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綠色工業革命需抓住電機控製與低功耗網絡兩大要點

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 21:42:51 來源:中國電子報

  工業4.0是智能工業,也是綠色工業,核心特征是高效節能與網絡化,即通過自動控製、網絡與計算將人、機器設備和信息連接在一起。就生產製造的流程而言,是將這一切整合到一個數字化的企業平台上,通過數據采集、分析、優化,得到最佳化的方式,從而實現更具效率的生產方式。在這樣一個智能與綠色的生產製造流程中,需要把控好兩個關鍵點:一是提升電機效率,二是建立低功耗網絡。

  機器人是智能製造的核心之一,它正由之前的汽車焊接、噴繪的產業,擴展到常規的工業應用場景,如搬運、碼垛、點焊等,安裝量保持了近30%年nian增zeng長chang率lv。從cong技ji術shu角jiao度du看kan,機ji器qi人ren屬shu於yu伺si服fu控kong製zhi的de係xi統tong級ji產chan品pin,伺si服fu電dian機ji作zuo為wei執zhi行xing構gou件jian,發fa揮hui著zhe運yun動dong軌gui跡ji規gui劃hua和he運yun動dong控kong製zhi的de核he心xin功gong能neng。當dang前qian情qing況kuang下xia,實shi現xian智zhi能neng化hua與yu節jie能neng的de電dian機ji控kong製zhi是shi實shi現xian智zhi能neng製zhi造zao的de核he心xin要yao點dian。

  zhinengzhizaodelingyigezhongyaozhichengshihulianhutong,daliangchuanganqibeizhuangpeizaigengduodekongzhiqihewangguanzhishang,tongguohulianwangjiangshujuchuansongzhiyunduanyujiedian,gegewulijiediandexinxicaiji、彙總、分析、處chu理li,凸tu顯xian出chu傳chuan統tong工gong業ye係xi統tong的de不bu便bian攜xie性xing和he不bu靈ling活huo性xing,通tong過guo物wu聯lian網wang連lian接jie網wang絡luo與yu高gao效xiao率lv數shu據ju運yun算suan處chu理li來lai提ti升sheng工gong業ye係xi統tong作zuo業ye效xiao率lv以yi及ji增zeng加jia工gong業ye生sheng產chan的de附fu加jia價jia值zhi勢shi在zai必bi行xing。而er這zhe種zhong轉zhuan型xing依yi賴lai於yu一yi係xi列lie技ji術shu,從cong低di功gong率lv無wu線xian協xie議yi到dao高gao性xing能neng微wei控kong製zhi器qi,不bu一yi而er足zu。在zai這zhe些xie技ji術shu中zhong,低di功gong率lv的de無wu線xian鏈lian路lu和he微wei控kong製zhi器qi將jiang作zuo為wei整zheng個ge鏈lian路lu的de核he心xin,起qi到dao至zhi關guan重zhong要yao的de作zuo用yong。

  廠商觀點

  意法半導體中國區微控製器市場部高級經理曹錦東

  低功耗高性能MCU促進智能製造

  工業4.0所涉及的智能機器人和網關控製都需要用到MCU,包括主CPU、節點和機械臂的控製、馬達控製、傳感器的處理和控製。可以說,MCU無處不在。MCU就像大腦,智能化設備一定離不開MCU。

  當然,對智能機械而言,即時響應十分重要,對MCU的功耗和性能要求很高。能耗管理是芯片設計、製造工藝、係統設計、ruanjiangongchengshidouzaiweizhiernulideyanjiuketi,renmenliqiuzaigegehuanjiejinkenengdijianshaojingtaihedongtaidenenghao。chuantongdekongzhidianyadetiaojiefangshiheguanlidaijimoshiyiranbeiduoshudianzishebeisuocaiyong,weilaihaijiangjixuyanxuxiaqu,danshisuizhezhinengjiqiren、無(wu)線(xian)傳(chuan)感(gan)裝(zhuang)置(zhi)等(deng)新(xin)需(xu)求(qiu)的(de)不(bu)斷(duan)湧(yong)現(xian),消(xiao)耗(hao)電(dian)量(liang)和(he)永(yong)遠(yuan)在(zai)線(xian)的(de)設(she)備(bei)迅(xun)速(su)增(zeng)加(jia),解(jie)決(jue)能(neng)耗(hao)管(guan)理(li)已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)整(zheng)個(ge)電(dian)子(zi)設(she)計(ji)正(zheng)在(zai)麵(mian)臨(lin)的(de)重(zhong)要(yao)課(ke)題(ti),市(shi)場(chang)對(dui)綠(lv)色(se)產(chan)品(pin)的(de)需(xu)求(qiu)促(cu)使(shi)製(zhi)造(zao)商(shang)考(kao)慮(lv)采(cai)用(yong)低(di)功(gong)耗(hao)的(de)待(dai)機(ji)模(mo)式(shi)。

  作為嵌入式係統靈魂部件的MCU近年在低功耗設計和能耗管理方麵的動作很大,各種新產品應運而出。

  意法半導體新推出的STM32L4係列產品采用運算頻率為80MHz的ARM Cortex-M4處理器內核,內置浮點運算單元可支持DSP指zhi令ling。意yi法fa半ban導dao體ti的de自zi適shi應ying實shi時shi加jia速su器qi是shi新xin係xi列lie微wei控kong製zhi器qi的de另ling一yi個ge附fu加jia優you勢shi,使shi微wei控kong製zhi器qi能neng夠gou在zai無wu等deng待dai狀zhuang態tai下xia執zhi行xing閃shan存cun內nei的de代dai碼ma,處chu理li性xing能neng高gao達da100 DMIPS,而功耗僅為100μA/MHz。高達1MB的雙區閃存可支持複雜應用和讀寫同步功能,並提供一個128kB的靜態隨機存取存儲器。

  STM32L4微控製器充分利用意法半導體豐富的低功耗技術,包括根據不同處理需求調整功耗的動態電壓調整、內置FlexPowerControl的智能架構、有7個子模式選項的電源管理模式,其中包括停機、待機和最低功耗30nA的關機模式。意法半導體的批量采集模式能使處理器在低功耗模式下仍可與通信外設高效交換數據。

  Intersil公司工業電源市場與應用總監Lokesh Duraiappah

  電源管理IC助力綠色製造

  現在,在網絡設備市場越來越多地看到一種意願,希望消除中間級的總線。如果能夠直接把高壓(比如40V、36V、42V),減化中間級,直接轉化為低壓(比如5V、3.3V、1V),將極大節約能耗。因為中間總線轉換器的電流就很高,在配電過程中會產生更多損失。如果能夠把48V直接降到一個低電壓的話,就能減少配電中的損失。這是一個趨勢。而現在雖然很多網絡設備、數據中心供應商沒有專門的電源設計部門,他們的很多平台設計師也要負責電源設計,這就需要易於設計的IC產品。

  另外,隨著電池應用和備用電池的使用增加,電源設計不僅僅要應對電壓輸入問題,還要麵對不時出現的電源浪湧問題,所以必須要用DC-DC轉換器來解決時而會發生的電源浪湧。我們一直在非常認真地研究這些趨勢和挑戰,我們的技術路線圖是希望能夠開發出易用、高性能的產品,同時能夠應對在工業中越來越多的電池、備用電池的使用。

  Intersil公司近日推出了首款避免工業應用中通常使用的中間步降轉換級的60V同步降壓控製器——ISL8117。該同步步降PWM控製器的低占空比(導通時間最小40納秒)支持從48V到1V負載點的直接步降轉換。這一創新使得工程師能夠顯著降低工業電子、醫療和通信基礎設施應用的係統複雜性和解決方案成本。ISL8117使用帶有自適應斜坡補償的穀值電流模式調製,來支持寬範圍輸入電壓和輸出電壓組合的穩定工作,且無需外部補償。

  ISL8117在縮小解決方案尺寸和簡化係統設計的同時並未犧牲性能。常用功能的默認設計值和ISL8117的寬輸入電壓和輸出電壓範圍,使其需要的外圍元件數量少於競爭解決方案。工程師能夠設計隻需10個元件(包括MOSFET和被動元件)的完整DC/DC降壓轉換解決方案,並實現最高98%的轉換效率和達到1.5%的輸出電壓精度。

  泰克科技(中國)有限公司大中華區市場總監徐贇

  工業4.0給測試行業帶來機會與挑戰

  從智慧工廠到智能生產,生產廠商和設備供應商需要麵對複雜的運算、通信、控製等問題。

  就通信而言,無線設備無處不在,到2020年互聯網移動設備將達到500億部,全球無線配件市場至2015年將達到502億美元。全球IP流量達到每年1.3 zetta字節;到2016年網絡視頻用戶數量將達到15億。這就必然麵臨提高帶寬、提高能源利用效率等問題,也需要麵對複雜的測試需求。泰克可提供從實時示波器、混合域示波器,到實時頻譜分析儀、任意波形發生器完整的測試設備,為設計工程師應對苛刻的設計挑戰提供助力。

  泰克新推出的DPO70000SX ATI高性能示波器,可提供多種關鍵創新功能。采用泰克已獲專利的異步時序交織(ATI)技術的70 GHz實時示波器,保持信噪比,提高信號保真度。這意味著用戶可以更加準確地捕獲和測量信號,其速度要高於當今任何其他示波器。200 GS/s超高采樣率及5 ps/樣點分辨率,改善分辨率和定時。外形緊湊,儀器可以放在距被測器件(DUT)非常近的地方,同時為分析提供靈活的顯示和控製功能。由於減少了距DUT的(de)距(ju)離(li),因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)縮(suo)短(duan)電(dian)纜(lan)長(chang)度(du),進(jin)而(er)可(ke)以(yi)在(zai)非(fei)常(chang)高(gao)的(de)頻(pin)率(lv)上(shang)保(bao)持(chi)信(xin)號(hao)保(bao)真(zhen)度(du)。市(shi)場(chang)上(shang)擴(kuo)充(chong)能(neng)力(li)最(zui)強(qiang)的(de)示(shi)波(bo)器(qi)係(xi)統(tong),采(cai)用(yong)泰(tai)克(ke)已(yi)獲(huo)專(zhuan)利(li)的(de)UltraSync結構,提供精確數據同步,方便運行多機係統。精密多通道定時同步是在100G及更快的相幹光調製分析等應用中滿足采集要求的關鍵。

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