Home

关键词：电池寿命增强，低功耗应用

Nexperia 电池寿命增强 IC 旨在将典型锂纽扣电池的寿命延长一个数量级（10 倍），同时还可将其峰值输出电流能力提高达 25 倍。

延长纽扣电池的工作寿命可显著减少低功耗物联网 (IoT) 和其他便携式应用中的电池浪费，同时使纽扣电池成为以前只能使用 AA 或 AAA 型电池运行的应用的可行电源。

Nexperia 电池升压器 IC 非常适合低功耗应用，例如由具有高能量密度和长保质期的 CR2032 和 CR2025 锂纽扣电池供电的低功耗 Wi-Fi、LoRaWAN®、Sigfox™、LTE-M1 和 NB-IoT 收发器。

产品特性

• 可编程恒定电池负载电流：2 mA 至 16 mA
• 防止电池电压骤降（掉电）
• 脉冲输出电流：150 mA
• 稳压可编程输出电压：1.8 V 至 3.6 V
• 低输出电压纹波
• 超低待机电流：<20 nA
• 通过自适应优化，典型转换效率为 90%
• 集成燃油表
• 集成均衡电路
• 1 个辅助稳压输出引脚
• 小型 16 引脚无铅封装 (SOT763-1/DHVQFN16：2.5 mm × 3.5 mm × 0.85 mm)
• 指定范围为 -40°C 至 +85°C

适用范围

• 电池供电的无线微控制器应用：Bluetooth®、LoRaWAN、Sigfox、LTE-M、NB-IoT 和 ZigBee
• 工业：温度、占用、电子计量、电子货架标签、资产跟踪和灌溉监控
• 消费者/可穿戴设备：位置标签、心率监测器和血糖仪

******

如任何问题，欢迎联系 DigiKey客服团队

中国(人民币)客服

service.sh@digikey.com

中国(美金)/香港客服

– china.support@digikey.com

关键词: 单片机, 编程, LED

问：玩转STM32 – 使用 STM32 来控制 NeoPixels

目前，诸如 Arduino 和 Feather 等高级开发平台已经提供了出色的支持，可以通过易于使用的库和普遍使用的示例代码与 NeoPixel LED 、灯带、矩阵 等相连接。然而，更高级的平台（例如 STM32 开发板 ）通常缺乏相同水平的支持。因此，希望将NeoPixels整合到项目中的开发人员需要全面了解NeoPixel通信协议以及如何克服它所带来的挑战。

NeoPixels

Adafruit 推出的极受欢迎的可寻址全彩LED灯“NeoPixels”系列分为RGB和RGBW两个种类。尽管二者都将红、绿和蓝色LED与驱动器芯片相集成，但RGBW组件还集成了第四个纯白色的LED。可以使用类似的单线串行接口来控制这两种类型的NeoPixel，其时间值和数据结构仅存在微小的差异。

WS2812

RGB NeoPixels实际上是WS2812智能控制LED，包括数据信号输入引脚（DIN）和数据信号输出引脚（DOUT）。这允许多个LED级联并且只用一个数据线进行控制。链中的第一个LED负责处理从MCU接收到的前三个字节数据，然后将后续的数据简单地转发给DOUT引脚，该引脚可以连接到另一个LED的DIN引脚。LED将以此方式继续向下传递数据，直到它们接收到复位信号为止（即，DIN线在一段时间内持续保持低电平状态）。传输的字节按照图1所示的协议进行组织。第一个字节（G7-G0）表示绿色LED的8位PWM强度，其中0x00是完全关闭，0xFF是完全打开。类似地，第二个字节（R7-R0）用于控制红色LED的强度，第三个字节（B7-B0）用于控制蓝色LED的强度。

这些24位数据都是通过改变方波的脉冲宽度来进行编码的，如图2所示。请注意，无论发送代码0还是代码1，方波的周期仍保持在1.25μs。对于WS2812，使数据线保持低电平至少50μs即可生成复位信号。另请注意，图2中显示的计时值具有±0.15μs的公差。

SK6812

一种截然不同的组件，NeoPixels的RGBW种类实际上是SK6812智能控制LED，采用与WS2812 LED相同的运作原理。然而，由于它们包含第四个LED，因此实施了图3所示的4字节数据协议。与图1相比，唯一的区别在于数据的串联字节（W7-W0），该字节指定了白色LED的8位PWM强度。

图4展示了SK6812控制信号的时间值，同样与WS2812略有差别（不过仍在±0.15μs的公差范围内）。请注意，这两种代码的方波周期均保持不变，都为1.2μs。此外，SK6812的复位信号长度为80μs ，而非50μs。

步骤

由于NeoPixel的控制信号对计时要求非常严格，因此除非使用汇编语言，否则无法通过简单的比特带宽方法产生此信号。虽然还有许多其他方法可以利用各种MCU外设、外部硬件或其组合来生成该信号，但其中最直接的方法是配置MCU定时器来生成PWM输出信号。这是因为，如上一部分中所述，NeoPixel控制信号只是一种固定频率的PWM信号，采用不同的占空比表示0位和1位。为了以与传输协议相同的速率高效地在这两个占空比之间进行切换，还必须配置DMA流来管理更新。尽管这种方法可能是内存效率最低的方式，但它易于理解、CPU高效并且易于实施（得益于STM32Cube环境）。

以下应用程式利用STM32CubeIDE（版本1.8.0）、NUCLEO-F401RE开发板和RGBW 5×8 NeoPixel Shield实现上述的方法。不过，这些步骤可以轻松地推广到任何STM32 MCU/板和NeoPixel产品上。假定我们已经创建了一个STM32CubeIDE项目。如需使用其他IDE，你可以改为使用独立的STM32CubeMX代码配置器工具，将项目导出到所需的开发平台上。

1.配置PWM

a. 先打开STM32CubeMX配置.ioc 文件（如果还未打开的话）。随后，STM32CubeIDE将切换到*器件配置工具（*Device Configuration Tool ） 视图，供你配置MCU。

b. 将定时器通道备用功能分配给选定的GPIO引脚，以与NeoPixel进行连接。所选定时器通道应该能够生成PWM输出。图5显示了我的项目中的相关部分，我选择了引脚PB10，并将它分配给定时器2、通道3（TIM2_CH3）功能。

c. 从左侧的组件列表中选择上一步中确定的定时器外设，以打开模式和配置（*Mode and Configuration ） 面板。在模式（*Mode ） 面板中，选择“内部时钟”作为时钟源，并从适当的定时器通道的下拉列表中选择“PWM生成CHx”。在图6中，定时器2、通道3已设为“PWM生成CH3”模式，因为我在上一步中选择了TIM2_CH3备用功能。请注意，在完成此步骤后，关联的GPIO引脚应在引脚排列视图中从黄色变为绿色。

d. 在定时器的*配置（*Configuration ） 面板中，验证“预分频器”和“脉冲”值是否都设置为0。计数器周期，即自动重载寄存器（ARR），需要进行设置以得到所需的PWM周期（如果使用RGB WS2812 LED，则为1.25μs； 如果使用RGBW SK6812 LED，则为1.2μs）。这将取决于定时器外设输入的速率。只需将所需的PWM周期除以时钟周期，并减去1即可得到此值（减去1是因为定数器从0开始）。就我的器件而言，该公式得出的ARR值为99.8，我将其四舍五入为100（图6）。请参见下文，了解有关计算理想ARR值的详细说明。

计算ARR值

假设定时器“预分频器”值设为0，可以很容易的计算出ARR值

ARR= −1= −1

具体来说，ARR值等于PWM信号周期除以定时器外设的时钟信号周期。我们知道，根据使用的NeoPixel类型不同，TPWM可以是1.25μs或1.2μs（例如本例中，TPWM=1.2μs）。要确定Ttimer，你需要查阅器件的规格书，确定定时器外设连接到哪个总线。规格书可以在ST的网站上找到或STM32CubeIDE会随附提供：选择帮助>目标器件文档和资源（ Help > Target Device Docs and Resources ） 。然后，在MCU 选项卡下选择规格书，如图7所示。

在我使用的MCU（STM32F401RE）规格书中，器件框图中显示我的定时器（TIM2）已连接到APB1（见图8）。

图9介绍了：通过切换到STM32CubeIDE中的*时钟配置（*Clock Configuration ） 选项卡，我们可以发现TIM2的时钟频率为84MHz (Ttimer= =84 MHz)

因此，

ARR = −1 = 99.8

为了使PWM周期尽可能接近NeoPixel控制信号的周期，我们四舍五入至最接近的整数并得到 ARR=100. 。

2.配置DMA

a. 从组件列表中选择DMA外设。

b. 在配置（Configuration） 面板的DMA1 选项卡下，点击添加 （ Add ） 按钮。在下拉菜单中，选择你的定时器/通道组合。在我的项目中，我选择了“TIM2_CH3/UP”。

c. 针对该新的DMA请求，将方向改为“内存到外设”。

d. 同时，将优先级改为“非常高”。

e. 验证默认的DMA请求设置是否与图10中显示的相匹配。

f. 保存.ioc 文件，以生成项目代码。

3.编写代码

在main.c 文件中，按从上到下的顺序编写，本部分展示了一个简单的示例应用，用于测试NeoPixel LED的全彩能力。此处提供了两个版本的main() 函数，一个用于RGB WS2818 LED，另一个用于RGBW SK6812 LED。

a. 在main.c 文件的私有typedef部分，你可以创建一个新的数据类型，以便轻松访问单个LED颜色值以及整个NeoPixel数据结构（如图1和图3所示）。列表1提供了RGB和RGBW NeoPixel组件的typedef。此代码应粘贴在/* USER CODE BEGIN PTD */ 和/* USER CODE END PTD */ 注释之间。

列表 1 ： 为RGB WS2812和RGBW SK6812 LED自定义数据类型

typedef union

{

struct

{

uint8_t b;

uint8_t r;

uint8_t g;

} color;

uint32_t data;

} PixelRGB_t;

typedef union

{

struct

{

uint8_t w;

uint8_t b;

uint8_t r;

uint8_t g;

} color;

uint32_t data;

} PixelRGBW_t;

b. 更改“脉冲”寄存器（也称为CCRx）的值，这样可以改变PWM波形的占空比。因此，我们必须计算适当的CCRx值，以实现使用的NeoPixels所需的代码0和代码1方波（无论是在图2还是图4中所示的那些）。对于RGB WS2812 LED，这些值计算如下：

ZERO=(ARR+1)(0.32)

ONE=(ARR+1)(0.64)

对于RGBW SK6812 LED，其计算过程稍有不同。

ZERO=(ARR+1)(0.25)

ONE=(ARR+1)(0.5)

当然，这些计算出的值应该四舍五入到最接近的整数。在 main.c 文件的私有定义部分，为每个值创建一个#define指令（请参见以下图11中的示例）。

c. 除了CCRx值之外，还应在私有定义部分中定义控制的NeoPixel LED数量和DMA缓冲区大小。如图11所示，只需将LED的数量乘以相应的NeoPixel数据结构中的位数即可（回想图1和图3）。还必须分配一个额外的缓冲区元素，因为最后一个CCRx值应为零（复位信号）。

d. 将列表2中提供的DMA完成回调函数添加到/* USER CODE BEGIN 0 /和/ USER CODE END 0*/之间的私有用户代码部分。务必将 TIM_CHANNEL_x 更改为步骤1c中配置的通道。

列表 2 ： HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback() 函数的实施

void HAL_TIM_PWM_PulseFinishedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim)

{

HAL_TIM_PWM_Stop_DMA(htim, TIM_CHANNEL_x);

}

e. 最后，必须将应用代码添加到main() 函数中。列表3提供了一个使用WS2812 LED的示例main() 函数，而列表4提供了使用SK6812 LED的类似示例main() 函数。请注意，HAL_TIM_PWM_Start_DMA() 函数的TIM_CHANNEL_x 参数必须再次进行修改，以匹配步骤1c中配置的通道。

列表 3 ： RGB WS2812 LED的示例main() 函数

int main(void)

{

/* USER CODE BEGIN 1 */

PixelRGB_t pixel[NUM_PIXELS] = {0};

uint32_t dmaBuffer[DMA_BUFF_SIZE] = {0};

uint32_t *pBuff;

int i, j, k;

uint16_t stepSize;

/* USER CODE END 1 */

/* MCU Configuration——————————————————–*/

/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */

HAL_Init();

/* USER CODE BEGIN Init */

/* USER CODE END Init */

/* Configure the system clock */

SystemClock_Config();

/* USER CODE BEGIN SysInit */

/* USER CODE END SysInit */

/* Initialize all configured peripherals */

MX_GPIO_Init();

MX_USART2_UART_Init();

MX_DMA_Init();

MX_TIM2_Init();

/* USER CODE BEGIN 2 */

/* USER CODE END 2 */

/* Infinite loop */

/* USER CODE BEGIN WHILE */

k = 0;

stepSize = 4;

while (1)

{

/* USER CODE END WHILE */

/* USER CODE BEGIN 3 */

for (i = (NUM_PIXELS – 1); i > 0; i–)

{

pixel[i].data = pixel[i-1].data;

}

if (k < 255)

{

pixel[0].color.g = 254 – k; //[254, 0]

pixel[0].color.r = k + 1; //[1, 255]

pixel[0].color.b = 0;

}

else if (k < 510)

{

pixel[0].color.g = 0;

pixel[0].color.r = 509 – k; //[254, 0]

pixel[0].color.b = k – 254; //[1, 255]

j++;

}

else if (k < 765)

{

pixel[0].color.g = k – 509; //[1, 255];

pixel[0].color.r = 0;

pixel[0].color.b = 764 – k; //[254, 0]

}

k = (k + stepSize) % 765;

// not so bright

pixel[0].color.g >>= 2;

pixel[0].color.r >>= 2;

pixel[0].color.b >>= 2;

pBuff = dmaBuffer;

for (i = 0; i < NUM_PIXELS; i++)

{

for (j = 23; j >= 0; j–)

{

if ((pixel[i].data >> j) & 0x01)

{

*pBuff = NEOPIXEL_ONE;

}

else

{

*pBuff = NEOPIXEL_ZERO;

}

pBuff++;

}

}

dmaBuffer[DMA_BUFF_SIZE – 1] = 0; // last element must be 0!

HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim2, TIM_CHANNEL_x, dmaBuffer, DMA_BUFF_SIZE);

HAL_Delay(10);

}

/* USER CODE END 3 */

}

列表 4 ： RGBW SK6812 LED的示例main() 函数

int main(void)

{

/* USER CODE BEGIN 1 */

PixelRGBW_t pixel[NUM_PIXELS] = {0};

uint32_t dmaBuffer[DMA_BUFF_SIZE] = {0};

uint32_t *pBuff;

int i, j, k;

uint16_t stepSize;

/* USER CODE END 1 */

/* MCU Configuration——————————————————–*/

/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */

HAL_Init();

/* USER CODE BEGIN Init */

/* USER CODE END Init */

/* Configure the system clock */

SystemClock_Config();

/* USER CODE BEGIN SysInit */

/* USER CODE END SysInit */

/* Initialize all configured peripherals */

MX_GPIO_Init();

MX_USART2_UART_Init();

MX_DMA_Init();

MX_TIM2_Init();

/* USER CODE BEGIN 2 */

/* USER CODE END 2 */

/* Infinite loop */

/* USER CODE BEGIN WHILE */

k = 0;

stepSize = 4;

while (1)

{

/* USER CODE END WHILE */

/* USER CODE BEGIN 3 */

for (i = (NUM_PIXELS – 1); i > 0; i–)

{

pixel[i].data = pixel[i-1].data;

}

if (k < 255)

{

pixel[0].color.g = 254 – k; //[254, 0]

pixel[0].color.r = k + 1; //[1, 255]

pixel[0].color.b = 0;

pixel[0].color.w = 0;

}

else if (k < 510)

{

pixel[0].color.g = 0;

pixel[0].color.r = 509 – k; //[254, 0]

pixel[0].color.b = k – 254; //[1, 255]

pixel[0].color.w = 0;

j++;

}

else if (k < 765)

{

pixel[0].color.g = 0;

pixel[0].color.r = 0;

pixel[0].color.b = 764 – k; //[254, 0]

pixel[0].color.w = k – 509; //[1, 255]

}

else if (k < 1020)

{

pixel[0].color.g = k – 764; //[1, 255]

pixel[0].color.r = 0;

pixel[0].color.b = 0;

pixel[0].color.w = 1019 – k; //[254, 0]

}

k = (k + stepSize) % 1020;

// 50% brightness

pixel[0].color.g >>= 2;

pixel[0].color.r >>= 2;

pixel[0].color.b >>= 2;

pixel[0].color.w >>= 2;

pBuff = dmaBuffer;

for (i = 0; i < NUM_PIXELS; i++)

{

for (j = 31; j >= 0; j–)

{

if ((pixel[i].data >> j) & 0x01)

{

*pBuff = NEOPIXEL_ONE;

}

else

{

*pBuff = NEOPIXEL_ZERO;

}

pBuff++;

}

}

dmaBuffer[DMA_BUFF_SIZE – 1] = 0; // last element must be 0!

HAL_TIM_PWM_Start_DMA(&htim2, TIM_CHANNEL_x, dmaBuffer, DMA_BUFF_SIZE);

HAL_Delay(10);

}

/* USER CODE END 3 */

}

该项目现在应该能够成功构建，并支持你在器件上运行代码了。

结论

使用逻辑分析仪捕获了上面提供的RGB和RGBW配置生成的控制信号。分别如图12和图13中所示。请注意，它们与图2和图4中指定的预期输出相匹配。

更多STM32项目相关内容, 请参考下面帖子：

• 在STM32上轻松使用printf函数
• 在STM32上轻松使用scanf
• 轻松在 STM32 系列之间进行迁移
• 利用 STM32CubeIDE 中构建分析仪
• VL53L5CX ToF传感器使用入门

******

如任何问题，欢迎联系 DigiKey客服团队

中国(人民币)客服

service.sh@digikey.com

中国(美金)/香港客服

– china.support@digikey.com

关键词: 电源管理, 工作原理

问：开关电源用于电池充电

恒流充电是给普通电池充电的一种充电方式，这种充电方式的充电电流自始至终都恒定不变。

标准开关电源是恒压电源，它的输出波动被监测电路进行检测，并将结果反馈给输入控制电路，进行恒压控制。

开关电源输出电压恒定不变，但输出电流要根据负载情况而变化，这意味着如果不能恒流输出，将不能作为电池充电器。

此时，电源的过流保护功能将被使用。过流保护功能是用来抑制电流过大的情况下对电路和设备造成损害。过流的电流部分被转移，电流被抑制在某一恒定值进行恒流充电。

需要注意的是，有些过流保护由于其本身的一些特点，使其不适合电池充电。

在图1 中，是三个主电源过流保护特性。其中，适于电池充电的方式为拥有恒流电压下垂特性的电源，通过运用其恒流范围，可对电池进行恒流充电。另外两个特性不适合对电池充电，因此在选择电源时需注意。

如上文所述，恒流范围是指为避免电源劣化和损坏而进行过流保护的状态，其用途是避免超过电源规范规定的额定电流（额定电流<过电流保护设定电流）。

在这种情况下，需要改变电源的过电流保护设定电流值，以使过电流保护设定电流小于额定电流。

另一种控制恒流的方法是将外部电路连接到电源上，而不是像前面解释的那样通过过流保护转移电流。

下面这个例子使用 TDK 的 HWS1000 解释这个过程。

并联电阻(1)应用在电源的负载线上，输出电流的电压转换是通过并联电阻实现的，并进行输出电流检测（2）。设计了恒流下垂点的调节电路，并建立了过流的标准电压 (3)。在运算放大器(4) 中比较 (2) 和 (3) 的电压，在光耦合器 (5) 中控制电源的输出电压。

该方法是电源恒流电路配置的一个例子，外部控制输出电压，应在额定功率或额定功率以下使用。

有关电源的更多主题，请单击这儿。

更多开关电源相关内容, 请参考下面帖子:

• 选择开关电源时的注意事项
• 开关电源板布局的黄金法则
• 通过探针测量电源噪声
• 如何计算开关电源设计交流损耗
• 降低直流-直流转换器EMI的十大技巧

******

如任何问题，欢迎联系 DigiKey客服团队

中国(人民币)客服

service.sh@digikey.com

中国(美金)/香港客服

– china.support@digikey.com

作者：Barley Li

关键词：线缆, 工具, 安装

工程师的我们大多都知道线缆连接是电气工作的基本而重要的工序，线缆连接的质量直接影响整个产品线路的安全性及续航能力。可靠而简单的剥线及正確地将电线绞接，可以将电线與线路有效地连接起來，而不会影响所接入原始电线的电气性能的完整性。这样，你真的懂得如何剥线吗?

剥线的重要事情

无论您是想安装灯具、维修设备、进行电气连接，还是只是解决电气问题，了解如何正确有效地完成这些操作将为您节省大量时间和金钱。 因此，很高兴与大家分享剥线时需要注意的一些最重要的事情，并重点介绍一些我们最喜欢的工具！

剥线前需要考虑的…

1. 电线类型：

识别要剥线的电线类型很重要，因为它将影响剥线时使用的方法。 电线主要有两种类型：单芯线 和 多芯线 。

单芯线又称实芯线，由单股实心铜线制成。 一般而言，单芯线比多芯线更重、更粗。 它非常适合需要更高耐用性和更高电流的户外使用。 这种坚固、低成本的电线较能抵抗天气差的环境和频繁移动。 单芯线通常用于在整个建筑基础设施、车辆控制和各种户外应用中承载高电流的设备。

多芯线由多股铜线绞合而成。 多芯线柔韧度高，非常适合在狭窄空间内连接电子元器件，或以扭曲方式进行电气连接以适应复杂空间。 多芯线比单心线更具柔韧性和延展性，并且不会容易断裂。 它通常用于室内应用，例如电子设备、电路板和扬声器线。

确定您正在使用的电线将帮助您选择适合剥线绞接的工具。

1. 线规：

线规是指导线截面尺寸的规范。线规数越低，电线越粗，代表可以承载的电流越大。

线规一般以 AWG (美国线规)表示。这仅告诉您电线的导体直径，但不包括绝缘层的厚度。美国线规标准范围为 0000 至 40，但大多数家庭和商业布线需求范围为 2 至 14。通常，线规較大电线需要使用大钳口的剥线钳，线规較小电线则相反。

AWG通常用于表示剥除绝缘层后的导体（裸线）的直径。从AWG转换到公制看起来非常复杂，有什么方法可以快捷得到转换结果呢？

可以來先看看這帖文- 如何将线规转换为公制。

此外，DigiKey 提供线上导线 AWG 规格换算器，方便工程师随时使用。只需输入已知电线的资料如AWG值，相关的电线参数立即会自动计算并显示出来。

1. 电线的绝缘层：

电线的绝缘层是一种覆盖电线并保护其免受损坏、电击和短路的材料（通常由塑料或橡胶制成）。 电线绝缘层主要有两种类型：热塑性塑料和热固性塑料。

热塑性绝缘材料是最常见的类型。 它由加热时分离的化合物制成，允许绝缘材料重新加热和重塑。 另一方面，热固性绝缘材料由加热时会增加强度的材料制成，因此无法熔化或重新成型。 电线上的绝缘层通常有颜色以指示电线的规格。电线上的绝缘层还标有电线的额定电压，它表示电线可以安全承载的最大电压。

想了解电线电缆上的一些识别符号，可以先看看下面的帖子：

• 电缆上印刷的电线标识是什么意思？
• 电线电缆需要CE标志吗？这是正解

留意，剥去绝缘层时，剥去的程度要刚好足以露出铜导体，但又不能剥得太多，以免损坏导体。

绝缘材料类型	比重	介电常数	耗散因数	体积电阻率 (ohm-cm)	介电强度(Volts/Mil)	可燃性	温度范围 (°C)
PVC（标准）	1.25-1.38	4-6	0.06-0.10	1011	800-900	良好	-20 至 +80
PVC（高级）	1.38	3-5	0.080-0.085	1012	800-900	良好	-55 至 +105
聚乙烯	0.92	2.27	0.0002	>1016	1200	差	-60 至 +80
聚丙烯	0.90	2.24	0.0003	>1016	850	差	-60 至 +80
多孔聚乙烯	0.50	1.5	0.0002	–	500	差	-60 至 +80
阻燃聚乙烯	1.30	2.5	0.0015	>1016	1000	一般	-60 至 +80
FEP（或 TFE）	2.15	2.1	0.0007	>1018	1200	出色	-70 至 +200（或 +260）
多孔 FEP	1.2	1.4	0.0007	–	500	良好	-70 至 +200

图6 常见电缆绝缘材料的性质比较。介电常数和损耗因数越小，信号传输性能越好。

（图片来源：Texas Instruments）

1. 电线状况：

在剥线之前，您需要确保电线没有任何损坏。 如果电线损坏，可能会导致短路以及其他电气问题。

1. 方便剥线的工具

使用的最佳工具取决于电线本身所有的不同属性（类型、规格、绝缘等）。 为了提供最高效、最流畅的体验，我们将介绍一些好的工具！

手动剥线钳

简单的手动剥线钳是一对相对的刀片，很像剪刀。 剥线钳上有几个不同大小的凹口，这些凹口尺寸与电线尺寸相匹配，这样用户就可以在不损坏电线情况下剥线。不同制造商的設計，手动剥线钳可能还有其他功能，包括锁紧装置、符合人体工学設計的手柄以及切割螺钉等。

Seeed 手动剥线钳 404080001可用于20 至 30 AWG 单芯线/ 多芯线 以及 切割2-3mm光纤护套。

自调式剥线钳

自调式剥线钳利用机械原理实现把电线的绝缘层剥离，其结构主要包括刃口、主轴、剥离刃等组成部分。当使用自动剥线钳对绝缘层进行剥离时，电线被刃口夹住，主轴通过扳手转动，从而使剥离刃施加力量对绝缘层进行剥离，最终剥线完成。

Klein Tools 自调式剥线钳 11061可用于10-20 AWG 单芯线、12-22 AWG 多芯线、12/2 和 14/2 Romex® 电线（所有尺寸）以及其他非金属（NM 型）护套电缆。

线缆剥线刀

以下Jonard Tools 线缆剥线刀 KN-200INS 采用弧形刀片和绝缘手柄设计，它既能切割电缆，又能保护电缆本身而不损坏内部铜导体和绝缘部份。

电线绞接示例

以下我们将简单示范用较小的电线绞接到较粗红色电线。如图所示，你需要准备小型束线带、黑色胶带、剪线钳、小刀和剥线钳。

第一步，用剥线钳切开较粗红色电线。有时你可能需要轻轻地扭转下剥线钳，以便完全切断绝缘层。当你在电线上整齐地切开一个切口之后，轻轻推动剥线钳，看看绝缘层能否稍稍向外滑动以露出内部的铜线。

然后将剥线钳移至距此切口约3/8英寸的位置，再进行一次切割。在电线上切开两个切口之后，用小刀沿着与剥线钳切割区域相垂直的方向切开。切口需贯穿两个切割区域。

完成后的切口如下图所示。

然后取下这一小段绝缘层，露出要绞接的电线。

剥除绝缘层后，用小刀在电线大约中间的位置戳开一个“开口”。小心不要损坏电线。

取出较小电线，从末端移除长度约1至1.5英寸的绝缘层。长度不需要特别精确，但露出的电线应足够长，以便确保与所绞接较粗电线的表面接触良好。

将已剥除绝缘层的较小电线插入较粗的电线孔中。

完全插入后，合拢较粗电线上的孔并将较小电线缠绕在较粗电线上。尽可能确保紧密缠绕还可以根据需要进行焊接，因为连接紧固之后，良好的机械接触有助于保证良好的电接触。

然后使用黑色胶带（我们使用的是标准的3/4英寸宽胶带）将绞接区域缠绕起来，确保胶带完全覆盖切割区域。

缠绕后的形态如下

最后一步是用束线带机械地收紧连接。我们使用的是标准的1/8英寸宽束线带。将其套在胶带的中间位置，如下图所示。

剪掉束线带的末端，就大功告成了。

最后

安全、耐用的电气连接先決條件是准确的剥线，把电线的切口光滑整齐、绝缘层无毛边、无划痕，而且剥除塑料外层而不割伤內裡的电线线芯至关重要。 如果电线确实被割伤、断股，连接可能会断开或发生电气短路。

更多有关电线技术文章，请点击以下链接，也欢迎大家在文未留言讨论。

• 电缆/电线的最大载流能力
• 低压电线接头
• 电线电缆需要CE标志吗？这是正解
• 推入式电线接头的导线接入连接器
• 您的电线是否太短了？

小编的话

作为电子工程师，相信小伙伴们都少不了要摆弄电线，剥线是一个常有的操作。虽然看起来是一个微小的工序，但线缆连接的质量却将直接影响整个产品线路的安全性及稳定性。小伙伴们在日常剥线工序中遇到过哪些操作上的难题？您最常使用的是哪些剥线工具？欢迎留言，分享交流！

******

如任何问题，欢迎联系 DigiKey客服团队

中国(人民币)客服

service.sh@digikey.com

中国(美金)/香港客服

– china.support@digikey.com

关键词: 小脚距IC，开发工具

问：小脚距原型组件

有时，我们的客户在设计的最初阶段需要开发小脚距 IC 的工具。然而，我们尚未找到处理脚距小于标准2.54 毫米 IC 的原型板和面包板。

我们的确在售一些类似的小脚距产品，但大部分脚距均为 2.54 毫米，如此处所示。

解决该问题的有效办法是，配合使用一系列适配器和分线板。

你可以点击以下链接查看相关零件；所有这些零件均在售且有库存，如果算上无库存的物料，那么这一数字几乎是原来的两倍： 适配器，分线板

此链接中包含的零件可以轻松插入典型的面包板中: 无焊面包板

查找零件的最佳方法是，选择适配器所匹配的 IC 封装。在我们遇到的许多情况中，客户可以用不同的封装适配器来替代，从而摆脱困境，或至少在印刷板制造出来之前，通过开发来实现。为方便起见，你还可以根据筛选条件按引脚脚距进行搜索。

除了板以外，我们还提供了一系列 IC 测试夹，可直接夹到IC上并与其引脚相连 : IC 测试夹

如果你不需要转接板和 IC 夹，我们还有多种通用型测试钩和抓取器，支持将夹子连接到最小表面贴装IC的引脚上，因为对于此类IC而言，通常的示波器引脚尖端和探针手柄因过大而无法连接这些引脚: 通用型测试钩和抓取器

不过无论你遇到何种情况，我们都很乐意帮助你找到解决办法。

更多开发工具相关内容, 请参考下面帖子:

• 在电气领域，我需要哪些工具？
• IDC连接器是如何工作的，以及我应该使用什么工具？
• 仪表和工具的校准证书
• 工程师 PA-09 通用型压接工具（20-32 AWG）
• 开发工具包限制—如何确定兼容性

******

如任何问题，欢迎联系 DigiKey客服团队

中国(人民币)客服

service.sh@digikey.com

中国(美金)/香港客服

– china.support@digikey.com

关键词: 超声波清洗，PCB

问：用超声波清洗带晶体的 PCB

超声波清洗常用于清洗电子元件和印刷电路板（PCB）。它利用高频波（通常在40 kHz左右）来搅动清洗液，从而强力去除污垢。那么对带晶体的PCB使用超声波清洗是否存在风险？

通常，MHz范围内的晶体（如来自 IQD 的 LFSPXO056215REEL ）不会在超声波清洗时遭到损坏。虽然必须考虑整体频率和规格，但较高的频率会使用较薄的石英坯料，而较厚的低频器件则更容易断裂。

然而，用于生产低频晶体（如常见的32.768 kHz晶体，例如 LFXTAL073264REEL 的“音叉”技术所面临的风险要高得多。在应用中，这些晶体可在非常低的驱动电平下工作。其内部架构可在极低的输入功率电平下激发共振，这意味着较高的功率电平比其他产品更容易引起物理损伤。超声波中使用的频率与石英的共振频率非常接近，因而进一步增加了自共振的可能性。

由此可见，对含PCB的石英制品使用超声波清洗并非没有风险。对于kHz范围内的低频晶体，则不建议使用超声波清洗。而对于其他类型的晶体，你可能需要在实际生产之前先测试清洗液，以评估其风险。

更多晶振相关内容, 请参考下面帖子:

• 电子元器件选型基础 – 晶振
• 石英晶体切割：角度和特性（AT、BT等）
• 晶体与晶体振荡器的差异
• 晶体、谐振器、振荡器；这些可以旋转吗？
• 谐振晶体串联与并联

******

如任何问题，欢迎联系 DigiKey客服团队

中国(人民币)客服

service.sh@digikey.com

中国(美金)/香港客服

– china.support@digikey.com

作者：Rolf Horn

关键词：宽带隙半导体，SiC，GaN

数据中心在日益数字化、互联化和虚拟化的世界中发挥着关键和重要的作用。由于数据中心有巨大的能源需求，因此需要能够减少电力损失、提高效率和加强热控制的电源解决方案。

近年来，由于用户数量增多，移动设备和社交网络的广泛使用，以及信息在云端的远程存储，互联网的流量有了很大的增长。据分析人士称，这种流量的增长仍未达到完全饱和。

这些增长预测提出了有关设备效率和电力消耗的问题，这刺激了新的节能电力转换技术的发展，如宽带隙 (WBG) 功率器件所提供的技术。

效率最重要

除了物理基础设施外，数据中心是一个容纳联网的计算机服务器的结构，用于电子处理、存储和数据分发。数据中心的关键组成部分是服务器，这是一个存储数据的设备，为互联网、云计算和企业内部网提供动力。

由于创建、处理和存储的数字数据量不断增加，能源需求也不断上升。除了为机架、数据存储和网络单元供电外，数据中心还需要辅助的冷却和通风设备，以消除数据处理和电力转换过程中产生的热量。

数据中心使用的电源转换系统的典型结构包括多个 AC/DC、DC/AC 和 DC/DC 电压转换器，整个数据中心的效率完全取决于这些转换器。降低为数据处理和存储设备供电的转换器中的损耗有两大关键优势。首先，不需要供应不被转化为热能的能量；其次，处理废热所需的能量也减少了。

数据中心的效率通常用电力使用效率 (PUE) 指标来衡量。PUE 由绿色电网组织开发，是比较数据中心能源使用的标准方法，定义为数据中心整体能源使用与信息技术 (IT) 设备能源使用之比。

PUE 指标是一个基本的统计数据，足以确定发展方向。尽管不是一个完美的衡量标准，但它已经成为一个行业标准。PUE 最好接近统一，这意味着数据中心只需要电力来支持其 IT 需求。然而，根据国家可再生能源实验室 (NREL)2 的数据，平均 PUE 约为 1.8。数据中心的 PUE 值范围很广，但注重效率的数据中心经常达到 1.2 或更低的 PUE 值。

PUE 值高原因可能不尽相同，比如以下原因：

• 存在“僵尸”（或“昏迷”）服务器和不间断电源 (UPS)，意味着设备已经打开，但没有得到充分利用。它包括无意中闲置的设备，这些设备在没有可见性或外部通信的情况下消耗电力。
• 低效的备份和冷却策略
• 数据中心更注重可靠性而非效率

在冷却风扇上添加变频驱动器 (VFD) 和尽量减少服务器和 UPS 的数量是降低 PUE 的两种常见方法。在过去几年中，从传统的 12 V 架构过渡到更高效的 48 V 解决方案（见图 1），减少了大量的功率损失（I2R 损失），为日益增长的耗费电力的处理系统提供了更高效的解决方案。在电源结构中使用 48 V 电压，可使 I2R 损耗降低 16 倍。考虑到效率提高一个百分点就能在整个数据中心层面节省千瓦级电力，因此这有助于满足要求不断提升的能源效率要求。

WBG 半导体在数据中心的优势

尽管硅 (Si) 是最知名的技术，但其带隙比像氮化镓 (GaN) 和碳化硅 (SiC) 这样的宽带隙 (WBG) 材料要小，这降低了其工作温度，限制了其在较低电压下的使用，并降低了其导热率。

采用更有效的功率器件，如用 WBG 半导体代替硅，就是一个更有效的选择。像 GaN 和 SiC 这样的 WBG 半导体可以克服硅技术的限制，提供高击穿电压、高开关频率，降低传导和开关损耗，从而实现更好的散热和更小的外形尺寸（见图 1）。这使得电源和电源转换阶段的效率更高。如上所述，在数据中心中，即使效率提高一个百分点，也可以转化为大量的能源节约。

GaN

GaN（氮化镓）是一类新兴的宽带隙材料，其电子带隙比硅 (1.1 eV) 大三倍 (3.4 eV)。此外，与硅相比，GaN 具有两倍的电子迁移率。GaN 在非常高的开关频率下具有众所周知和无与伦比的效率，这是因其巨大的电子迁移率所决定的。

这些特性能够让基于氮化镓的功率器件在更小的芯片尺寸内承受更强的电场。更小的晶体管和更短的电流路径带来了超低的电阻和电容，并使开关速度提高 100 倍。

减少了电阻和电容也提高了电源转换效率，为数据中心的工作负载提供更多的电力。与其产生更多的热量，从而需要为数据中心提供更多的冷却，不如在每瓦特上完成更多的数据中心操作。高开关频率也减少了储能无源元件的尺寸和重量，因为每个开关周期储存的能量大大减少。GaN 的另一个优势是它能够支持不同的电源转换器和电源拓扑结构。

GaN 与数据中心应用相关的主要特性如下：

• 支持硬和软开关拓扑结构
• 快速开启和关闭（GaN 开关波形与理想方波几乎相同）
• 零反向恢复电荷
• 与硅技术相比：
  • 击穿电场提升了 10 倍
  • 迁移率提高了 2 倍
  • 输出电荷降低了 10 倍
  • 栅极电荷和线性 Coss（输出电容）特性降低了 10 倍

这些特性使得 GaN 功率器件能够让解决方案实现：

• 高效率、高功率密度和高开关频率
• 减少外形尺寸和导通电阻
• 重量轻
• 近乎无损的开关操作。

图 2 显示了 GaN 功率器件的一个典型目标应用。这些高压无桥图腾柱 PFC 级和高压谐振 LLC 级可以满足服务器 SMPS 的严格要求，在宽负荷范围和高功率密度下实现 99% 以上的稳定效率。

SiC

历史上，SiC 功率器件在数据中心的最早应用之一是 UPS 设备。UPS 对数据中心来说是必不可少的，以防止市电故障或中断对其运营产生潜在的灾难性影响。电源冗余对于确保数据中心的运行连续性和可靠性至关重要。优化数据中心的电力使用效率 (PUE) 是每个企业家和运营管理层的首要任务。

一个可靠的、持续的电源对数据中心来说是必要的。为满足这一要求，经常采用与电压和频率无关的 (VFI) UPS 系统。一个 AC/DC 转换器（整流器）、一个 DC/AC 转换器（逆变器）和一个 DC Link 组成了一台 VFI UPS 设备。旁通开关主要在维护期间使用，将 UPS 输出直接连接到输入端的交流电源上。在市电发生故障的情况下，通常由许多电池组成的电池组连接到降压或升压转换器，为电源供电。

由于输入端的交流电压被转换为直接电压，然后再次转换为精确的正弦输出电压，这些设备通常是双转换电路。其结果是消除了任何供电电压的变化，让 UPS 能够向负载提供稳定和干净的信号。除了将系统与电源隔离外，电压转换过程还使负载免受电压波动的影响。

直到最近，具有三层开关拓扑结构的绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 才实现了最佳的效率结果。由于这种方法达到了96% 的效率水平，与早期基于变压器的模型相比，这是一个重大的改进。

碳化硅晶体管使得在双转换 UPS 系统中的功率损失大大减少 (>70%)，并使得效率提升成为可能。这种超凡的效率（超过 98%）在低负荷和重负荷的情况下都会持续保持。

由于碳化硅的固有特性，这种类型的结果是可以获得的。与传统的硅基器件（如 MOSFET 和 IGBT）相比，SiC 可以在更高的温度、频率和电压下工作。

基于 SiC 的不间断电源的另一个优势是具有更好的热损值（或排热），并使之能够在更高的温度下运行。这一特性能够让设计者采用更加紧凑和经济的冷却解决方案。总的来说，基于 SiC 的 UPS 比采用硅基元件的同等型号更高效、更轻、更小。

基于 SiC 的半导体由于其固有的特性，相比传统硅半导体可以在更高的温度下工作。由于 UPS 的热损耗较低，并能在较高温度下运行，因此客户的冷却成本可以降低。

当需要最大限度地利用数据中心的可用空间时，与传统的硅基 UPS 相比，基于 SiC 的 UPS 减少了重量和尺寸。此外，基于 SiC 的 UPS 需要的地面空间更少，这也增加了特定区域内的可用电力容量。

结语

总之，像 GaN 和 SiC 这样的 WBG 材料，是新兴的半导体，将为数据中心等高要求应用开辟一个新的电力电子发展航道。其优势全面，包括提高系统效率，降低冷却系统要求，在更高温度下运行，以及更高的功率密度。随着 GaN 和 SiC 功率器件集成到电压转换器和电源中，能帮助数据中心运营商实现了更高的效率，最大限度地利用地面空间并降低整个设施的运营成本。

小编的话

正如文章所言，在数据中心中，即使效率提高一个百分点，也可以转化为大量的能源节约。考虑到数据中心规模不断增长的趋势，对于数据中心的运营者而言，如何减轻能耗焦虑，一直是一个重要的课题。从Si转向WBG已经成为一个成熟的选择，而GaN 和 SiC无疑将扮演重要的角色。您是否正在利用WBG进行电源系统的设计和应用？您在Si转向WBG功率器件的过程中有哪些心得和经验？欢迎留言，交流分享！

******

如任何问题，欢迎联系 DigiKey客服团队

中国(人民币)客服

service.sh@digikey.com

中国(美金)/香港客服

– china.support@digikey.com

作者：Stephen Evanczuk

关键词： 传感器, 方案, 编程

鉴于温度和湿度对建筑物和电子系统的结构完整性的影响，获得准确和可靠的对这些参数的测量能力是广泛的消费、工业和医疗应用的设计基础。人们十分关注湿度和温度对健康的影响，研究表明，这些参数的变化会产生从体感不适到气溶胶化病毒感染等各种影响。

为了满足这种需求，设计人员需要一种成本效益高、外形尺寸小、易于部署的解决方案，以便在各种应用中检测温度和湿度。为了延长偏远或其他难以到达的地点的电池寿命，解决方案可能还需要消耗很少的电力，同时保持必要的精度和稳定性。

本文讨论了环境温湿度对基础设施、电子系统和人体健康的影响。然后介绍并展示了如何使用 TE Connectivity Measurement Specialties 的小型湿度和温度传感器，以及设计人员怎样利用该传感器更轻松地满足各种应用的关键测量要求。

准确测量湿度和温度的重要性

在很多领域准确监控和调节湿度和温度水平的能力都发挥着关键作用，这些领域包括供暖、通风和空调 (HVAC) 系统以及用于睡眠呼吸暂停的持续正压气道压力 (CPAP) 设备，甚至影响人类的幸福指数。

相对湿度 (RH) 这个耳熟能详的名词，表示空气中的含水量，是指在给定温度下空气所能容纳的最大水量的百分比。和温度一样，湿度过高或过低都会让人感到不舒服，甚至对建筑结构以及机械设备和电子设备造成损害。

建筑物湿度过高，会导致混凝土和其他材料的腐蚀、霉菌生长和分解。在电子设备中，湿度过高，特别是当设备从阴凉处进入潮湿环境时，会因结露而导致短路。

湿度低会造成材料收缩、纸制品损坏、静电积聚。随着积聚量的增加，产生的静电会对电子设备造成损害，并在挥发性有机化合物 (VOC) 含量较高的环境中引发火灾。因此，RH 传感器在为建筑提供安全、健康的环境方面发挥着重要作用。在促进人类健康和福祉方面，类似问题越来越多。

人类通常会注意到不舒服的温度而不是湿度水平，但过低或过高的湿度水平都会影响健康。湿度过高或过低会加重哮喘和过敏患者的症状，并导致睡眠质量较低，即使健康的人也会有影响。在极低的湿度下，人体组织会干燥，造成对眼睛或鼻腔的刺激。CPAP 制造商通常依靠湿度传感器来确保他们的设备为用户提供合适的潮湿空气。

湿度的测量和控制在公共卫生中发挥着更广泛的作用。研究人员发现，湿度水平不需要达到极端的干燥或潮湿，就能对人体生理发生作用。正常情况下，鼻腔中的水分有助于排出气溶胶化病毒（悬浮在微滴中的病毒）。当鼻腔干燥时，气溶胶病原体可以更深入地渗透到呼吸系统，更容易引起感染 [1]。由于这些因素和其他生理因素的影响，当湿度低于 40% RH 时，气溶胶化流感病毒的感染力明显提高（图 1）[2]。最近的研究表明，相对湿度在 40%～60% 之间对降低新冠肺炎感染也有一定作用，甚至可以降解引起新冠肺炎的 SARS-CoV-2 病毒 [3]。

虽然在众多不同的应用中，准确测量湿度和温度至关重要，但相应的设计要求却限制了开发人员轻松构建有效解决方案的能力。除了对高精度和低长期漂移要求外，许多应用还要求传感器以最小封装提供快速测量和低功耗操作能力，以便将传感器放置在理想的测量点上，无论是 HVAC 加湿器、CPAP 湿度控制装置还是精密环境监测系统。TE Connectivity 的 HTU31D 湿度和温度数字传感器可满足越来越多依赖精确数据的应用的要求。

满足关键测量要求的解决方案

HTU31D 具有体积小、精度高的特点，适用于从消费类产品到医疗和专业监测系统的各种应用。它采用 6 引脚封装，尺寸为 2.5 x 2.5 x 0.9 毫米 (mm)，已完全校准，无需额外的现场校准。由于其体积小，开发人员可以将传感器放置在对早期传感解决方案来说太小的位置，并使用现成的 I²C 缓冲器或电平移位器，通过其 I²C 串行接口将远程放置的 HTU31D 连接到其主机控制器。

HTU31D 测量的相对湿度范围为 0 到 100%，典型精度为 ±2%，相对湿度滞后为 ±0.7%，典型长期漂移小于 0.25% RH/年。该器件的温度测量范围为 -40 至 125℃，典型精度为 ±0.2℃，典型长期漂移为 0.04℃/年。为了保持其可靠性，该传感器集成了一个加热元件，用于消除高湿度水平下的冷凝水，同时带有内部诊断功能，以检测测量误差、加热元件误差和内部存储器误差。

在用于湿度和温度测量的基准模式下，该传感器的分辨率为 0.020% RH 和 0.040°C，转换时间分别为 1 毫秒 (ms) 和 1.6 毫秒。对于更苛刻的要求，该器件还提供了让开发人员以转换时间为代价来提高分辨率的操作模式。在每个传感器的最大分辨率模式下，HTU31D 可以提供 0.007% 的 RH（转换时间为 7.8 毫秒）和 0.012℃（转换时间为 12.1 毫秒）的精度。

对于某些应用，如电池供电型产品，器件的低电流消耗是同样重要的特性。在其基本分辨率模式下工作，每秒执行一次相对湿度和温度测量，器件通常只需要 1.04 微安 (μA)。在非活动期间，可将器件置于休眠模式，通常只消耗 0.13 μA。当然，短暂地使用内部加热器来消除冷凝水或测试温度传感器，同样会导致电流短暂但显著增加。

简单的硬件和软件接口

HTU31D 湿度和温度数字传感器为开发人员的设计提供了简单的硬件和软件集成接口。除了 3 至 5.5 伏供电电压 (VDD) 和接地 (GND) 引脚外，该器件的硬件接口还包括用于 I²C 标准串行数据 (SDA) 和串行时钟 (SCL) 线路的引脚。其余两个引脚包括一个复位 (RST) 引脚和一个地址 (IC_ADD) 引脚。当 IC_ADD 与 GND 或 VDD 连接在一起时，该器件分别响应 I²C 地址 0x40 或 0x41，允许两个 HTU31D 器件共享同一 I²C 总线而不发生冲突。

主机处理器使用基本的 I²C 串行事务处理进行命令和读取结果发送。命令使用一个由 I²C 地址组成的双字节序列，后接一个命令字节，通过设置各个位来指定支持的功能，具体包括综合温度和湿度测量、仅湿度测量、复位、加热器打开或关闭、设备序列号和诊断。

例如，如要执行温度和相对湿度 (T & RH) 综合测量，主机将发送地址字节和一个包含转换命令位和指定温度和相对湿度测量所需分辨率的位的字节。该器件支持简单轮询方法，因此在发送两个字节的转换命令序列后，主机处理器将等待规格书中规定的与分辨率相关的持续时间，然后再发出一个带有地址字节（0x40 或 0x41）的两个字节序列，然后是 T＆RH 读命令字节 (0x0)（图 2，顶行）。每次请求温度和湿度测量时，HTU31D 会将通过发送原始值的上、下字节来做出响应（图 2，下两行）。利用 HTU31D 规格书中提供的一对公式将原始值转换为相应的物理温度和湿度值。

如图 2 所示，HTU31D 在每一个 16 位数据序列后面都有一个字节，其中包含了器件生成的数据循环冗余校验 (CRC) 值。该 CRC-8 校验和能够检测出数据传输中任何地方的单个位错误或双位错误，或 8 位窗口内的位错误群集。通过将这个传输的 CRC 值与从所接收数据计算出的 CRC 值进行比较，主机处理器可以快速识别失败的传输，并采取适当的行动，如重复测量命令，短暂地打开 HTU31D 集成加热元件，发出复位，或提醒用户测量系统可能出现故障。

传输序列的另一个特点是，当发生某种覆盖需求时，主机可以在其正常完成之前停止响应序列。在正常事务处理中，HTU31D 期望在第一个数据字节后有一个确认 (ack)，在数据序列的最后有一个最后的不确认 (nack) 和停止序列（见图 2）。当不需要 CRC 数据或湿度数据时，或者急需设备复位或加热器激活等新命令时，开发人员可以使用此功能停止进一步传输。在这里，主机可以发出最后的 ack/stop 序列来立即终止来自传感器的数据传输，而不是在数据或 CRC 字节之后发送预期的 ack。

TE 的 HTU31D 提供了一个直接的电气和功能接口，但采用任何高敏感度的传感器都需要仔细的物理设计，以避免因与板上其他设备的电气或热相互作用而产生测量伪影。同样，在实现命令序列协议或值转换等式方面时出错也会拖延不断演进的产品中的湿度和温度传感功能的评估和原型设计。MikroElektronika 提供的扩展板和相关软件允许开发人员绕过潜在实现问题，并能立即开始设计和开发。

快速原型设计和加速开发

MikroElektronika MIKROE-4306 基于 HTU31D 的 Temp & Hum 14 Click 扩展板完整实现了传感器电气接口（图 3，左），它安装在一块尺寸为 28.6 x 25.4 mm 的电路板上（图 3，右）。

与 MikroElektronika 和其他供应商的其他 mikroBUS Click 扩展板一样，MikroElektronika Temp & Hum 14 Click 板旨在插入到主机处理器板（如 MikroElektronika Fusion 开发板）中，并与 MikroElektronika 的开源 mikroSDK 软件开发框架一起使用。

MikroElektronika 为 mikroSDK 环境补充了软件包，这些软件包为特定的 Click 板和开发板提供了驱动程序和电路板支持。对于 Temp & Hum 14 Click 板，MikroElektronika 为其 Fusion 和其他 MikroElektronika 板系列提供 Temp-Hum 14 Click 软件包的绑定。

Temp-Hum 14 Click 软件包支持使用 HTU31D 专用功能库进行开发，该功能库可通过应用编程接口 (API) 访问。随附的示例应用程序演示了 HTU31D 传感器的操作，使用了一组简单的 API 函数，具体包括：

• temphum14_set_conversion，执行前面提到的转换序列
• temphum14_get_temp_and_hum，执行传感器的 T 和 RH 数据序列
• temphum14_get_diagnostic，从 HTU31D 的片上诊断寄存器读取错误状态

该示例应用程序代码演示了系统初始化、应用初始化和应用任务的执行。列表 1 显示了旨在在 MikroElektronika Fusion for KINETIS v8 MIKROE-3515 开发板上运行的软件包的一个片段，该开发板基于 NXP 的 MK64FN1M0VDC12 Arm® Cortex®-M4 Kinetis K60 微控制器。

副本

#include "Click_TempHum14_types.h"
#include "Click_TempHum14_config.h"
#include "Click_TempHum14_other_peripherals.h"
 
temphum14_diagn_t status_data;
uint32_t ser_numb;
float temperature;
float humidity;
char log_text[ 50 ];
 
[code deleted]
 
void system_init ( )
{
    mikrobus_gpioInit( _MIKROBUS1, _MIKROBUS_RST_PIN, _GPIO_OUTPUT );
    mikrobus_i2cInit( _MIKROBUS1, &TEMPHUM14_I2C_CFG[0] );
    mikrobus_logInit( _LOG_USBUART, 9600 );
    Delay_ms( 100 );
    
    mikrobus_logWrite( "-----------------------------", _LOG_LINE );
    mikrobus_logWrite( "       Temp-Hum 14 click     ", _LOG_LINE );
    mikrobus_logWrite( "-----------------------------", _LOG_LINE );
    Delay_ms( 100 );
}
 
void application_init ( )
{
    temphum14_i2c_driver_init( (temphum14_obj_t)&_MIKROBUS1_GPIO, 
                               (temphum14_obj_t)&_MIKROBUS1_I2C, 
                               TEMPHUM14_I2C_SLAVE_ADDR_GND );
    Delay_ms( 100 );
    
    mikrobus_logWrite( "        Hardware Reset       ", _LOG_LINE );
    temphum14_hw_reset( );
    Delay_ms( 100 );
    
    ser_numb = temphum14_get_serial_number( );
    
    LongWordToStr( ser_numb, log_text );
    Ltrim( log_text );
    mikrobus_logWrite( "-----------------------------", _LOG_LINE );
    mikrobus_logWrite( "  Serial Number : ", _LOG_TEXT );
    mikrobus_logWrite( log_text, _LOG_LINE );
    mikrobus_logWrite( "-----------------------------", _LOG_LINE );
    mikrobus_logWrite( "        Software Reset       ", _LOG_LINE );
    temphum14_soft_reset( );
    Delay_ms( 100 );
    
    temphum14_get_diagnostic( &status_data );
    Delay_ms( 10 );
 
    display_diagnostic( );
    Delay_ms( 100 );
}
 
void application_task ( )
{
    temphum14_set_conversion( TEMPHUM14_CONVERSION_HUM_OSR_0_020,
                              TEMPHUM14_CONVERSION_TEMP_0_040 );
    Delay_ms( 10 );
    
    temphum14_get_temp_and_hum( &temperature, &humidity );
    Delay_ms( 10 );
    
    FloatToStr( temperature, log_text );
    mikrobus_logWrite( "  Temperature : ", _LOG_TEXT );
    mikrobus_logWrite( log_text, _LOG_TEXT );
    mikrobus_logWrite( " C", _LOG_LINE );
    
    FloatToStr( humidity, log_text );
    mikrobus_logWrite( "  Humidity    : ", _LOG_TEXT );
    mikrobus_logWrite( log_text, _LOG_TEXT );
    mikrobus_logWrite( " %", _LOG_LINE );
    mikrobus_logWrite( "-----------------------------", _LOG_LINE );
    Delay_ms( 3000 );
}
 
void main ( )
{
    system_init( );
    application_init( );
 
    for ( ; ; )
    {
            application_task( );
    }
}

列表 1：来自 MikroElektronika 示例应用程序代码片段演示了初始化和执行一个简单任务的基本设计模式，以便从 HTU31D 传感器获得温度和相对湿度测量值。（代码来源： MikroElektronika）

软件包中包含的示例应用展示了使用 TE HTU31D 传感器实现软件应用程序的基本设计模式。如列表 1 所示，主例程首先调用系统初始化函数 (system_init()) 来设置包括 HTU31D 传感器在内的低层驱动程序，并调用函数 (application_init()) 来初始化应用资源。在这种情况下，application_init() 在执行传感器复位和函数调用 (temphum14_get_diagnostic()) 以检索传感器的诊断信息并显示诊断信息 (display_diagnostic()) 之前，会用传感器对象的实例来初始化系统的 I²C 驱动程序。

在短暂的初始化阶段之后，样本应用程序进入了一个无尽的循环，每隔三秒就会调用一个应用程序任务。在列表 1 所示的示例代码中，应用任务请求以 0.020% RH 和 0.040°C 分辨率在如前所述的 HTU31D 基准工作模式下进行转换。在这种基准模式下，HTU31D 只需要 1 ms 来测量相对湿度，1.6 ms 来测量温度。在调用 API 函数 temphum14_get_temp_and_hum() 之前，示例应用程序会使用 10 ms 的延迟 (delay_ms(10)) 来拉长等待时间，以获取温度和湿度值。由于该库执行了将 HTU31D 的原始值转换为物理温度和湿度测量值所需的转换，因此可以直接使用所产生的测量值，在这种情况下，只需记录结果。

利用这个硬件平台和相关的软件环境，开发人员可以快速评估并开发 HTU31D 传感器应用原型，以获得各种分辨率的精确相对湿度和温度测量值。如需进行定制硬件开发，MikroElektronika Temp & Hum 14 Click 板可作为完整的参考设计使用，同时包括完整的原理图和物理设计。如需进行定制软件开发，Temp-Hum 14 Click 软件包提供了一个基本的模板，可以构建更全面的应用程序。

结语

湿度和温度对结构和设备的完整性以及人类的健康和福祉起着至关重要的作用。然而，对湿度和温度的管理是否合适有赖于测量的精度与普遍的测量方式的结合，由于传统传感器方案的限制，这些很难轻易实现。

TE Connectivity Measurement Specialties 的湿度和温度传感器提供了独特的精度、稳定性、尺寸和易用性组合，可满足消费、工业和医疗应用中新出现的测量要求。

参考文献

1. 环境湿度低会影响皮肤屏障功能和对流感感染的先天性抵抗力
2. 高湿度导致模拟咳嗽空间中的传染性流感病毒活性丧失
3. 温度和湿度对 SARS-CoV-2 和其他包膜病毒稳定性的影响

******

如任何问题，欢迎联系 DigiKey客服团队

中国(人民币)客服

service.sh@digikey.com

中国(美金)/香港客服

– china.support@digikey.com

关键词: LED, 工作原理

问：恒流 LED 照明过早失效

“ 我用了最好的LED和恒流驱动，为什么还是会烧掉？ ”

虽然LED比其他类型的照明系统寿命更长、效能更高，但它们也更易损——尤其是在恒流系统中使用不当时。一般来说，布线不当、散热不当或驱动使用不当时，都可能造成LED照明系统过早失效。你需要检查散热器或冷却系统是否工作正常、布线是否正确并确保系统在额定参数范围内运行。

恒压驱动操作起来更方便，可以潜在节约设计成本，但通过避免恒流系统可能出现的失效，我们或许可以缓解过早失效这个问题。虽然恒流系统操作起来比较繁琐，但如果使用得当，它们可以延长LED的使用寿命。原因在于恒流解决了热逸溃的问题。

功率等于电流乘以电压（P = I x V）。人们会认为，只要两个变量保持恒定，那么剩余的变量就会保持不变。如果不考虑热逸溃的问题，那这么说也没错。当LED长时间打开或在温暖的环境中运行时，正向电压降会降低，并会抬高LED电流超过其额定值。这是二极管（LED）在照明系统中用作为“负载”时面临的主要问题。

当LED发热时，恒流驱动将会拦截过电流，而且电压输出也会调整发热LED至较低的正向压降，因此无需担心恒流驱动会产生破坏性的过压。

下列建议有助于你在使用恒流照明系统时解决问题并延长照明系统的寿命：

立即更换损坏的LED

有些人会犯这样的错误，当一个或两个LED烧坏或损坏后，还继续让恒流LED照明系统继续工作。在这种情况下，恒流驱动会把同等的电流通过剩余的LED，从而导致其烧坏或过早失效。这时应立即关闭电源并修复损坏的LED。恒压驱动不存在这类问题，因为它们始终保持相同的电压，而其电流则取决于（剩余）LED的电流消耗。

在接入输入电源之前，将照明系统连接到输出端

另一个可以帮你避免问题以及过早失效的建议是，确保在将输入电源接入恒流驱动前，将LED照明系统连接到驱动上。如果你在连接LED之前将输入电源接入驱动，那么恒流驱动输出电压就可能达到电压输出窗口规格的最高（或更高）额定值（高于LED额定电压），从而导致过早失效或可能在连接时立即烧坏LED。恒压驱动依然不存在这类问题，因为它们的输出电压是固定的，而电流则取决于LED上的电流。

许多专业人士和业余爱好者都会先将电源接入恒流输入端，然后完成LED的布线或“测试”它们的照明灯带（通过将LED或灯带连接到输出端）——他们可能并没有意识到自己这样做对照明系统造成了损害，而还在好奇为什么LED的使用寿命没有预期的长。

恒流驱动排障

具有开放负载的恒流驱动电压输出显示的读数极有可能在电压输出窗口的整个范围内上下浮动，因为输出电压会不断变化以尝试输出固定电流。

有时，普通的直流万用表会难以读数，因为它可能显示为交流电压而不是直流电压，这实际上取决于所使用的驱动和仪表。而有时，输出电压也可能为电压输出窗口的最小或最大值。为了获取稳定的读数，你需要在输出端添加负载，以适应电压输出范围并满足恒定电流的要求。

更多LED相关内容, 请参考下面帖子:

• 如何测试LED
• 解决LED热管理问题，来看看这个方案
• 倒向安装 SMD LED
• LED 硫化——发生了什么？
• LED 主波长和峰值波长有何区别

******

如任何问题，欢迎联系 DigiKey客服团队

中国(人民币)客服

service.sh@digikey.com

中国(美金)/香港客服

– china.support@digikey.com

 

关键词: 电容, 规格

问：搞懂什么是电容器的等效串联电阻

电容器 的等效串联电阻(ESR, 即是 Equivalent Series Resistance)。现实中的电容器并不是只有电容值。现实中的电容器可以看成一个理想的电容器串联一个理想的电阻和一个理想的电感。这个电阻的阻值即为等效串联电阻。

在这个模型里面：
总阻抗 = 电容器的阻抗 + 电感的阻抗 + 等效串联电阻

我们可以看到电容的总阻抗随着频率变化而变化。开始时，电容器提供的阻抗占据主要地位。随着频率的增加, 在某一个频率发生谐振。这时整个电容的阻抗约等于ESR并且整个电容的阻抗最小。所以ESR决定了电容在某一频率范围内最低的阻抗。尤其是对一些滤波应用，低ESR的电容往往有更好的表现。

更多电容器相关内容, 请参考下面帖子:

• 环氧树脂安装的 MLCC 电容
• 测试技巧 | 超级电容的电容值应该如何测量？
• 陶瓷电容温度系数的理解
• 电容的测量
• 电容的耗散因子

******

如任何问题，欢迎联系 DigiKey客服团队

中国(人民币)客服

service.sh@digikey.com

中国(美金)/香港客服

– china.support@digikey.com