400mA、高输出压摆率,纳芯微NSOPA240x系列破解旋转变压器之“难”

发布时间:2024-06-17 13:18
作者:AMEYA360
来源:纳芯微
阅读量:849

  随着市场对高精度、高性能电机控制技术的不断追求,旋转变压器作为其核心部件之一,其精确测量角度位置和转速的能力显得尤为重要。

  然而,旋转变压器驱动电路的特殊要求一直是行业发展的技术瓶颈。为解决这一挑战,纳芯微近日发布了全新的NSOPA240x系列运算放大器,旨在简化电路设计并提高系统鲁棒性,为旋转变压器驱动应用带来创新性的解决方案。

  旋转变压器作为一种电磁式传感器,可用来精确测量角度位置和转速,在工业电机控制、伺服器、机器人、电动和混动汽车中的动力系统单元中得到了广泛应用。特别是在电动车辆中,旋转变压器可以为电机控制算法提供精确且稳定的位置信息,这对于确保电动车辆在各种驾驶条件下的理想性能至关重要。通过其独特的工作原理,旋转变压器能够实时准确地反馈转子的角度和速度,使电动车辆的电机控制算法能够精确调整电流输出,实现平稳驾驶和即时响应。此外,旋转变压器具有耐高温、机制简单可靠、尺寸小巧和成本低廉等优势,使其能够适应电动车辆紧凑的设计需求,并降低整体成本。

  在实际应用中,旋转变压器驱动电路的设计面临多重挑战。首先,需要满足高电流输出和高压摆率的要求,以确保为旋转变压器提供稳定的激励信号,其次,简化电路设计和提高系统鲁棒性也是工程师们面临的重要问题。此外,复杂的噪声环境和严格的安全性要求也给设计带来了更多困难。

  纳芯微NSOPA240x大电流输出运算放大器产品凭借其卓越的高增益带宽和压摆率,以及连续高输出电流驱动功能,满足了旋转变压器初级线圈对低失真和差分高振幅激励的严格要求。更重要的是,NSOPA240x内部集成了热关断和过流保护,不仅优化了电路设计,也降低了系统成本,还显著提高了整体系统的可靠性和性能表现。

  NSOPA240x产品系列的车规级别满足AEC-Q100 Grade 1的可靠性要求,可在-40~125℃的严苛环境下胜任工作。不同的通道版本以满足客户不同需求,对应单通道有TO252-5封装,双通道版本有HTSSOP14封装,如下表格所示

400mA、高输出压摆率,纳芯微NSOPA240x系列破解旋转变压器之“难”

  大电流输出能力

  适应各类旋变原边线圈的驱动

  输出电流能力和输出摆幅是衡量功率放大器驱动能力最重要的指标之一,负载电流与输出摆幅之间的关系直接决定在驱动运放上的耗散功率。旋转变压器的励磁原边线圈通常是有很低的DCR (直流电阻),通常小于100Ω,因此需要有较强的电流输出能力才可以驱动线圈,最高至200mA。NSOPA240x设计为最高400mA持续输出电流能力,完全满足各类旋转变压器驱动要求。

  高输出压摆率

  保证原边线圈激励信号不失真

  压摆率是反应运算放大器动态响应性能的重要性能指标之一,对于正弦信号不失真的最低要求如以下公式所示:

400mA、高输出压摆率,纳芯微NSOPA240x系列破解旋转变压器之“难”

  对于不同类型的旋转变压器的来说,对于激励信号的幅度和频率要求都有所不同。以7Vrms,10kHz的激励信号为例,根据上述公式的计算结果,保证不失真所需的最低压摆率为0.6 V/μs左右。NSOPA240x压摆率为5.5 V/μs,,可以满足旋转变压器驱动的大部分应用需求。

  集成限流保护,过热保护

  提高旋变系统的可靠性,降低复杂性和成本

  对于选旋转变压器原边驱动端这种几百mA级别的功率级别,必须具有完善的保护措施,否则就会因为过热等原因对系统产生严重的威胁甚至烧毁。NSOPA240x集成了热关断的保护功能,当芯片结温超过173℃时,器件将被禁用,通过OTF/SH_DN状态指示热关断事件发生。为了防止反复触发,过温关断功能具有温度滞回,结温需要回落到155℃,器件才会被重新使能,OTF/SH_DN引脚状态也随之改变,指示热关断事件停止。

  如下图所示,NSOPA240x可以提供客户系统级功能安全,可以同时指示短路到电源,短路到地。

400mA、高输出压摆率,纳芯微NSOPA240x系列破解旋转变压器之“难”

  除此之外,芯片中的每个运放都对PMOS(高侧)和NMOS(低侧)输出晶体管进行限流保护,因为过流可能发现在上管或者下管。且配备了两个专用引脚(如图中红框所示),可用来区分上管过流或下管过流,分别对应短路到地和短路到供电电压的应用场景。当输出电流回到正常值时,将同步释放指示引脚,使系统轻松应对类似ISO16750标准中规定的短路测试场景。

(备注:文章来源于网络,信息仅供参考,不代表本网站观点,如有侵权请联系删除!)

在线留言询价

相关阅读
纳芯微车规级绝压传感器NSPAD1N系列拓展压力传感性能边界
  纳芯微近日发布全新 NSPAD1N 系列超小体积绝压传感器,专为车规及多种压力检测应用场景打造。该系列产品具备高精度、低功耗、快速响应和强承压能力,符合AEC-Q100标准,支持模拟和数字多种输出方式,广泛适用于座椅气囊、座椅按摩、汽车ECU气压检测、通机控制器等车规场景,同时兼容工业控制、智能气表等工业及消费应用。  随着汽车逐步演化为集舒适与智能于一体的“移动第三生活空间”, 座椅作为关键交互部件,正经历从基础支撑向智能舒适系统的转型。座椅气囊和按摩功能也日益成为提升驾乘体验与安全性能的重要配置。  针对这一趋势,NSPAD1N系列采用高精度信号调理芯片,对MEMS芯体输出进行校准和温度补偿,支持10kPa至400kPa压力范围内的模拟输出(0~5V)及数字输出(I2C/SPI),灵活适配多种应用需求。  该系列采用3mm x3mm DFN-8的小型封装,并配备可润湿侧翼设计(wettable flank),满足车规电子小型化布板需求,支持AOI自动焊接检测。其创新的MIS基板方案,有效规避传统LGA-FR4方案在温度循环下的分层风险,显著提升在高低温交变环境下的结构稳定性。  此外,传感器正面采用四小孔进气结构,在确保气流通畅的同时形成物理屏障,有效防止异物侵入芯片腔体,提升环境适应性。  NSPAD1N系列还具备高转换速度、低功耗以及强过载与耐爆压力能力,在复杂工况下依然保持高度稳定与可靠。  产品特性  高精度、低功耗  高度线性,100%温度补偿,无需校准;全寿命精度优于±1%F.S.(-20℃~115℃),工作电流<3mA。  多种输出方式  支持模拟(绝对压力输出)与数字(I2C/SPI)信号,适配性强,便于集成。  量程与输出灵活定制  10kPa~400kPa范围可调,支持定制供电电压和输出方式,覆盖多样应用需求。  小型化封装  3mm x 3mm DFN-8车规封装,外围电路精简,助力小型化设计与系统优化。  车规级可靠性  符合AEC-Q100标准,可承受600kPa过载与800kPa爆破压力,确保在严苛环境下的稳定运行。  依托自主可控的MEMS设计与封装工艺,以及多压力温度点自动化批量标定能力,纳芯微为客户提供稳定高效的交付保障,降低供应链风险。同时支持定制化MEMS晶圆和合封产品开发,灵活应对多元应用场景。
2025-05-23 11:36 阅读量:230
从运动到感知,纳芯微磁传感器为人形机器人赋能
  纳芯微磁传感器技术为人形机器人运动控制提供了关键解决方案,其高精度磁角度编码器可精准检测关节位置和运动轨迹,赋予机器人更灵敏的感知能力和更流畅的运动表现。相关技术突破将推动人形机器人在通用关节和执行器等核心部件上的性能提升,为智能机器人产业发展注入新动能。  随着人形机器人技术的快速发展和市场化进程加速,其应用场景正从工业领域向消费级市场拓展。纳芯微凭借广泛的产品线布局,在这一新兴市场中占据了重要地位,其产品涵盖MCU、传感器(电流、电压、温度、位置)、栅极驱动、缓冲器、电池管理,以及通信、功放、监控和基准等芯片解决方案,能够为机器人系统提供完整的信号链支持。  纳芯微技术市场经理陈旭骅在2025CAIMRS AI+人形机器人研讨会上介绍,从当前主流人形机器人的结构来看,单台设备平均需配备71个磁编码器和90个电流传感器,具体需求拆解如下:  机械臂(自由臂):以七自由度机械臂为例,其7个关节每个关节的减速机前后均需1个编码器,单臂需14个磁角度传感器来实现电机运行及末端位置检测,双臂合计28个。同时需配套14个驱动器和28个电流传感器。  腿部和腰部关节:按四自由度保守计算,各需16个磁编码器;若包含腰部旋转和弯腰动作,则要额外增加4个磁编码器,总计20个。部分高端设计采用六自由度方案,进一步推升了传感器需求。  膝关节:针对爆发力要求高的跑跳动作,定制化膝关节动力电机通常配备4个磁编码器(每膝2个)。  灵巧手:目前国内外方案差异较大,海外有些灵巧手能实现十六、二十二自由度。国内市场比较常见的是6个空心杯为主的结构。拇指关节是一个二自由度结构,需要3个角度编码器(1个/空心杯电机+末端检测);四指关节基本上以4个空心杯电机为主,每指2关节配备2个末端位置检测编码器,总计12个。手腕类似腰部旋转结构,需额外的编码器支持。  电池管理方面:主流200A电池组需配置2个高精度电流传感器。视觉执行机构方案多样,通常需2-4个磁编码器实现精准定位。  纳芯微高精度与高可靠性传感方案  在角度传感领域,编码器技术经历了从电位器到光电、磁角度及电感式编码器的演进。目前,纳芯微聚焦于磁角度编码器和电感式编码器的研发与量产,其中磁角度编码器已广泛应用于工业及消费领域,而电感式编码器则在汽车EPS(电动助力转向系统)、扭矩传感等场景中展现优势。  纳芯微磁角度编码器采用非接触式设计,具备高可靠性、抗震、抗污染等特性,尤其适合动态环境。传统光电编码器对环境洁净度要求高,而人形机器人的跌落、碰撞等动作易导致其失效。相比之下,磁角度编码器不仅适应性强,还可实现17bit分辨率(精度达0.002°),且仅需单芯片+磁铁的简洁方案即可完成高精度检测,大幅降低系统复杂度。  纳芯微的磁编码器主要有三种不同的技术路线,可以覆盖全场景需求。首先是低成本的霍尔式磁编码器方案,适用于空心杯电机等对性价比敏感的场景。第二是AMR磁阻式编码器,具有高灵敏度,分辨率可达21bit,主要用于工控市场和机器人中的伺服电机,以及配合机器人行星减速机的多颗协同控制方案。第三是新兴的电感式编码器方案,适合中空走线或大电流场景(避免磁场干扰),目前已进入小批量阶段,未来将拓展至人形机器人关节等应用。  总之,纳芯微通过多技术路径布局,为不同精度、成本及环境要求的场景提供定制化解决方案,持续推动编码器技术在机器人领域的创新应用。  纳芯微磁编码器安装方式详解  磁编码器的安装方式主要分为在轴安装和离轴安装两大类。在轴安装是指电机轴、磁铁轴心和芯片轴心三轴同心的安装方式,它具有结构简单、精度稳定的特点。而离轴安装则是当前行业研究的热点,特别适用于需要中空结构的减速器应用场景,为人形机器人等新兴领域提供了更为灵活的解决方案。针对这两种安装方式,纳芯微开发了不同的产品系列,以满足多样化需求。  目前纳芯微有三款在轴安装磁编码器产品:MT6835(±0.02°)、MT6826S(±0.1°)和MT6701(±1.0°)。这三款产品的年出货量已达到500-600万片,广泛应用于步进电机和伺服电机领域。其中MT6701主要应用于空心杯电机等对成本敏感的场景;MT6826S和MT6835基于磁阻技术,凭借更高精度被用于伺服电机和行星减速机的多颗协同控制方案。  关于安装技术细节,在轴安装又可分为径向充磁和轴向充磁两种方案。径向充磁方案磁场发散较远,对安装距离要求较低;轴向充磁方案磁力线更为集中,适合1mm以内的精密安装场景,是纳芯微主推的方案。  离轴安装是一种创新方案,针对机器人行业对中空结构的需求,纳芯微提供三种离轴解决方案。一是集成磁头方案(MT6620),优势是集成度高,挑战是对磁铁的磁间距和安装位置要求较高;二是低成本方案(MT6709QC),其特点是通过外接磁传感器解码,通过自校准可将精度提升至±0.1°(匀速自校准)或±0.2°(简洁校准)。  第三种是电感式编码器方案(MT6901),其创新性在于,采用电感技术解决了中空走线干扰问题,能够有效规避EMC等信号干扰。这种双码道游标方案是当前市场主流的绝对值编码器,可广泛应用在机器人关节侧。  为了满足绝对位置的监测需求,纳芯微还推出了两种创新方案——单码道增量控制和M序列方案。单码道增量控制采用单磁环设计,通过中间的回零信号实现位置识别。该方案采用增量控制方式,虽然存在上电时存在噪声问题,但在工业场景中仍有广泛应用。  M序列方案则更为先进,融合光编理论创新而成。其工作原理是通过伪随机序列精确定位外圈对极位置,结合增量控制实现360°绝对角度测量。具体流程为:上电时读取内码道信号确定初始位置,然后通过增量方式进行机械控制,由芯片内部解析获得绝对角度信息。  上述两种方案各有特点:传统方案结构简单但存在噪声;M序列方案精度更高但增加了复杂度。两者均能有效满足绝对位置监测需求,可为不同应用场景提供灵活选择。  为满足不同精度需求,纳芯微开发了多种复合安装方案。其中,基础复合方案采用中间轴向充磁的在轴安装,外圈采用4颗传感器解码,特点是平衡成本与性能。高精度复合方案增加了中间磁铁屏蔽罩,能够有效隔离外部磁场干扰,提升测量精度。  纳芯微还在两个方案基础上开发了两种全中空离轴方案。其外部磁环随外转子旋转,内部磁环连接减速器电机端,采用8颗线性霍尔输出信号至解码芯片。通过增加磁屏蔽设计,其外圈精度可达0.2-0.3°,内圈精度可达0.8-1°。该方案的可靠性已在行业实际应用中得到了验证,完美解决了中空结构下的高精度测量需求。  纳芯微即将推出的MT6901电感式编码器将成为人形机器人关节的核心解决方案。该产品采用创新的三层电感技术,在定子两侧各配置一个转子,通过电磁感应实现双面信号采集,从根本上消除传统方案单侧感应的局限性。  虽然三块PCB的精密平衡存在技术挑战,但这一设计实现了内环套外环的感应方案,能够显著提升测量精度,完美解决中空走线的EMC干扰问题,特别适合需要高可靠性的机器人关节应用,从而推动整个机器人行业的技术升级。  纳芯微将持续拓展智能化边界  纳芯微通过持续技术创新,建立了完整的磁编码器解决方案体系,从传统在轴安装到创新离轴方案,从单一测量到复合安装,为工业自动化、人形机器人等领域提供了多样化的选择。特别是正在开发的MT6901电感式编码器,有望解决行业长期存在的中空走线的干扰难题,推动磁编码器技术进入新的发展阶段。  纳芯微的传感器产品已成功导入多家客户的人形机器人项目,在空心杯电机和通用关节领域实现了批量出货。与此同时,在四足机器人市场也取得了突破,多个项目进入量产阶段。作为国产传感器供应商,纳芯微将持续为机器人行业提供高可靠性解决方案,助力国产人形机器人把握市场机遇,实现技术突破。
2025-05-23 11:36 阅读量:230
供应链全国产!纳芯微NSSine™系列实时控制MCU工规版正式量产
  2024年11月正式发布的NSSine™系列实时控制MCU,经过广泛验证和严格测试,目前已有三款工规版本产品顺利进入量产阶段,分别为:NS800RT5039、NS800RT5049 和 NS800RT3025。同时,该系列车规版本正在进行认证测试,预计将在完成之后快速推向市场。  自发布以来,NSSine™系列产品已通过来自各行业数十家客户的严苛测试与验证,收获了积极正面的市场反馈。该系列产品在首次流片即一次性成功,至今未出现因功能性缺陷(BUG)导致的版本改动,充分体现了NSSine™实时控制MCU系列在高可靠性产品设计与开发上的成熟能力。  在产品设计方面,NSSine™系列充分考虑了替代兼容需求,硬件管脚布局与软件架构均与国际主流实时控制MCU高度兼容,有效降低了客户迁移成本,加速了项目切换的效率。  此外,NSSine™系列产品还采用自主可控的全国产供应链体系(中国大陆本土晶圆制造),支持包括Keil、IAR、Novo Studio(基于Eclipse架构)、UDE等多种主流开发工具,同时搭配自研一拖多烧录器方案,在不确定的地缘政治挑战下,为客户的供应链安全与稳定性提供了有力保障。NS800RT5/3 主要参数对比  多场景赋能:从工业到汽车全覆盖  在光伏 / 储能领域,可精准实现光伏逆变器 MPPT 控制、储能系统双向 DC/AC 转换以及电池管理系统(BMS)的精准监测,有效提升能源转换效率与系统稳定性。  在工业自动化领域,能够满足协作机器人关节控制、伺服驱动器高精度定位以及 PLC 高速 IO 处理等需求,助力工业生产向智能化、高效化迈进。  在新能源汽车领域,适用于车载充电机(OBC)高效转换、主驱逆变器电机控制以及热管理系统智能调节,为新能源汽车的性能提升与安全运行提供有力支持。  值得注意的是,NSSine™系列特别适配基于SiC和GaN功率器件打造的数字电源和电机控制系统,其超高精度PWM控制能够充分发挥宽禁带半导体器件的性能优势。
2025-05-09 13:38 阅读量:251
方寸之间构筑系统级可靠性,纳芯微发布国产首款高性能 2 线制霍尔开关 MT72xx系列
  纳芯微推出国内首款 2 线制霍尔开关MT72xx系列。该系列产品具有卓越的EMC性能、丰富极性选择以及高集成设计,满足 ASIL-A 功能安全认证标准,符合AEC-Q100 Grade 0标准,可应用于车身电子、域控制器长线束应用场景,为安全带锁扣检测、摇窗电机等场景提供更优解决方案。  聚焦车规应用,解决长线束痛点  随着汽车智能化、电动化趋势加速,车身功能日益复杂,车身域控制器集成化程度不断提高,使得传感器与控制器间的线束长度显著增加,进而带来了信号干扰风险上升、成本增加和系统可靠性降低等问题。  纳芯微推出的MT72xx系列高可靠2线电流型霍尔开关产品,可在保证信号传输完整性的同时,有效减少线束数量,降低线束成本和系统布线复杂度,特别适合车门锁止检测、车窗防夹控制、电动尾门位置感知、座椅位置调节、安全带锁扣等车身长线束场景应用。其稳定的电流型信号输出形式,具备良好的抗干扰特性,即便在较长线束环境下,依旧能保障信号稳定可靠。  高集成高可靠,满足车规严苛标准  针对车规环境复杂、EMI干扰强的环境特征,MT72xx内部集成100nF电容,有效提升EMC和ESD性能,简化外围器件配置,节省BOM空间,提升整车系统结构设计灵活度。产品满足AEC-Q100 Grade 0标准,适应高温严苛环境,保障整车长期稳定运行。  此外,MT72xx支持单极性、全极性、锁存等多种感应极性选择,配合不同灵敏度阈值,能够灵活适配不同磁铁方案和车辆结构需求,大幅提升设计自由度,降低开发调试复杂度。  全套开发资源,缩短客户项目周期  为进一步提升客户开发效率,纳芯微同步推出MT72xx专用demo板及磁场仿真服务,助力客户快速完成选型验证与磁铁方案匹配,降低开发调试成本,缩短产品导入周期。
2025-05-08 10:15 阅读量:262
  • 一周热料
  • 紧缺物料秒杀
型号 品牌 询价
MC33074DR2G onsemi
BD71847AMWV-E2 ROHM Semiconductor
TL431ACLPR Texas Instruments
RB751G-40T2R ROHM Semiconductor
CDZVT2R20B ROHM Semiconductor
型号 品牌 抢购
STM32F429IGT6 STMicroelectronics
BU33JA2MNVX-CTL ROHM Semiconductor
ESR03EZPJ151 ROHM Semiconductor
TPS63050YFFR Texas Instruments
IPZ40N04S5L4R8ATMA1 Infineon Technologies
BP3621 ROHM Semiconductor
热门标签
ROHM
Aavid
Averlogic
开发板
SUSUMU
NXP
PCB
传感器
半导体
相关百科
关于我们
AMEYA360微信服务号 AMEYA360微信服务号
AMEYA360商城(www.ameya360.com)上线于2011年,现 有超过3500家优质供应商,收录600万种产品型号数据,100 多万种元器件库存可供选购,产品覆盖MCU+存储器+电源芯 片+IGBT+MOS管+运放+射频蓝牙+传感器+电阻电容电感+ 连接器等多个领域,平台主营业务涵盖电子元器件现货销售、 BOM配单及提供产品配套资料等,为广大客户提供一站式购 销服务。

请输入下方图片中的验证码:

验证码