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吸塵器內部電子元器件一覽
吸塵器內部電子元器件一覽
主板芯片
吸塵器的主板芯片是控制整個吸塵器工作的核心，包括電機的轉速、風量大小、濾網的清潔提醒等功能。常用的主板芯片有ST意法半導體、TI德州儀器、NXP等品牌，它們都具備高效穩定的特點。
電機驅動芯片
電機驅動芯片是控制吸塵器電機正反轉及速度的重要組成部分。常見的電機驅動芯片有TI、ST、ON Semiconductor等品牌，它們具備高效能、低功耗、高精度的優點。
傳感器
傳感器可以感知吸塵器的空氣流量、溫度、濕度等信息，從而幫助主控芯片智能調整吸力大小和工作狀態。常用的傳感器有溫濕度傳感器、氣流傳感器、壓力傳感器等。
濾網傳感器
濾網傳感器可以感知濾網的清潔程度，一旦濾網需要清洗或更換，它會通過主控芯片發出警告信號，提醒用戶進行清洗或更換濾網。
以上是吸塵器內部電子元器件的介紹，雖然這些元器件不是吸塵器外觀的亮點，但它們是吸塵器正常運轉的關鍵。只有這些元器件的高效協作，才能確保吸塵器擁有強大的吸力和長時間的使用壽命。
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德州儀器TMCS1123簡化電動汽車充電器和光伏逆變器的高壓電流檢測
在任何電氣系統中，電流都是一個至關重要的參數。電動汽車 (EV) 充電系統和太陽能系統都需要檢測電流的大小，以便控制和監測功率轉換、充電和放電。電流傳感器通過監測分流電阻器上的壓降或導體中電流產生的磁場來測量電流。金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET) 控制方案使用電流信息來控制光伏逆變器操作，或者檢測交流輸出或輸出上的電流，以保護元件免受過流或故障事件的影響。電流傳感器有多種不同類型可供選擇，每種技術都各有優缺點。對于特定的應用，最適合的電流傳感器類型取決于多個因素，包括系統的功率等級、預期的精度和成本。本文將探討何種器件適合在電動汽車充電器和光伏逆變器中檢測電流。電動汽車充電器中的電流檢測在電動汽車充電器中，電流傳感器用于測量輸入交流電源、直流/直流轉換器和輸出電源等位置的電流，以確認充電器是否正確地將交流電輸送到電動汽車的車載充電器系統，或者將直流電直接輸送到電池。如今，400V 電池正在朝著 800V 甚至更高電壓的方向發展，以實現更大功率和快速充電。在 1 級和 2 級充電器中，充電器將交流電輸送到電動汽車的車載充電器，車載充電器又會將輸入的交流電轉換為更合適的電壓和電流電平，以便為電動汽車電池充電。在家用 1 級和 2 級充電器中，電流檢測通常不需要非常高的精度，因為沒有對用戶進行計費。不過，電流信息使用戶可以通過應用或充電器上的用戶界面來大致了解電流和功耗情況。圖 1 展示了停車場中的兩個 2 級電動汽車充電器和兩輛正在充電的電動汽車。在 3 級電動汽車充電器中，充電基礎設施會將交流電轉換為直流電，以便直接向電池快速輸送直流電，從而繞過傳統的車載充電器并在充電站實現超快速電動汽車充電。電動汽車充電器和電池的功率容量提升有助于滿足快速充電和增加續航里程的需求。電流檢測可以幫助控制充電過程，確保以最佳的方式安全地為電池充電，從而延長電動汽車和電池系統的使用壽命。在 3 級充電器中，開關信號的頻率為 50kHz 至 100kHz，因此需要至少 250kHz 的電流傳感器，才能獲得適當的測量數據。另外，傳播延遲也非常重要，因為電流傳感器需要能夠在信號切換時迅速地響應變化。德州儀器 (TI) 的 TMCS1123 等器件未經校準時，整個溫度和壽命范圍內的最大誤差為 ±1.75%，經過單點校準后，整個溫度和壽命范圍內的誤差降至 ±1.00%。由于 TMCS1123 在電流信息方面具有高精度和高速度，這些精度和速度規格使系統工程師能夠從隔離式直流/直流轉換器中去除直流阻斷電容器，從而幫助系統工程師在設計 3 級充電器時節省成本。光伏逆變器中的電流檢測在光伏逆變器系統中，電流傳感器用于測量多種配置中的電流，例如逆變器的交流和直流輸入、直流/直流升壓、直流/直流轉換器和電網輸出，從而幫助監測和控制功率轉換過程。住宅光伏逆變器中會對各個電源軌進行電流檢測，其中電源軌的電壓電平可能高達 1,000VDC，但光伏輸入端的電壓通常約為 500V 至 600VDC，而電網輸入和輸出則高達 400VAC。電流檢測功能可以幫助優化光伏逆變器系統，確保電網輸出上輸送的功率水平和頻率可靠且適當，使得所有負載都處于其安全工作區 (SOA) 內。光伏逆變器中的開關信號與電動汽車充電器中的開關信號相似，頻率介于 50kHz 至 100kHz 之間。此外，還可以將電流傳感器用于診斷目的，例如監測太陽能電池板是否存在可能表明連接松動或電池板損壞的故障。TMCS1123 提供 ±1,100VDC 的增強型工作電壓，非常適合用于大多數串式逆變器。圖 2 展示了幾個單相串式逆變器中使用的電流和電壓檢測示例并以紅框標出了相應電路部分。光伏逆變器中典型逆變器的方框圖電流檢測設計考慮因素下面我們來了解為電動汽車充電系統和光伏逆變器系統選擇電流傳感器時的一些主要考慮因素：? 額定功率。電流傳感器（無論是基于磁體、基于分流器還是其他技術）必須能夠處理系統的工作電流和電壓水平。設計人員必須根據系統的輸入選擇合適的技術，以確保電流可以在系統的整個壽命內不間斷地流入系統。? 精度。電流傳感器必須足夠精確，以提供預期的控制和監測功能，確保系統能夠在 SOA 內按預期運行。高精度有助于保持高效率水平，同時減少元件數量，以及因嘈雜的開關系統而可能注入電網的任何諧波。? 帶寬。在開關系統中，速度是一個重要參數。TMCS1123 提供 250kHz 的信號帶寬和 600ns 的傳播延遲，這為系統提供了足夠的速度來進行適當的測量。TI 還在開發更多具有類似機械尺寸的高速器件。我們觀察到，在我們的器件中，隨著帶寬增加，傳播延遲會減小。? 成本。在選擇電流傳感器時，必須權衡考慮傳感器的成本及其提供的優勢。一體式封裝的霍爾效應電流傳感器通常限制為只能檢測特定范圍內的電流，而基于分流器的系統則更加靈活，因為您可以根據系統參數來選擇分流電阻值。基于分流器的電流檢測技術在電動汽車充電系統、光伏逆變器系統以及其他需要電流檢測的系統中，最常見的電流檢測技術是霍爾效應電流傳感器和基于分流器的電流傳感器。與霍爾效應電流傳感器相比，基于分流器的電流傳感器通常在整個電流范圍內精度更高。使用穩定的放大器技術或模數轉換器 (ADC) 和精密分流電阻器時，基于分流器的電流傳感器可以在整個電流測量范圍、工作溫度范圍以及使用壽命內實現誤差不到 1% 的精度。基于分流器的解決方案可能非常簡單，可以是一個運算放大器、一個專門設計的電流檢測放大器（比如 TI 的 INA241A）、一個用于較高電壓的隔離式放大器（比如 TI 的 AMCS1300B）或者具有數字輸出的 Σ-Δ 調制器（比如 TI 的 AMCS1306）。這類放大器通常用于監測分流電阻器上的壓降并提供比例電壓輸出。每種解決方案在工作電壓、失調電壓、漂移、帶寬和易用性方面均有所不同。與一體式封裝的霍爾效應解決方案非常類似，基于分流器的傳感器也屬于存在電阻的侵入性技術，功耗也是整體設計中需要考慮的一個因素。霍爾效應電流檢測技術一體式封裝的霍爾效應電流傳感器在高壓系統中很受歡迎，因為它們提供了增強型隔離或雙重隔離。不過，霍爾效應電流傳感器會在整個溫度和生命周期內發生漂移，這一點讓它獲得的評價不高。TI 將 TMCS1123 的漂移誤差大幅降低至 ±0.5%。該器件具有差分霍爾效應感應功能，能夠顯著減少磁場干擾或串擾，并且還提供了過流檢測、精密電壓基準和傳感器報警等其他功能；請參閱圖 3。使用一體式封裝解決方案時，電流通過引線框在封裝內流動，這會帶來引線框電阻和芯片散熱限制，進而會限制器件能夠處理的電流大小。TMCS1123 器件產品系列能夠在 25°C 時測量 75Arms 的電流。TMCS1123 方框圖其他解決方案包括環境霍爾效應傳感器或磁通門傳感器（比如 TI 的 DRV401），這些傳感器可能需要不同類型的磁芯、屏蔽或機械設計才能正常工作，而且制造或使用過程中的器件或電路板移動可能會導致位移誤差，進而有可能改變測量精度。高壓應用中存在多個設計挑戰，使得系統更難設計且成本更高。借助 TI 的產品系列和資源，您能夠以適當的價格快速解決各種設計問題，從而使技術進步能夠惠及大眾，對我們的生活產生更大的影響。
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納芯微推出車規級、小阻抗、高隔離、集成式電流傳感器
納芯微推出的全新NSM2019集成式電流傳感器芯片提供了完全集成的高隔離電流傳感器解決方案，具有極低的原邊導通電阻，在無需外部隔離元件的條件下能提供精確的電流測量，可廣泛應用于汽車、工業系統中的交流或直流電流檢測。納芯微全新集成式電流傳感器芯片NSM2019NSM2019是對納芯微已量產的集成式電流傳感器NSM201x系列的完美補充，通過獨特的封裝設計實現了業內領先的低至0.27mΩ的原邊阻抗，持續通流能力提高到100A，進一步降低了緊湊系統中散熱設計的難度。NSM2019有車規和工規型號，其中車規型號滿足AEC-Q100 Grade 0的可靠性要求，可在-40~150℃的嚴苛環境下勝任工作。高隔離耐壓，強通流能力依托獨特的SOW10封裝設計，NSM2019實現了高達8.2mm的爬電距離與滿足UL標準的5000Vrms 的耐受隔離耐壓、1618Vpk最大工作隔離耐壓能力。NSM2019具有0.27mΩ極低的原邊阻抗，持續通流能力高達100A,抗電流沖擊能力高達20kA。高精度標準，無需二次編程NSM2019采用固定與偽差分輸出模式，輸出電壓不跟隨供電電壓的波動而波動。系統上解決了對高精度穩壓源的依賴，從而使系統BOM更簡單、性價比更高。同時得益于芯片內部精確的溫度補償算法以及下線校準，NSM2019在全工作溫度范圍都可以保持較高的精度，用戶無需二次編程，在全溫度范圍內可實現<±2%的靈敏度誤差以及<±10mV的零點誤差。快速過流保護NSM2019具有快速過流保護功能，其典型響應時間為1.5μs。這種快速過流輸出提供了檢測過載、短路事件的簡單方法，可防止逆變器、電機或其他應用中的功率管的損壞。出廠預設的過流保護閾值范圍為滿量程電流的 75% 至 175%。選型靈活NSM2019支持3.3V或5V 供電電壓（不同供電版本），以滿足不同電源系統的需求；支持直流電流或交流電流測量，電流量程覆蓋20~200A。
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