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        ST的運動控制、通信和傳感方案讓工廠更智能

        2018-09-12 05:40:30
        電子產(chǎn)品世界 2018年8期
        關(guān)鍵詞:柵極驅(qū)動器傳感

        近日,ST公司Power Discretes及Analog Sub產(chǎn)品部的市場及應(yīng)用資深總監(jiān)Francesco Muggeri先生來京,介紹了面向智能工業(yè)的解決方案。

        智能工業(yè)需要元器件支撐

        當前,我們正面臨從工業(yè)到智能工業(yè)的變革,第四次工業(yè)革命的特點是使用網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)、通信、物聯(lián)網(wǎng)和采用分散式的決策,需要更多智能和意識,更高效,有更多連接,更安全。

        ST豐富的產(chǎn)品組合提供所有關(guān)鍵應(yīng)用的核心。例如有電機控制所用的系統(tǒng)級封裝(SiP)電機驅(qū)動器和配備MCU的電機驅(qū)動器,工業(yè)機器人用柵極驅(qū)動器,工廠自動化用電流隔離IPS(智能電源開關(guān))和完全完整性等級IPS,過程控制用lO-Link芯片和射頻sub-GHz芯片,傳感器方面有環(huán)境傳感器和IMU(慣性運動單元)等。

        ST元器件總的發(fā)展方向是,在“摩爾定律”小型化方面,ST芯片的線寬特征尺寸不斷縮?。涸凇俺侥柖伞钡亩嘣矫妫琒T有CMOS、BCD、MEMS、功率晶體管、分立式二極管等工藝/產(chǎn)品。二者結(jié)合,公司可推出高附加值的SoC和SiP解決方案。

        例如在SiP方面,可把MCU、電氣隔離、電機控制、功率晶體管等組合起來,集成在標準尺寸的封裝中。ST的一大創(chuàng)舉是集成了功率晶體管和電機控制的powerSTEP芯片,功率密度可高達500 W/c㎡!

        智能工業(yè)的應(yīng)用五花八門,但萬變不離其宗,離不開MCU、電機控制、電氣隔離、功率晶體管、傳感器等。在此,F(xiàn)rancescoMuggeri先生主要介紹了ST的三大類芯片的最新動向:運動控制與功率、通信、傳感。

        運動控制與功率

        ST有功率晶體管、電機控制和MCU組合。

        其中,STSPIN系列是緊湊、高效、可靠的電機驅(qū)動器,有系列產(chǎn)品:STSPlN800系列適合3D打印、舞臺照明:STSPIN200系列適合電子氣門和電子門鎖:STSPIN32系列適合機械臂、電動工具、工業(yè)自動化和控制。

        明星產(chǎn)品有STSPIN233和STSPIN830。前者的集成度更高,工作電壓范圍更大,并有全套保護功能。后者的尺寸小、重量輕,能夠平穩(wěn)、安靜地運動,效率更高,可靠性強,具有多功能控制。

        片上電氣隔離方面,ST有各種組合方案,用于傳感器、接口、運動控制、電源管理。ST的獨特之處:一是有異構(gòu)集成的系統(tǒng)級封裝(SiP),可以提高系統(tǒng)穩(wěn)健性、安全性和可靠性:另外有磁隔離柵極驅(qū)動器,符合UL(美國保險商實驗室)、IEC(國際電工委員會)和DVE(德國電器電子協(xié)會)的標準規(guī)范。

        柵極驅(qū)動方面主要有STD rive系列柵極驅(qū)動器,可用于電動/混合汽車、1200 V逆變器、服務(wù)器或UPS、壓縮機、太陽能設(shè)備等。新產(chǎn)品有STGAP2S和STGAP2D,具有電氣隔離、高集成度、全套保護功能;PWD5F60具有極高的瞬態(tài)抗擾性,和高的電流能力、高效率,具有緊湊型設(shè)計和快速開關(guān)頻率。

        適用于工廠自動化的電源設(shè)備方面,ST有可靠性高、緊湊、成本效益高的功率分立器件。其中IGBT用于太陽能和工業(yè)泵等;IPM-SLLIMM用于工廠自動化和工業(yè)空調(diào)等;Acepack系列功率模塊,可用于機械臂、工業(yè)用驅(qū)動器、工業(yè)自動化和控制等。新產(chǎn)品有SLLIMM,具有多種技術(shù)集成,產(chǎn)品種類豐富,高結(jié)溫(175℃);另一系列ACEPACK的特點是尺寸更小、緊湊,具有靈活性和可擴展性,高效率,可提高設(shè)備可靠性和生命周期。

        通信

        特點是可用智能化的方式連接和驅(qū)動工業(yè)傳感器和執(zhí)行器。

        ST的L6360和L6362A,符合lO-Link規(guī)范,用于數(shù)字傳感器和執(zhí)行器的驅(qū)動器,還可用于可編程邏輯控制器(PLC)的I/O(輸入/輸出)。L6362A的特點是:1.用于lO-Link的主機和設(shè)備,以及通用型收發(fā)器;2.簡單且兼容(通用):無需特殊電纜,與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)完全兼容,無需現(xiàn)場總線;3.高功能型:高性能過程數(shù)據(jù)傳輸,自動參數(shù)設(shè)置和擴展診斷:4.提供錯誤檢測和校正功能,輕松處理。

        智能功率開關(guān)(IPS),諸如ST的IPS160H,主要用于PLC,還有工廠自動化I/O外設(shè),計算機數(shù)控(CNC)機床,各類電阻負載、屯感負載和容性負載等。PS160H的特點是:1.是單個上橋臂開關(guān),具有面向安全完整性等級( SIL2和SlL3)兼容系統(tǒng)的保護和診斷功能;2.工作電源電壓范圍高達60V,專門設(shè)計用于滿足安全完整性等級系統(tǒng)的應(yīng)用要求;3.具有自我保護和負載安全操作,并提供擴展的診斷信號,以實現(xiàn)各種應(yīng)用控制。

        在用于工廠自動化的通信解決方案方面,ST有驅(qū)動、連接和接口三類產(chǎn)品。契合的三類產(chǎn)品:1.支持IO-Link的系列產(chǎn)品,可用于工業(yè)傳感器、過程控制;2.IPS系列,可用于可編程邏輯控制、工業(yè)PC外設(shè)l/O、數(shù)控機床、適用于各類負載的驅(qū)動器;3.支持KNX協(xié)議的產(chǎn)品可用于智能樓宇。新產(chǎn)品方面,IPS4260的工作電壓范圍大,兼容多重標準,具有全套保護功能,支持多項工業(yè)標準。STKNX01可減少功耗,有廣泛的診斷功能,具有緊湊型設(shè)計,采用磁隔離。

        無線連接/RF方面,有超低功耗藍牙和sub-GHz無線傳輸,連接測量儀表、傳感器至云端。

        在工廠自動化的IO-Link方面,用于PLC的解決方案,可實現(xiàn)IO-Link的分布式傳感器節(jié)點連接。

        此外,使用KNX協(xié)議的雙絞線收發(fā)器lC較適用于智能家居連接。傳感

        ST高精度的運動傳感器將出色的精度、穩(wěn)健性和10年使用壽命融于一體,符合工業(yè)4.0要求。

        加速度計和傳感器相互契合,可進行震動監(jiān)控、振動控制、環(huán)境感應(yīng)(壓力、濕度和溫度應(yīng)用),可用于機械臂、預(yù)測性維護、工業(yè)自動化和控制等。

        具體地,新的IIS3 DWB的關(guān)鍵特性與優(yōu)勢是:有3D軸-169滿標范圍,數(shù)字輸出,超寬帶寬(最小5 kHz),超低噪音,工作溫度高達105℃。另-LIS2DW12的特點是:更低的功耗,在不同時間和溫度條件下保持穩(wěn)定性,尺寸小、易于組裝,高性能、高精度。

        根據(jù)客戶的需求,ST可提供強大的產(chǎn)品組合,可隨時連接。典型的集成產(chǎn)品,諸如ISM330DLC 6xIMU(慣性測量單元),具有寬帶寬。IIS2DH加速度計的特點是寬帶寬、超低功耗。IIS2M DC磁力計是低噪音、低功耗。

        預(yù)測性維護的應(yīng)用案例

        典型的使用案例是預(yù)測性維護,采用了傳感、通信、MCU等產(chǎn)品,ST有評估板STEVAL-IDP005V1作為基準平臺,用于感測機械振動、溫度、電磁等工況,以發(fā)現(xiàn)異常,如圖2。

        小結(jié)

        ST有面向智能工業(yè)的系列新品,包括運動控制與功率、通信和傳感技術(shù)三大類。此外,ST具有深入的系統(tǒng)和應(yīng)用知識,并能為客戶提供全方位的評估和生態(tài)系統(tǒng)工具,以幫助客戶縮短產(chǎn)品面世時間。

        那么,講了這么多,最該記住哪三樣產(chǎn)品?1.馬達驅(qū)動類的STSPIN830;2.通訊類的lO-Link方案:3.集成了傳感器模組、通信芯片、MCU等的評估板

        STEVAL-IDP005V1。(迎九)

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