纳芯微:工业控制无处不在,从PLC到电机的感知—控制—执行闭环解析

Release time:2025-11-14
author:AMEYA360
source:纳芯微
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  在我们的日常生活中,工业控制元素无处不在。工业控制作为自动化技术的核心,其本质是通过对机械、电气系统的精准调控,旨在实现生产流程的无人化与智能化。这一技术看似高深,实则早已融入日常生活。例如,游乐园的设施背后,正是由无数旋转电机与直线电机构成的复杂控制系统。在工程师眼中,过山车的疾驰、旋转木马的律动,本质上都是电机在精密算法下的协同舞蹈。

  01 工业控制系统中核心要素:变频器、伺服电机、步进电机与PLC

  在工业控制系统中,变频器、伺服电机、步进电机与PLC构成了核心控制要素。变频器通过调节电机运行频率,实现节能与稳定运行;伺服电机具备高精度闭环控制能力,广泛应用于机器人、机床等高精度场景;步进电机以开环控制为特点,适用于3D打印机等中低精度设备;而PLC作为上层控制单元,负责信号采集与逻辑处理,通过预设程序协调各执行机构的协同动作,共同构建起工业自动化的“神经系统”。

纳芯微:工业控制无处不在,从PLC到电机的感知—控制—执行闭环解析

  无论是新能源汽车的热管理系统,还是工厂生产线的多轴机械臂,工业控制的核心逻辑始终如一:感知 → 控制 → 执行 → 反馈。纳芯微深耕工业控制领域多年,凭借对信号链、MCU、隔离与驱动等核心环节的深刻理解,构建出从“感知—决策—执行”的完整控制体系,为工业设备提供高精度、高稳定性的系统级解决方案。

  02 PLC与驱动:工业控制的“大脑与神经”

  一套完整的工业控制系统宛如同人体,需要“大脑”、“神经”与“肢体”的协同。PLC作为控制“大脑”,负责接收温度传感器、压力开关等输入信号,并通过逻辑编程输出控制指令。

  传统PLC依赖大量光耦器件实现信号隔离。纳芯微推出的多通道数字隔离芯片NSI860x(包括四通道的NSI8604和八通道的NSI8608)可将32路光耦集成至单颗芯片,不仅大幅节省了PCB面积,更将信号延迟从微秒级压缩至纳秒级。

纳芯微:工业控制无处不在,从PLC到电机的感知—控制—执行闭环解析

  NSI8608 PIN脚定义和功能框图

  驱动层设备则扮演“神经传导”的角色:变频器通过调节交流电频率改变电机转速,使电梯实现平滑启停;伺服驱动器则需同时处理编码器反馈与多轴协同指令,确保六轴机械臂的复杂轨迹分毫不差;步进驱动器虽结构简单,但其脉冲细分技术可将单步角从1.8°细化至0.007°,足以满足消费电子的精度需求。

  从系统架构看,工业控制的层级化特征显著:PLC统筹全局逻辑,驱动器解析具体动作,电机执行物理操作。这种分工在汽车产线中尤为典型——当焊接机器人接收到PLC的“车门焊接”指令后,伺服驱动器需在0.5秒内完成路径规划、电流分配与碰撞检测,最终由电机驱动焊枪以0.01毫米重复精度完成作业。

  03 电机:自动化系统的“心脏”

  如果说工业控制是自动化系统的“神经系统”,那么电机便是驱动整个体系运转的“心脏”。根据控制需求的不同,工业电机可分为三大类:控制类电机、功率类电机与信号类电机。

  信号类电机——感知与反馈的起点

  信号类电机的价值常常被人们低估,却是控制精度的关键保障。以纳芯微磁编码器为例,其核心器件AMR磁头可检测电机转轴的细微角度变化,配合纳芯微的隔离通信芯片,将位置信号无失真地传递至控制器。这种“感知-反馈-修正”的闭环机制,使得现代工业设备能够像人类肌肉一样具备“本体感觉”。

  控制类电机——精度与响应的核心

  在控制类电机中伺服电机凭借闭环控制与高精度特性,成为工业机器人关节驱动的首选,其内部编码器可实时反馈位置信息,确保机械臂抓取误差小于0.1毫米。纳芯微高精度工业编码器MT6835具有21bit分辨率,可实现光编的高性价比替代。

  步进电机具有开环控制与低成本优势,它通过脉冲信号实现“步进式”转动,广泛应用于3D打印机等消费级设备。纳芯微差分霍尔磁性角度编码器MT6701、15位磁性角度编码器MT6826s等产品可用于步进电机控制的位置反馈。

纳芯微:工业控制无处不在,从PLC到电机的感知—控制—执行闭环解析

  左:MT6701(SOP-8和QFN-16 封装)功能框图

  右:MT6826s( TSSOP-16和 QFN4x4-24L封装)功能框图

  纳芯微的NS800RT5049实时控制MCU工规版已正式量产,在伺服电机和步进的控制应用中,均能发挥出色的性能,已通过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。

纳芯微:工业控制无处不在,从PLC到电机的感知—控制—执行闭环解析

  NS800RT5049功能框图

  无刷直流电机(BLDC)因低噪音、长寿命的特点,在汽车油泵、散热风扇等场景中占据主导地位。纳芯微的NSUC1610就是一款集成了4路半桥驱动器的ARM MCU,主要用于控制小功率直流电机,可支持驱动直流有刷电机、直流无刷电机、步进电机等,在新能源汽车中广泛使用,包含汽车电子执行器、电子出风口、电子水阀、AGS控制器电子充电小门控制等。纳芯微角度传感器MT6511、霍尔锁存器MT836x等可以实现油泵旋转、移动机构的位置检测等。

  功率类电机——能量输出的源泉

  功率类电机则更强调动力输出,例如交流同步电机驱动的新能源车主驱系统。纳芯微霍尔电流传感器NSM203x、MT951x系列可实现电机母线电流、相电流的精准测量,可在瞬间爆发数百牛米的扭矩,而变频空调中的异步电机则通过变频器调节转速,实现节能30%以上的效果。

 

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  MT951x系列-MT9519功能框图

  针对功率类电机的安全运行需求,纳芯微将于年底推出国内首款 ASIL-D 功能安全驱动 NSI6911F。该产品历经四五年迭代优化,集成 ADC、隔离电源管理、LDO 及自检(BIST)功能,堪称完整的模拟芯片总成,兼具原副边电源管理能力,拥有 19A 快速关断性能与多种安全关断保护策略,内置 12 位高精度 ADC 模块(通过 ASIL-B 认证),且具备过温保护功能,可守护驱动电路免受过热影响。


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纳芯微携手联合动力打造新一代汽车电驱平台芯片方案
  近日,纳芯微宣布与领先的智能电动汽车部件及解决方案提供商——联合动力(Inovance Automotive)深度合作的两颗高集成度芯片——隔离采样及逻辑ASC集成芯片已在联合动力新一代电驱平台正式量产,定制的解决方案以更高的芯片集成度和更优化的性能,支持新能源汽车电驱系统的集成化演进并助力满足更高等级的功能安全设计。  传统分立式电驱系统部件分散、线束冗余,普遍存在体积大、损耗高、响应慢及可靠性受限等问题,已难以适配新能源汽车电驱系统的持续升级需求。基于市场对长续航与强动力的核心诉求,电驱系统正加速向多合一、高集成方向演进。在此趋势下,芯片不仅需要实现更高程度的功能集成,更需在有限空间内兼顾精度、可靠性和功能安全冗余,同时为系统设计保留足够的灵活度。  基于对电机控制器产品系统架构和功能安全技术十余年的深刻理解,联合动力前瞻性地定义了隔离采样及逻辑ASC集成芯片功能与性能需求。在此次定制合作中,纳芯微创新性地将高压 LDO、隔离采样放大器、隔离比较器集成在单颗隔离采样芯片中,大大减少了外围器件数量,支持电驱系统实现高精度隔离电压采样、快速过欠压保护及小型化设计。此外,该方案中由纳芯微定制的逻辑 ASC 芯片集成有多个逻辑器件,并支持频率检测功能,可满足接口相关逻辑的集中处理,从而简化了接口设计,在提高系统集成度,实现小型化的同时,降低了BOM成本,助力实现电驱/主驱系统功能安全相关架构的优化。  从“分立”到“集成”,将成熟的分立电路“芯片化”,能够带来极简架构的价值跃迁:  质量跃升:架构的简化和元器件数量的大幅减少,直接降低了硬件的潜在失效率,使产品质量水平迈上新台阶。  尺寸优化:高度集成化显著降低了PCB占用面积,为电控产品的小型化和功率密度提升创造了更大空间。  加速开发:标准化的芯片方案取代了复杂的分立电路设计和调试,极大地提升了开发效率,缩短了产品上市周期。  联合动力研发中心总监郑超表示:“电驱正迈入高集成时代,每一颗芯片的技术升级,都能为我们带来体系化创新价值。本次与纳芯微的合作,深度融合了双方在电驱系统与汽车芯片领域的优势,更标志着联合动力的能力实现了关键进阶:我们不仅能够开发性能领先的电控产品,更具备了在源头参与并共同定义产品架构与核心芯片的技术实力。我们期待与纳芯微携手,共同定义下一代电驱技术平台,为车厂提供更具竞争力的系统解决方案。”  纳芯微产品线总监叶健表示:“纳芯微与联合动力具备扎实的合作基础。本次合作的深化,既是客户对纳芯微产品与技术实力的认可,也是我们围绕应用创新战略的生动实践。纳芯微将充分依托在隔离和接口芯片领域的技术专长和长期耕耘,提供高精度、高性能、高可靠的芯片方案,助力联合动力打造全新电驱平台。”  纳芯微“隔离+”体系已形成覆盖数字隔离器、隔离采样、隔离驱动、隔离电源及隔离接口的完整产品布局,截至2025年10月,“隔离+”芯片累计出货量达 20 亿颗。此外,纳芯微还可提供覆盖 CAN,LIN,SerDes,逻辑IC,电平转换等完整的汽车接口芯片,为客户提供一站式的汽车级隔离和接口解决方案。纳芯微在新能源汽车三电系统领域,已与近数百家零部件供应商建立合作关系,为主驱逆变器、车载充电机(OBC)、电池管理系统(BMS)等应用提供包括传感器、信号链、电源管理、MCU在内的芯片解决方案。
2026-01-16 15:31 reading:270
纳芯微推出MT932x线性位置传感器,700μA超低功耗与5kHz高带宽
  今日,纳芯微宣布推出低压线性位置传感器MT932x系列。作为公司在线性位置传感器低压平台的重要补充,该系列在实现700μA超低功耗的同时,提供最高5kHz的采样带宽,在保持高精度位置检测的前提下,为智能交互与运动控制类设备提供兼顾能效与性能的解决方案。  低功耗与高带宽并存,提升系统能效  在正常工作状态下,MT932x系列工作电流低至700μA,显著低于行业主流方案,尤其适用于无线游戏手柄、VR 手柄等电池供电的消费类终端设备,可有效延长待机与使用时间,降低充电频次,并提升整体便携性与续航表现。在超低功耗设计的基础上,MT932x系列仍可提供5kHz采样带宽,能够对微小位移变化进行实时、连续捕捉,确保动态控制过程中的响应速度与稳定性。这一特性使其在云台控制、摇杆输入、实时运动跟踪等应用中,可实现更加自然、流畅且一致的交互体验。  高精度与一致性设计,保障长期稳定运行  MT932x系列具备±1.5% 的线性度,以及 ±20mV 的失调电压性能,有助于提升位置反馈计算精度,增强系统整体控制稳定性。同时,其良好的一致性表现可降低终端产品的校准复杂度,确保输出结果可预测、低漂移、低误差,适用于对位置精度和长期稳定性要求较高的应用场景,如 3D 打印设备、液位检测系统等。  小型封装与多灵敏度配置,增强设计灵活性  MT932x系列提供DFN1616、SOT23等小型封装选项,便于在空间受限的终端产品中实现高性能集成,符合消费电子产品小型化的发展趋势。同时,系列产品支持多种灵敏度配置,客户可根据不同机械结构、磁场间距及工作条件灵活选型,降低设计约束,加快产品开发进程。
2025-12-26 14:30 reading:392
纳芯微推出NSI1611系列隔离电压采样芯片
  纳芯微今日宣布正式推出全新一代隔离电压采样芯片NSI1611系列。作为纳芯微经典产品NSI1311系列的全面升级,NSI1611系列基于其领先的电容隔离技术,在性能与适配性上实现双重突破。  其核心创新在于支持0~4V宽压输入的同时,能够保持1Gohm的高阻输入,可显著提升电压采样的精度与抗干扰能力;同时部分料号亦兼容传统0~2V输入,为客户提供更灵活的器件选择。  NSI1611系列包含差分输出的NSI1611D和单端输出的NSI1611S。其中,差分输出均为固定增益,单端输出则提供固定增益和可调比例增益两类选项,进一步满足不同系统架构与设计需求。  在新能源汽车与工业自动化领域,对高压系统采样提出了“高精度、高灵活度”的严苛要求,隔离电压采样芯片的性能迭代与场景适配能力已成为行业竞争关键。全新NSI1611系列通过创新的宽压+高阻输入与灵活输出配置两大特点,能够同时支持新项目设计与存量平台升级,为新能源汽车主驱逆变器、车载充电机(OBC)等汽车应用,以及伺服、变频器、电机驱动等工业应用带来更优的器件选择。  创新宽压+高阻输入  精度抗扰双重提升  以新能源汽车主驱系统为例,随着其母线电压进一步提升至800V,以及SiC/GaN器件的应用,控制系统对电压采样的精度及抗干扰能力有了更高的要求。  市面上多数隔离电压采样芯片的输入范围为0~2V,而NSI1611创新性地在保持1Gohm高阻输入的同时,将其拓展至0~4V,突破前代及行业同类产品的输入范围限制,带来精度和抗干扰的双重升级,在适配更高母线电压的同时,降低了设计复杂度和开发周期。  抗干扰能力增强:NSI1611采用宽压输入时,参考地的噪声对输入信号的干扰比例直接减半。结合NSI1611内部的电路优化,其芯片EOS能力大幅提升,且EMI可通过CISPR 25 Class 5等级测试,CMTI高达150kV/μs。在新能源汽车主驱、工业变频器等高开关频率的复杂电磁环境中,宽压输入能够保证采样信号更纯净,大大提升了系统运行的稳定性,降低终端应用的失效风险。  采样精度再升级:0~4V的宽压输入范围可扩大分压比,结合优化的信号调理设计,在保持高阻输入的同时显著降低输入误差,让测量数据更接近真实电压值,为系统的精准控制提供可靠数据;在采样误差测试中,相比前代产品NSI1311系列,NSI1611系列凭借更宽的输入范围在系统的低压区域取得了较大的精度优势,在满量程800V母线电压系统中,当输入电压100V时,NSI1611的采样误差相比NSI1311降低超30%,误差低于1.2%。  NSI1611和NSI1311的采样误差随输入电压变化曲线  单端/差分输出灵活选择  简化设计更高效  凭借深刻的系统级理解,NSI1611系列基于前代产品的应用痛点,全新加入单端输出版本,并且提供“固定增益/比例增益”双版本选择,适配多元化的系统配置需求,可帮助客户简化选型和设计:  简化设计、降低BOM成本:NSI1611的单端输出信号可直接接入MCU的ADC接口,彻底省去了传统差分输出方案所必需的后级运放及调理电路,不仅直接降低了BOM成本,还简化了PCB布局与器件选型复杂度,为紧凑型和高功率密度应用提供了更优的解决方案。  增益自适应适配多元需求:比例增益版本(NSI1611S33/NSI1611S50)可通过REFIN引脚进行配置,使输出增益匹配后端ADC的满量程输入范围,最大化利用ADC的动态范围,提升了整体信号链的有效位数与采样精度,进一步满足多元化的高精度测量需求。  同时,NSI1611系列亦保留差分输出版本NSI1611D02,与纳芯微NSI1311完全引脚兼容,客户无需修改PCB即可实现无缝升级或跨品牌替换,显著降低迁移成本。  多项参数优化  性能全面升级  随着系统功率密度的提升,对器件耐压能力、采样精度、EMI性能等提出了更高的要求。NSI1611针对相关关键参数进行了优化,在全面升级器件可靠性和性能的同时,亦优化了器件成本,为客户提供“性能-成本-可靠性”兼得的选择。  车规级可靠性保障:NSI1611系列的车规版本满足AEC-Q100 Grade 1要求,工作温度覆盖-40℃~125℃,隔离耐压高达5700Vrms,最大浪涌隔离耐压Viosm达10kV,适配汽车高温高压严苛环境,可在极端场景下确保隔离的可靠性。  精度参数全面进阶:NSI1611系列的输入偏置电压Vos(Offset Voltage)指标优化至±0.8mV,相较于前代NSI1311同规格产品的±1.5mV,精度表现实现巨大提升;此外,增益温漂(Gain Drift)从前代的45ppm/℃优化至40ppm/℃,全温区精度稳定性进一步提升;非线性误差、温漂(Offset Drift)维持在行业优异水平,有效加快了系统开发的标定流程;同时,NSI1611系列的采样带宽达到330kHz,适配SiC和GaN等新一代高频开关器件控制,满足高动态响应需求。  功耗优化更节能:相比前代产品,NSI1611系列功耗表现进一步优化,助力终端产品降低能耗。对比前代,NSI1611的Idd1由11.4mA降低至7.2mA,Idd2由6.3mA降低至4.7mA(均为典型值Typ.),NSI1611系列的整体综合功耗下降约33%,可助力客户打造更节能的汽车电子系统,提高新能源汽车的续航里程。  EMI表现更优异:NSI1611基于时钟信号隔离通道复用技术,大幅优化了EMI表现。在200MHz到1000MHz频段的EMI测试中,NSI1611的辐射发射(RE)指标在水平方向和垂直方向均保持10dB以上裕度(3dB~6dB裕度即可满足工程需求),可轻松通过CISPR 25 Class 5认证。面对汽车主驱、OBC等复杂电磁环境,可以减小对系统其他部件的电磁干扰,有效减少系统电磁兼容整改工作量,加快产品上市进度。  封装和选型  NSI1611系列选型表  丰富的“隔离+”产品  满足多元化应用需求  凭借在隔离技术方面的积累和领先优势,纳芯微提供涵盖数字隔离器、隔离采样、隔离接口、隔离电源、隔离驱动等一系列 “隔离+”产品。纳芯微正以全生态“隔离+”产品矩阵,为高压系统筑造安全可靠的防线:  “+”代表增强安全:纳芯微“隔离+”产品提供超越基本隔离标准的安全等级,为客户系统构筑更坚固的高低压安全边界。  “+”代表全产品生态:纳芯微以成熟的电容隔离技术IP为核心,拓展出包括数字隔离器、隔离采样、隔离接口、隔离电源、隔离驱动等完整产品组合,为客户提供隔离器件的一站式解决方案。  “+”代表深度赋能应用:纳芯微“隔离+”产品可满足电动汽车高压平台、大功率光储充系统,以及高集成、高效率AI服务器电源等场景的核心需求,实现系统级安全、可靠与高效。
2025-12-17 16:06 reading:467
纳芯微“隔离+”再获权威认可|两款车规芯片斩获中国汽车芯片创新成果奖
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