 (Secure Boot Secure Firmware Update, SBSFU) 软件栈，为开发者提供这种能力。SBSFU 可在 X-CUBE-SBSFU 功能包中使用，它提供了：

• 信任根 (RoT) 服务
• 安全钥匙管理服务
• 加密方案
• 安全的固件更新服务

围绕 B-L4S5I-IOT01A Discovery 板的生态系统非常丰富，有许多可用的功能包和工具，可以帮助开发者快速入门。许多物联网开发人员对 X-CUBE-AWS 软件包感兴趣，该软件包提供了使用 AWS 时连接到云的一切必要条件。让我们研究一下开发者如何去做这件事。

连接到云

要开始使用云，开发人员需要下载 X-CUBE-AWS。该软件包以压缩文件的形式出现，其中有几个设计用于在 B-L4S5I-IOT01A 上运行的项目，如：

• Bootloader_KMS
• Bootloader_STSAFE
• Cloud

这些项目位于：

Projects/B-L4S5I-IOT01A/Applications/

AWS 云项目位于：

Cloud/aws_demos

该云项目可用于 STM32Cube IDE、Keil 和 IAR。当然，开发者可以将这些东西移植到其他 IDE 上，但这三个是业内常用的。

开发者不需要想办法让项目独立运行起来。有几个有价值的文件可以帮助他们快速入门。首先，在主项目目录中，有一个 Release_Notes.html 文件。这个文件包含了关于项目的一般信息以及局限性和有价值的参考资料。

接下来，有一个入门指南，介绍了如何使用该项目连接到 AWS。本文件描述了如何连接到 AWS 以及栈和软件信息（图 3）。该文件还详细描述了软件栈，这可以帮助开发人员了解它是如何组织的，以及将设备连接到云端所需的变化。

连接到云端的最简单方法是运行入门文件并按照教程进行操作。除了该教程外，还有几个额外的参考资料，开发者可以用来加快软件包的使用，包括：

• FreeRTOS 接下来的步骤
• OTA 更新用户指南
• 设置物联网核心账户和凭证

在这些文件之间，开发人员可以快速启动和运行一个云应用程序，作为他们自己物联网设备应用程序的基础。

使用 B-L4S5I-IOT01A Discovery 板的技巧和窍门

B-L4S5I-IOT01A Discovery 板有许多特性和功能，开发者可以利用这些特性和功能来快速建立其嵌入式产品的原型。以下是开发人员应牢记的几个“技巧和窍门”，可以简化和加快他们的开发，例如：

• 充分利用 X-CUBE-AWS 的优势，轻松连接到 AWS。软件包中的 FreeRTOS 已经被移植到开发板上；开发人员只需要配置设备以连接到云端。
• 仔细阅读入门文件。该文件包含执行固件更新和连接到 AWS 的必要步骤。
• 试验一下例子中的空中 (OTA) 更新能力。为现场的物联网设备打补丁和更新是一个关键的需求。开发人员应了解安全固件更新的能力和任何限制。
• 通过利用 STMicroelectronics 的功能包，避免从头开始，这些功能包可以帮助开发人员在能力和设备功能方面有一个快速的起步。这些功能包可以极大地加速开发。
• 花点时间通读 STSAFE 文件，了解安全元素如何提高设备的安全性。安全性必须从一开始就融入于设备中，所以在快速原型开发阶段做好安全性是必须的。

遵循这些“技巧和窍门”的开发者会发现，他们在对应用进行原型开发时可以节省不少时间和麻烦。

结语

从零开始开发物联网连接设备仍有许多障碍和陷阱，可能会拖延时间表并导致成本超支。为了避免这些问题，开发人员可以利用 B-L4S5I-IOT01A Discovery 板来快速建立其物联网应用的原型。STMicroelectronics 的软件栈、扩展包和生态系统为开发者提供了一站式服务，可以轻松地集成软件并加速实施。B-L4S5I-IOT01A 也完全能够满足现代设备的需求，如云连接、通过 OTA 获得安全启动固件，甚至运行基本的机器学习应用。

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关键词：保护, 规格

问：安全继电器产品概述

本产品选择指南包含有助于在 Digikey.cn 上选择 安全继电器 产品的信息。

安全继电器类别中的产品包括各种旨在以某种方式增强或适应人类安全利益的产品类型。它们包括具有力引导触头的标准继电器类型，提供接触状态验证的工业自动化安全继电器产品，以及设计用于在工作环境中容纳危险(例如潜在易燃或易爆的环境)和非危险区域之间的电气接口的继电器。

以下是一些帮助我们选择合适安全继电器的关键参数。

参数筛选

• 安装类型 : 指示产品的连接方式。
• 线圈电压 : 必须施加到继电器的控制线圈上以启动产品的标称电压。
• 触头外形 : 描述由继电器或继电器输出产品提供的触头闭合样式，包括并行驱动的独立电路的数量、每个电路可用的触头位置的数量以及它们的默认状态。欲了解更多信息，请参阅 开关基础知识，刀和掷示例。
• 额定接触（电流） :继电器的触头在切换电阻性负载时被额定中断的电流。当切换交流或直流电流时，无功负载的额定值可能不同。
• 开关电压 : 继电器输出触头的额定中断电压。
• 特性 : 这些是产品的不同功能或属性，如二极管或发光指示灯。
• 端接样式 : 选择用于将产品连接到系统的端接样式，如PC引脚或螺钉端子。
• 必须吸合电压 : 使 线圈通电所需的最小电压。
• 必须释放电压 : 继电器必须恢复到不工作状态的最大施加电压。
• 工作时间 : 表征在施加额定线圈电压和由此产生的所有触头闭合(或打开)之间的时间延迟。通常不包括触头弹跳时间。
• 释放时间 : 表征从产品线圈中取出电源和所有触头返回其静止位置之间的时间延迟。不包括弹跳时间，可能受控制电路选择的影响。
• 工作温度 : 推荐的工作温度，通常给出一个范围或最大值。超过这些温度可能会影响性能或损坏产品和其他系统组件。

产品例子

DigiKey 零件编号	PB664-ND
制造商	TE Connectivity Potter & Brumfield Relays
制造商产品编号	V23050-A1024-A542
描述	RELAY SAFETY 6PST 8A 24V
规格书	规格书

DigiKey 零件编号	2170-SR-IM-9A-ND
制造商	Banner Engineering Corporation
制造商产品编号	SR-IM-9A
描述	SAFETY RELAY MOD LIGHT CURTAIN
规格书	规格书

DigiKey 零件编号	255-5358-ND
制造商	Panasonic Electric Works
制造商产品编号	SFS4-L-DC24V-D
描述	RELAY SAFETY 6PST 6A 24V
规格书	规格书

更多继电器相关技术内容, 请参考下面帖子：

• 机电继电器与固态继电器的特性比较
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关键词: 晶体管, 规格, 工作原理

问：IGBT 的安全工作区

在 IGBT 的规格书中，可能会看到安全工作区（SOA, Safe Operating Area），例如 ROHM 的 RGS30TSX2DHR 1 如下图所示。 这个安全工作区是指什么？

IGBT 的安全工作区（SOA）是使IGBT在不发生自损坏或性能沒有下降的情况下的工作电流和电压条件。实际上，不仅需要在安全工作区内使用IGBT，还需对其所在区域实施温度降额。安全工作区分为正向偏置安全工作区（FBSOA, Forward Bias Safe Operating Area）和反向偏置安全工作区（RBSOA, Reverse Bias Safe Operating Area）。

1. 正向偏置安全工作区

正向偏置安全工作区定义了IGBT导通期间的可用电流和电压条件。

上图是RGS30TSX2DHR 的正向偏置安全工作区，可以根据具体情况分为4个领域，如下所述:
① 受集电极最大额定电流限制的区域
② 受集电极耗散限制的区域
③ 受二次击穿限制的区域 (该区域会因器件设计而有所不同)
④ 受集电极-发射极最大额定电压限制的区域

2. 反向偏置安全工作区

反向偏置安全工作区定义了IGBT关断期间的可用电流和电压条件。

上图是 RGS30TSX2DHR 的反向偏置安全工作区可以简单分为2个有限区域，如下所述:

1. 受集电极最大额定电流值限制的区域
2. 受集电极-发射极最大额定电压限制的区域。

请注意，当设计的 V_CE－I_C 工作轨迹偏离产品本身安全工作区时，产品可能会发生出现意外故障。因此，在设计电路时，在确定与击穿容限相关的具体特性和电路常数时，必须密切注意耗散和其他性能问题。 例如，反向偏置安全工作区具有温度特性（在高温下劣化），V_CE－I_C 的工作轨迹根据栅极电阻 R_g 和栅极电压 V_GE 而变化。

因此，有必要在了解工作环境和关断时的最小栅极电阻值后，才进行 R_g 和 V_GE 设计。

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作者：Angus Lai

关键词: 电阻, 工具, 标识

DigiKey 的【在线换算器】

无论工程师或其他人员，在日常生活或工作中，很多时候需要一些单位换算，例如长度换算、温度换算， 甚至力量转换或电容换算。DigiKey 提供了一系列的换算器或计算器，以下会为您介绍《电阻器色码计算器》。

《电阻器色码计算器》

轴向引线式色环电阻器，这类电阻器可以通过表面的色环环数和颜色来确定电阻器的阻值和公差。而寻找这类电阻器基本上是我们工程师的日常，无论是为旧 PCBA 维修，还是新项目原型构建。如果您手头上有这类电阻器，并且需要购买新的话，你通常会怎么做呢？ DigiKey 提供了一个在线换算器。它有助于快速找到这些电阻器色码信息。

这款计算器提供了所有 3 类色带系统 （４环、５环和６环）。您只需选好色环的颜色，电阻值、公差或PPM 值就会显示出来。或者相反，您输入电阻值，再查看它属于什么颜色。

４环色带

５环色带

６环色带

輸入所需資料後，点击搜索目录来查看搜尋結果。

电阻值和公差，以及搜索结果便一目了然。您可以在下方列表选择您所需要的电阻器查看詳情或购买电阻器。如需了解电阻器的产品详情以及规格书，按下按钮即可传送。既方便又快捷。

其他寻找电阻色码信息的方法

无法识别电阻器的色码或阻值，您是否遇过呢？

以下是我们技术论坛的一个真实例子。客人手上有一个来自1950年代的电阻器，但并不知道这款电阻器的其他信息，例如电阻值、公差或PPM 值等。客人只好在我们的技术论坛上询问，尝试寻找答案。

我们的工程师快速提供了最为合适的建议和答案。

其他渠道的协助

如果您仍然需要其他方法来协助和寻找电阻器，可以透过以下渠道联系我们：

1) QQ在线实时查询：4009201199

2) 电邮查询：service.sh@digikey.com

3) 访问我们的技术论坛

客户可以透过QQ和电邮联系客服来寻找技术支持。另外，我们的技术论坛包含了很多不同客户的日常问题与答案，欢迎您随时在论坛中发问，我们会尽快为您提供合适的建议。

总结

为了了解电阻器上的色码信息，方便用于分辨、购买及维修电阻， 工程师往往会遇上挑战。如果您想在搜寻中快速找到电阻色码信息，请访问得捷电子并使用【电阻器色码计算器】。得捷电子永远都是您的好伙伴！

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关键词：保形涂敷电源，路灯连接器

产品一：PULS带保形涂敷 PCB 的电源

PULS 解决方案包括适用于最苛刻的恶劣环境条件的解决方案。

高空气湿度、冷凝或遍布导电性颗粒和腐蚀性化学物质的环境需要更多的保护。因此，PULS 提供了多款保形涂敷电源，标准功率范围为 50 W 至 480 W。保形涂敷的 PCB 可以防止由于颗粒沉积、湿气和腐蚀性气体引起的短路。

CP 系列电源现在也可提供带保形涂敷 PCB 的版本。CP5.241-C1 (120 W)、CP10.241-C1 (240 W) 和 CP20.241-C1 (480 W) DIN 导轨电源具有市场上最小的外形尺寸，可确保在恶劣环境下系统的长期可靠性。具有内置冗余的 CP10.241-R2-C1 (240 W) 和 CP20.241-R2-C1 (480 W) 为应用增加了更高的安全级别。

除了采用保形涂敷的 PCB 之外，这些单元还具有集成的去耦 MOSFET，从而无需额外的隔离模块即可设计完全冗余的电源系统。

适用范围

• 废水处理：腐蚀性气体和高湿度
• 纸浆和造纸行业：高尘和静电放电污染
• 轨道和建筑设备：快速温度变化和强烈震动
• 采矿设备：高污染和振动
• 轮胎生产：高污染和高湿度
• 户外应用：快速温度变化和高湿度
• 通风控制外壳：高污染和高湿度

产品二：TE LUMAWISE Endurance S2 Zhaga Book 18 / Z10 路灯连接器

TE Connectivity (TE) 的 LUMAWISE Endurance S 连接器系统是为街道和区域照明特别设计的一整套产品。

主要产品有两个：创新的 Endurance S Zhaga Book 18 连接器系统支持 D4i 控制的 Zhaga Book 18 兼容灯具，而 Endurance S 键控连接器系统支持非 Book 18 应用，如 Z10。

从 Endurance S 产品组合扩展而来的是 S2 插座。S2 插座具有支持 Zhaga Book 18 和 Z10 的键控品种，引入了每个触点两线的解决方案，以简化布线并在具有双节点架构的灯具中节省应用成本。

产品特性

• 简单的插入和旋转锁定功能，无需工具，单手操作安装，可以简单快速升级灯具
• 高冲击保护：IK09 等级
• 灵活的安装位置：顶部安装、侧面安装和底部安装
• 可扩展的解决方案支持使用具有相同连接接口的 Ø40 mm 和 Ø80 mm 控件
• 插入式触点设计减少了不同灯具需要不同线长的后勤问题
• 认证
• 触点额定值：5 A，250 V
• 安装面满足 10 kV 绝缘耐压 4 极触点

适用范围

• 街道和场地照明
• 道路照明
• 商业/市政户外照明
• 户外灯具
• 外墙灯
• 停车场
• 人行道拍照控制
• 城市管理系统
• 传感器模块，即运动模块

机械参数

• 安装方式：M20X1.5 螺纹
• 灯具上方高度：10 mm
• IP65 和 IP66 等级
• 插座：Ø30 mm
• 垫片：Ø36.5 mm
• 螺纹长度：18.5 mm
• IK09 级系统解决方案

材料

• PBT 插座
• LSR 垫片
• 聚碳酸酯圆顶
• UL UV-f1 级别适合户外使用

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关键词: 电阻, 规格

问：电阻的温度系数和 PPM 解释

电阻的温度系数表征了观察到的电阻阻值如何随器件温度的变化而变化。温度系数也可以应用于其他部件，如电位器、振荡器、晶体、RTD 和其他部件。如果组件是一个晶体而不是一个电阻，那么PPM将是指频率而不是电阻。

温度系数通常以 PPM (百万分之一)每摄氏度为单位给出,与使用% /°C的单位相比,这节省了大量小数点后的零。数值可能是正的，也可能是负的，分别表示与温度的正相关或负相关。这是一个总结数字，通常以范围或限制最大值的形式给出，而实际电阻阻值不一定会线性变化。

请看下面 RIEDON 网站的说明:

电阻的温度系数 (TCR) 告诉我们它的阻值随着温度的变化而变化了多少。它通常以 ppm/°C (每摄氏度百万分之一)单位表示。这到底是什么意思呢?

让我们使用一个例子:

Riedon的50欧姆100系列精密电阻的(标准) TCR 为 20ppm/°C。这意味着它的电阻将不会改变超过0.000020Ω (20/1,000,000) 每欧姆每摄氏度的温度变化 (在额定温度范围 -55 至 +145°C内，在 25°C室温测量)。

假设我们的电阻在从室温加热到 50°C 的产品中。要找到由 25°C 上升引起的50欧姆电阻(最大)变化，将0.000020乘以50(电阻值)乘以25(温度变化)。电阻的值变化不超过0.025Ω。
(0.000020 × 50 × 25 = 0.025Ω。)

实际的变化可能要小得多，这取决于该电阻的具体特性。如果你必须保证应用中的电阻变化较小，Riedon 可以提供低至 1 ppm/°c 的非标准 TCR。

电阻的温度系数阐述了观察到的阻值如何随电阻温度变化而变化。

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• SMD 电阻无丝印制程
• 电阻电压系数（VCR）的影响
• 轴向与径向引线电容、电阻器和电感器比对情况
• 电阻温度和额定功率的关系
• 测量低阻值电阻时为什么测量结果会偏高

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