工控市场稳中求变,纳芯微提供安“芯”之选

Release time:2023-09-20
author:AMEYA360
source:纳芯微
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  工业控制市场是现代工业中不可或缺的一部分,它涉及到自动化、智能化、数字化等多个方面。随着全球经济的发展和科技的进步,工业控制市场也在不断扩大。据市场调研机构研究统计,2022年全球工业控制市场规模约8000亿元,预计未来将持续保持平稳增长的态势,到2029年市场规模将超过万亿元,未来六年CAGR约3%。

工控市场稳中求变,纳芯微提供安“芯”之选

  一、工控行业稳中求变

  工业控制对系统的可靠性、稳定性要求比较高,因为故障停机会造成比较大的损失。传统的工控设备只能完成简单的控制和操作,而工业4.0的兴起正在将智能工厂引入各行各业。新的工控设备能够自适应、自监测、自维护,不仅提高了生产精确度、效率和产品质量,还能更好地适应多变的生产环境。

  智能化升级是工控行业的主要趋势之一,工业互联网加快了工业控制系统向智能化、网络化和数字化方向的发展。例如机器人控制,融合了AI(人工智能)的模糊控制以及神经网络算法等,在智能控制的同时也实现了高速化。不管是智能化还是高速化,都需要更精确的采样和更精准的控制;由于数据量越来越大,在更高速采样的同时还需要更高速的通信,才能实现更精准的控制。

  另一个不变的趋势是小型化,工控设备一直在向模块化和集成化方向发展,以快速适应不同的生产流程和应用场景,有效提高生产效率。通过模块化设计和集成化应用,工控设备能够更好地完成生产任务,降低成本并提高精确度。

  此外,工控云化可以满足数据共享和协同的需求,通过云平台实现远程控制与监测,大幅提高生产效率和管理效果,并提高企业的竞争力。

  二、半导体技术与工控天作之合

  工控行业的发展需要先进的半导体技术做支撑,比如满足宽温环境要求的半导体器件及电子元件,如CPU、MCU、DSP,以及隔离接口、隔离驱动、电流传感器等。上述趋势恰恰也为半导体尤其是模拟芯片带来了巨大的应用机会。

  智能化首先要有一个最强的大脑——主控芯片,它既要有更大的容量,还要有更强的计算能力,并支持不同的算法;其次,智能化还要有强壮的躯干——更高精度、更快速率和更高带宽的采样能力;系统可靠性也要更强,器件还需要有保护功能,以确保模块不会因失效而烧毁、炸机。

  从小型化角度来说,在系统中使用高频器件,可以实现变压器、电感等的小型化,从而有效简化系统结构,降低设备的体积和重量;还可以利用热地方案来优化电气架构,让整个系统变得更加简单。

  纳芯微数年前就开始了工控领域的产品布局,其完善的解决方案现已广泛应用于工业变送器、变频器、PLC、伺服等应用中。

  三、纳芯微完善的工控系统解决方案

  针对工控行业升级的大趋势,纳芯微可提供完整的工控系统芯片解决方案,目前,在工业变频和PLC方面已经推出了非常多的产品。如下图工业电机系统解决方案所示,逻辑控制部分有公司的传统优势产品,如数字隔离器、隔离接口、非隔离接口等通信类产品;在变频、伺服等大功率应用方面,有全品类的驱动和电压采样、电流采样解决方案。

  纳芯微工业电机系统解决方案

  1)在可靠性方面,纳芯微的产品已经过市场和客户的验证,具有很高的稳定性和可靠性;针对中大功率的系统,纳芯微也推出了带保护功能的产品,以便更好地满足系统的高可靠性要求。

  ◆ 单通道隔离驱动NSI6801:目前已在工业变频器和伺服系统中大批量应用。它基于容耦隔离技术,兼容光耦输入,信号调制方式采用自有专利Adaptive OOK® 技术,能够提供更强的隔离性能。该器件的CMTI(共模瞬变抗扰度)大于150kV/μs,提高了系统的抗干扰能力,有效减少了误导通现象,能够适配更多的应用场景,系统的稳定性和可靠性更高。

  ◆ 智能隔离单管驱动NSI68515:集成了更多保护功能,如米勒钳位、DESAT(退饱和)保护、软关断保护、故障报警等,能够在功率管发生过流或短路时,快速检测到故障并关断管子,防止功率管损坏。

  2)在支持工控系统小型化方面,纳芯微还提供一些有针对性的产品解决方案,例如,以下两款更高集成度的芯片产品。

  ◆ 数字输入(DI)隔离器NSI860x:用单颗器件即可替代多颗低速或高速光耦器件,能够有效缩小系统尺寸,简化系统设计。与数字隔离器不同,数字输入(DI)隔离器的输入级为电流型输入,且集成了电流限制功能,允许在-60V~60V范围内将输入电压转换为逻辑输出。

  ◆ 四通道低边驱动器NSD5604:它是为小型化PLC主机与DO模组提供的集成式驱动方案。4通道集成漏级输出结构节省了DO模块PCB面积,支持小尺寸或名片式DO模组设计。它可以替代传统MOS管+隔离器的分立方案,一颗NSD5604加一颗数字隔离器即可完成整个PLC数字输入,集成度更高。

  3)为实现工控系统智能化、高速化,需要更高精度、更快速率和更高带宽的采样能力,以下两款产品是理想的选择。

  ◆ 隔离电压采样芯片NSI1312x:支持单端模拟输出,可以直接连接MCU的ADC I/O口,不需要额外的运放作为差分转单端,使整个传输路径变得更加简单,可以实现更高的精度、更高的带宽和更快的响应速度。该器件在满幅输入条件下可满足±0.5% @25℃、±1.5% @-40~125℃的精度要求。

  ◆ 集成式电流传感器NSM201x:具有高精度、高可靠性、高灵敏度、低零点误差及良好的线性度(非线性度误差<±0.2%)等特性,能够降低器件的整体输出误差,在工作温度范围内,最大测量误差±1.5%。基于霍尔效应原理,采用隔离方式将±200A以内的电流转换成线性电压输出,通过集成电流路径,芯片无需额外的电源供电,能够实现更高精度的电流采样。此外,它还具备高隔离耐压、强通流能力、快速过流保护等功能。该系列适用于多种隔离电流采样场合,如工业变频器中的母线电流及桥臂电流采样。

  四、聚焦工控行业,适配更多应用

  纳芯微始终聚焦终端应用,围绕系统应用开发产品,为客户提供高性能、高可靠性的产品和解决方案,助力客户提升系统的整体性能。

  在未来,纳芯微也将持续发力工控行业,开发更多适配行业应用的丰富产品,特别是符合行业趋势的前瞻性产品,助力工控领域的创新,迎接工业自动化市场的爆发式增长。

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纳芯微丨AI 服务器电源功率密度提升,隔离采样芯片如何应对采样与保护挑战?
  随着 AI 服务器电源功率密度和运行频率持续提升,系统对关键节点电压、电流的采样精度、响应速度和隔离安全提出了更高要求。  在服务器电源系统中,从 AC/DC PFC 输入级到 DC/DC LLC 谐振级,各级功率转换均依赖精确的电压、电流监测数据,以支撑系统高效、稳定运行。在高压、高频、高功率密度工作条件下,如何在高压侧与低压控制侧之间实现可靠的物理隔离,并保障关键信号的准确、及时传输,成为系统设计中的重要问题。  隔离采样技术可在高压侧与低压控制侧之间建立安全隔离,同时实现电压、电流等关键信号的采集与传输,帮助降低高压串扰、雷击或瞬态过压等因素对低压控制电路的影响,并为系统控制与保护提供必要反馈。  01  隔离采样技术演进  从基础隔离到智能集成  纳芯微隔离采样产品矩阵体现了从基础隔离采样向集成化、智能化方向的演进。  以 0–2V 单端输入的 NSI1311 为起点,纳芯微隔离采样产品逐步向隔离电压采样、隔离电流采样和隔离比较器等方向拓展。  在隔离电压采样方向,产品由单端输入的 NSI1311,发展至差分输入的隔离运放 NSI1312 和差分输入的隔离 ADC NSI1316,进一步覆盖不同应用需求。随着产品迭代,集成化趋势更加明显。NSI36xx 系列将隔离 DC-DC 电源集成于采样芯片内部,有助于简化高压侧供电设计。其中,NSI36CxxR 版本进一步集成比较器和运放,可简化系统电路,并支持硬件过流、过压保护。  在隔离电流采样方向,产品由 NSI1300 演进至 NSI1400/1200C 系列,并推出了集成隔离电源的 NSI360x 系列。  面向快速响应和简化设计需求,纳芯微推出隔离比较器 NSI22C12。该产品集成窗口比较器、隔离通道及高压侧 LDO,可用于实现过压或过流保护,尤其适用于服务器电源 LLC 谐振腔的快速过流保护场景。  在服务器电源系统中,PFC 电路通常负责对输入交流电进行整形和升压,LLC 谐振拓扑随后完成 DC/DC 变换并形成最终输出。整个能量转换链路的安全、稳定运行,依赖于对关键节点电压和电流的精确监测。  纳芯微隔离采样芯片可部署于服务器电源各核心监测点,覆盖 PFC 输入电压/电流检测、PFC 输出电压检测、LLC 谐振腔电流检测与快速过流保护,以及 DC/DC 输出电流检测等环节,支持电源系统实现从输入到输出的全链路监测与保护。  02  三款新品详解  面向服务器电源的集成化设计  服务器电源对功率密度、可靠性和效率要求较高。围绕不同层面的设计挑战,纳芯微推出了三款新品。  首先是集成隔离电源的 NSI36xx 系列。相较于上一代 NSI13xx 系列,NSI36xx 系列进一步提升了集成度。传统方案通常需要分别为高压侧和低压侧设计供电电路,在浮地采样等场景下,设计复杂度和 PCB 占板面积较高。  NSI36xx 系列仅需在低压侧提供单一电源即可正常工作,可省去高压侧供电电路设计,降低电源设计复杂度,并节省约 30%–50% 的板上面积,在空间受限的服务器电源系统中具备应用优势。  NSI36CxxR 是该系列的差异化产品,集成内部比较器和单端准差分运放,可在百纳秒级时间内检测异常并触发保护机制,提升系统安全性和可靠性。  第二款新品是 0–4V 宽压输入的隔离电压采样运放 NSI1611。面向服务器电源向更高电压发展的趋势,NSI1611 将输入范围扩大一倍,有助于提升系统抗干扰能力和采样精度。  在相同扰动电压下,更宽的输入范围可降低扰动对采样结果的相对影响。同时,NSI1611 在保持 1GΩ 高阻输入的基础上拓宽输入范围,可进一步提升系统采样精度。  NSI1611 提供单端输出或比例输出版本。其中,比例输出版本可将后级参考电压直接接入芯片 Reference 引脚,由芯片完成差分转单端转换及简单自适应放大,帮助客户充分利用后级 ADC 满量程,提升整体采样精度。  第三款新品是面向快速保护设计的隔离比较器 NSI22C12。在服务器电源谐振腔过流采样中,传统方案通常采用 CT 方案或分立方案。CT 方案体积较大,输入端还需增加额外调理电路,会增加成本和 PCB 占板面积;在 DC 负载过流保护中,部分客户则采用普通比较器搭配高速光耦或数字隔离器的分立方案。  NSI22C12 采用单芯片集成设计,集成窗口比较器,支持正负阈值设定;同时集成内部隔离通道,比较后可直接输出隔离数字信号。其高压侧集成高压 LDO,供电范围为 3.1V 至 27V,可直接接入驱动供电,简化外围供电设计。  该产品保护延时最大仅 250 纳秒,可用于快速过压、过流检测,帮助服务器电源系统在异常工况下及时触发保护机制,提升系统控制的安全性和可靠性。  03  服务器电源应用  从PFC到DC/DC全链路保护  在典型服务器电源架构中,隔离采样芯片可部署于电能转换链路的关键环节,用于实现电压、电流检测及保护反馈。  电源系统通常始于 PFC 电路。PFC 电路负责对输入交流电进行整形和升压,优化电网供电质量,并为后级电路提供稳定的高压直流电源。纳芯微隔离采样芯片可部署于 PFC 输入端和输出端,实时监测输入电压/电流及输出电压,为 PFC 控制回路提供关键反馈信号。  随后,LLC 谐振电路完成 DC/DC 转换,将高压直流电转换为服务器主板所需的低压直流电。在这一环节,谐振腔电流检测与过流保护尤为关键。纳芯微隔离比较器 NSI22C12 凭借低于 250 纳秒的快速响应时间,可检测异常电流并触发保护机制,帮助降低功率器件损坏风险。  在输出端,DC/DC 输出电流检测同样需要高精度隔离采样。通过监测输出电流,电源管理系统可根据不同负载条件调整工作状态,提升系统运行效率与稳定性。  通过覆盖 PFC 输入/输出、LLC 谐振腔及 DC/DC 输出等关键环节,纳芯微隔离采样产品可支持服务器电源实现从输入到输出的全链路监测与保护。  04  精度、安全与成本  隔离采样的三重优势  纳芯微隔离采样芯片从采样精度、隔离安全和系统成本三个方面,为服务器电源设计提供支持。  在采样精度方面,NSI1611 系列输入偏置电压优化至 ±0.8mV,较前代产品的 ±1.5mV 进一步降低;增益温漂由前代的 45ppm/℃ 优化至 40ppm/℃,提升全温区精度稳定性。其采样带宽达到 330kHz,可适配 SiC、GaN 等高频开关器件控制需求,满足系统高动态响应要求;  在隔离安全方面,纳芯微“隔离+”产品提供高于基础隔离要求的安全等级,帮助系统建立高低压安全边界。NSI1611 系列隔离耐压可达 5700Vrms,最大浪涌隔离耐压 VIOSM 可达 10kV,可适配高温、高压等严苛应用环境;  在系统成本方面,集成隔离电源的 NSI36xx 系列可省去外置隔离电源模块,降低整体 BOM 成本约 10%–20%;同时可节省 PCB 面积约 30%–50%,有助于实现更小型化的电源设计。NSI1611 的单端输出信号可直接接入 MCU 的 ADC 接口,省去传统差分输出方案所需的后级运放及调理电路,进一步降低 BOM 成本和 PCB 布局复杂度。
2026-06-03 10:02 reading:179
纳芯微丨AI服务器电源揭秘 ,水有水源,算力有电源
纳芯微荣获联合电子2026生态伙伴峰会“优秀供应商奖”
让驱动状态可视可控,纳芯微发布集成电源状态反馈的隔离半桥驱动NSI6602Ux
  纳芯微推出车规级隔离半桥驱动芯片NSI6602Ux系列,该系列基于明星产品NSI6602全面升级,驱动侧电压提升至32V,相比上一代产品具备更强的抗冲击能力与系统适配能力。  此外,NSI6602Ux集成输入/输出侧电源状态反馈功能,并兼具高隔离电压、低延时、死区可配、输入互锁、欠压阈值可选等特性,适用于驱动SiC、IGBT等器件,可广泛应用于新能源汽车OBC、DC-DC、主动悬架等场景。  输入/输出侧电源状态反馈,  助力功率器件开关安全  在OBC/DC-DC、工业电源、电机驱动等功率电子系统中,驱动芯片的可靠性直接决定功率器件的开关安全。随着SiC、GaN等第三代功率器件的应用,器件驱动阈值更敏感、响应速度更快,这使得系统对驱动芯片的状态监测精度和响应及时性的要求大幅提升。  传统方案通常依赖外部电压监测电路来判断驱动芯片是否就绪,这不仅增加系统复杂度,还可能因延迟或干扰带来误驱动风险,进而引发功率器件损坏、系统失控等潜在安全隐患,同时也限制了第三代功率器件性能的充分发挥。  纳芯微NSI6602Ux创新性集成了RDY状态反馈功能,可实时输出芯片供电状态,直接反馈至MCU/DSP,实现芯片级“就绪可见”。无需额外监测电路,即可有效避免未就绪驱动、误触发等风险,从系统架构层面提升功率器件开关安全性。  NSI6602Ux(右图)与NSI6602(左图)功能框图对比  高性能驱动与多重保护协同,  提升系统可靠性与效率  NSI6602Ux具备4A峰值拉电流与6A峰值灌电流的强劲驱动能力,可直接驱动IGBT、SiC等功率器件,支持最高2MHz开关频率,无需额外增设缓冲器或驱动放大电路,显著简化外围设计。  器件支持最高32V驱动电压,并集成欠压锁定(UVLO)保护,可有效应对高压冲击场景。同时,内置输入侧IN+/IN-互锁功能,从硬件层面避免上下桥臂直通风险,大幅提升了系统的可靠性和抗干扰能力。此外,通过DT引脚可灵活配置死区时间,搭配多档UVLO阈值选择,进一步提升系统设计的安全裕量与适配能力。  在性能方面,NSI6602Ux具备45ns传播延时、5ns延迟匹配、4ns脉宽失真,处于行业领先水平。并支持±150kV/μs高CMTI,有效抑制共模干扰,避免延时波动,在复杂工况下仍可保持稳定运行。  灵活控制与接口兼容设计,  降低系统复杂度与BOM成本  NSI6602Ux支持DIS/EN两种使能逻辑配置,可灵活适配不同控制架构;输入侧支持2.8V~5.5V宽电压供电,可直接兼容MCU、DSP,无需额外电平转换电路。  通过减少外围器件、简化接口设计与控制逻辑,有效降低系统设计复杂度与BOM成本,同时提升整体方案的通用性与可扩展性。  NSI6602Ux产品特性:  5.7kVrms隔离耐压,可驱动高压SiC和IGBT  高CMTI:150kV/μs  输入侧电源电压:2.8V~5.5V并支持欠压2.35V保护  驱动侧电源电压:最高可达 32V  峰值拉灌电流:+4A/-6A  驱动电源欠压:8V/17V两档可选  支持输入、输出侧电源监控上报RDY  可编程死区时间  支持使能逻辑控制  典型传播延时:45ns  工作环境温度:-40℃~125℃  符合面向汽车应用的AEC-Q100 标准  符合RoHS标准的封装类型:SOW14/16,SOP16  通过UL、VDE、CQC等多项安全认证  NSI6602Ux典型应用电路  封装与选型  纳芯微NSI6602Ux系列现已全面量产,产品覆盖多种隔离电压等级、UVLO选项及封装,可灵活适配不同应用场景。进一步咨询NSI6602Ux产品,可邮件sales@novosns.com;更多产品信息、技术资料敬请访问www.novosns.com。  NSI6602Ux系列选型表
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