- 2025-04-09
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“芯”品速递!华普微隔离全双工RS-485收发器CMT83086
随着工业自动化、智能电网、智能交通及安防监控等领域的迅猛发展,各类电子系统的设计复杂度正持续攀升,系统内设备节点陡增,且不同节点极可能运行在不同电压域中,存在较大电位差,而这对RS-485总线系统的实时性、可靠性和抗干扰能力等关键指标都提出了更为严苛的要求。
为顺应行业发展趋势,切实满足作业现场对于低延迟、抗干扰、高速率、安全稳定与实时双向交互的通信需求,华普微于近期推出了一款高性能的隔离全双工RS-485收发器CMT83086。
产品概述
CMT83086采用电容隔离技术,不仅具备出色的电气隔离性能,支持5kVrms绝缘耐压,还能够在恶劣的电磁环境中稳定工作,支持±200 kV/us的共模瞬态抑制(CMTI)能力,具备较高系统级EMC性能,可确保数据传输的完整性和可靠性。
CMT83086 功能框图
CMT83086已通过UL1577安全认证,且拥有低辐射,低功耗和很强的抗电磁干扰能力。CMT83086在接收器输入开路或短路时,可确保接收器输出逻辑高,防止总线误判,提升系统容错性。CMT83086总线侧的总线引脚对地拥有±12kV 的系统级ESD保护,且拥有故障安全保护功能。
此外,CMT83086还具有1/8单位负载的接收器输入阻抗,允许总线上最多接入256个收发器,支持大规模组网,且其数据率高达12Mbps,可提升长距离通信稳定性,可为构建高速、高可靠性的工业互联网提供底层硬件支撑。
产品参数
隔离电压:5000Vrms
SiO2隔离栅寿命:>40年
共模瞬态抑制CMTI:±200kV/us
ESD保护:总线引脚符合 IEC61000-4-2 ±12 kV ESD,其他引脚符合±7 kV 接触式 ESD;
共模电压范围:±30V
低传播延迟:15ns
电压范围:2.5-5.5V
支持 256个收发器
符合RoHS封装SOIC 16 (宽体)
安全相关认证:
• VDE认证:DIN VDE V 0884-11: 2017-01
• UL1577认证:1分钟5000Vrms
• CSA认证:组件符合5A
• CQC认证:符合GB4943.1-2011
产品优势
在RS-485总线系统平衡发送和差分接收的通信原理下,CMT83086可有效抑制共模噪声,在恶劣的电磁环境中稳定工作,确保远距离数据传输的完整性和可靠性。同时,在电容隔离技术下,CMT83086还可有效防止强电电路与弱电电路之间的串扰和干扰,保障RS485总线系统的整体稳定性和安全性。
CMT83086 典型隔离全双工RS-485应用简示图
展望未来,华普微将继续坚持贯彻“诚信为本、追求卓越、信赖团队、共同进步”的核心价值观,以更加开放共享的合作意识,大力发展新质生产力,为行业提供更加优质、高效的数字隔离器解决方案,助力行业实现更高水平的发展。
如果您对华普微CMT83086感兴趣,欢迎点击文末链接即可申请样品,我们将竭诚为您服务!https://www.hoperf.cn/service/apply/
- 2025-03-27
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Matter大潮下,智能家居虽“贵”但“值”
长期以来,智能家居对于大众家庭而言就像空中楼阁一般,华而不实,更有甚者,还将智能家居认定为资本家的营销游戏。商家们举着“智慧家居、智慧办公”的口号,将原本价格亲民、能用几十年的家电器具包装成为了高档商品,而消费者们最终得到的却是家居设备之间缺乏互操作性、不同品牌生态之间互不兼容的碎片化体验。
这种早期的生态割裂现象致使消费者们对智能家居兴趣缺失,也造就了“智能家居无用论”的刻板印象。然而,自Matter协议发布之后,“命运的齿轮”开始转动,智能家居中的生态割裂现象与品牌生态之间的隔阂正被基于IP架构的应用层协议逐渐弥合,消费者将可通过单一APP控制家中的所有不同品类及不同生态下的智能设备。
让Matter的“子弹”再多飞一会儿
据行业研究机构ABI Research预测数据显示,从2022年到2030年,累计会有55亿的Matter设备出货,到了2030年,Matter认证产品每年出货量将超过15亿台。ABI Research方面还表示,Matter协议是智能家居领域第一份具有巨大吸引力的开放性标准协议。
Matter通信协议栈
Matter协议基于IP架构,仅定义应用层标准,主要依赖支持IPv6的网络层和传输层进行数据传输。在此架构下,Matter底层网络可完美兼容Wi-Fi(高带宽)、Thread(低功耗网状网络)与以太网等IP协议,并可通过Matter Bridge桥接Zigbee、Z-WAVE与蓝牙等非IP协议。
Matter1.4 网络拓扑
在Matter协议强大的生态兼容力下,Amazon Alexa、Apple HomeKit、Google Home、Samsung SmartThings等不同生态平台之间,智能灯具、扫地机器人、智能门锁与摄像头等不同品类设备之间,以及Wi-Fi、Thread、Zigbee、Bluetooth与Z-WAVE等不同通信协议之间的通信壁垒已被完全打通。
消费者现已可通过一种“通用语言(Matter)”,统一调控通过Matter认证的各种智能家居设备,实现一个完美融合的家居生态。对于市场而言,只需要让Matter的“子弹”再多飞一会儿,就可彻底解决智能家居长期以来的碎片化问题,一改消费者们此前“智能家居无用论”的刻板印象,为行业的持续繁荣创造更大价值。
智能家居未来已来,你准备好了吗?
资料显示,Matter的目标是简化制造商的开发流程,提升设备兼容性,为智能家居打造安全、可靠且无缝连接的通信环境。在智能家居生态中,Matter就像是一位出色的指挥家,协调着不同厂家的设备,让它们能够和谐共处、协同工作。
值得一提的是,当Matter技术为智能家居成功搭建起设备间“无缝交互”的网络骨架时,如何将各种家居设备完美接入网络中就成为了行业关注的焦点,而这则需要底层Matter模块在通信性能、功耗控制与功能集成等维度上通过设计实现。
华普微HM-MT2401模块
例如,华普微自主研发的HM-MT-2401就是一款基于2.4GHz频段、专为Matter over Thread设计的无线通信模块,它内部搭载着一颗高性能、高集成的射频处理芯片,芯片内嵌低功耗32位ARM® Cortex®-M33处理器核心,配备1536kB Flash和256kB RAM,以及丰富的外设资源。只需要通过简单的接口设计,将HM-MT2401集成到智能家居终端设备,即可将原有终端设备升级为满足Matter标准规范的Matter设备。
对于智能家居设备的开发者而言,若工程师在硬件层面上直接选择采用HM-MT2401模块集成至各种家居设备之中,不仅可以节省在硬件层面上的开发投入,还可通过CSA联盟所规定的认证转移计划(CTP)快速拿到Matter认证,至多可提升70%的研发速度。
展望未来,只要人们追求美好居家生活的愿景没有变化,那么由Matter协议所主导智能家居将有望“飞入寻常百姓家”,推动行业迈向新的发展高度,进入真正的技术普惠阶段,为人们带来更加智能、便捷、舒适的生活体验。
- 2025-03-24
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Wi-SUN技术,强势赋能智慧城市构筑海量IoT网络节点
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Wi-SUN技术,强势赋能智慧城市构筑海量IoT网络节点
在智慧城市领域中,当一个智慧路灯项目因信号盲区而被迫增设数百个网关时,当一个传感器网络因入网设备数量爆增而导致系统通信失效时,当一个智慧交通系统因基站故障而导致交通瘫痪时,星型网络拓扑与蜂窝网络拓扑在构建广覆盖与高节点数物联网网络时的局限性便愈发凸显,行业内亟需一种更高效、可靠与稳定的组网技术以满足构建智慧城市海量IoT网络节点的需求。
星型网络的无线信号覆盖范围高度依赖网关的部署密度,同时单一网关的承载设备数量有限,难以支撑海量IoT网络节点的城市物联系统;而蜂窝网络的无线信号覆盖范围同样高度依赖基站,且其节点设备工作在LTE频段,需为运营商支付昂贵的频谱费用,长期成本较高。故其,城市管理者需要更清醒的认知:选择合适的LPWAN技术路线,就是选择未来的城市数字基因。
Wi-SUN协议,轻松构建海量IoT网络节点
资料显示,Wi-SUN(Wireless Smart Utility Networks)是一种基于IEEE 802.15.4g/e以及IPv6标准的低功耗广域网(LPWAN)技术,专为大规模物联网应用设计,主要适用于智能电网、智慧城市、工业物联网等领域,共包括 Wi-SUN FAN、 Wi-SUN HAN、 Wi-SUN RLMM 和 Wi-SUN JUTA四种协议。
注:Wi-SUN FAN(Field Area Network)用于广域物联网连接,Wi-SUN HAN(Home Area Network)专注智能家居,Wi-SUN RLMM(Roadside and Low-speed Mobile)适用于车联网,Wi-SUN JUTA(Japan Utility)针对日本市场需求。
Wi-SUN协议下的四种配置方式
其中,Wi-SUN FAN(Field Area Network)作为Wi-SUN中最重要的网状网络协议,具有Mesh自组网功能和自我修复路由功能,网络中的每个设备都可与相邻设备通信,这种结构使得数据传输更加灵活高效,当某个节点出现故障或信号受阻时,数据可以自动通过其他路径进行传输,极大地提高了网络的可靠性和稳定性。
Wi-SUN FAN理论上可兼容数百万个IoT网络节点,能轻松满足超大规模物联网部署的需求。在智慧城市的建设中,海量的路灯节点、交通传感器以及传感器设备等都可在基于IEEE 802.15.4标准的条件下接入同一个Wi-SUN 网络,且随着城市后续的壮大发展和节点入网需求的增加,Wi-SUN网络还可无成本地进行节点扩展,无需大规模重新布线或更换设备。
Wi-SUN FAN协议下的组网优势
同时,Wi-SUN FAN还支持多信道跳频传输功能,基于FHSS(跳频扩频)技术,网络中的设备节点会根据特定跳频图案在不同信道之间进行跳转来传输数据,能促进不同节点对之间通过多个信道同时进行数据传输,提高网络吞吐量,增强网络的抗干扰能力。
例如,在智能工厂中,大量的生产设备需要向控制层实时传输生产数据,而使用Wi-SUN FAN协议则能快速、稳定地传输这些数据,确保生产过程的高效进行,避免因数据传输延迟而导致的生产故障。
Wi-SUN FAN协议下的通信协议栈
从通信协议栈上看,Wi-SUN 网络中的设备主要工作在 Sub-GHz频段,该频段具有信号绕射能力强、穿墙性能好与通信功耗低等特点,能有效减少信号在传输过程中的衰减,实现广域网络覆盖 ,是连接城市建设、能源管理和智能家居等领域的理想选择。以智能水表为例,采用 Wi-SUN FAN协议的智能水表可以在电池供电的情况下,持续工作数年,不仅降低了维护成本,还提高了系统的可靠性。
此外,Wi-SUN FAN协议还提供了成熟的安全机制,其采用了RADIUS/AAA 认证机制,认证方式采用 EAP-TLS,能保护数据传输的隐私性,极大地增强了系统的安全性。
Wi-SUN协议,弥合LPWAN生态的最后一块“拼图”
在低功耗广域网(LPWAN)领域,Wi-SUN 与 LoRaWAN、NB-IoT 是备受关注的三种通信协议,它们在通信性能方面上各有千秋,各自适用于不同的应用场景。Wi-SUN的价值不在于替代LoRaWAN、NB-IoT与其他协议,而是填补LPWAN生态的关键缺口——Wi-SUN是唯一能协调满足距离、功耗、速率与网络节点容量等多种需求的技术路径。
与 LoRaWAN 、 NB-IoT 与其他 LPWAN 协议相比,Wi-SUN FAN在拓扑结构、通信功耗、数据速率和应用场景等方面展现出明显的差异和独特的优势。其互操作性、可扩展性、安全性以及低延迟和高数据吞吐量等特性,使其成为智能电网、智慧城市、智能农业等领域的理想选择。
值得一提的是,当Wi-SUN FAN协议为智慧城市成功搭建起设备互通的网络骨架时,如何将各种IoT设备完美接入网络中就成为了行业关注的焦点,而这则需要底层模块在通信性能、功耗控制与功能集成等维度上通过设计实现。
例如,HM-WS-001就是一款完全符合Wi-SUN FAN1.0规范和功能要求的模块产品,其射频通信频段为868MHz与915MHz;最大发射功率20dBm,最大接收灵敏度-107 dBm(868MHz,50kbps、25KHz);具有长距离通信,超低功耗,收发一体等优势。
以HM-WS-001模块构建的 Wi-SUN无线组网数据平台
Wi-SUN FAN基于网状网络,HM-WS-001能够与周围大量的设备建立多个连接,通过多个链路中继数据并提高可靠性。此外HM-WS-001已通过Wi-SUN® 联盟PHY认证并获得认证证书,可完美应用于自动抄表、家居安防及楼宇自动化、ISM 波段数据通讯、工业监控及控制、遥控及安防系统、遥控钥匙进入、无线传感器节点、标签读写器以及其他物联网通信应用场景。
展望未来,随着中国物联网产业的快速发展,Wi-SUN 协议在解决产业痛点、推动各行业数字化转型方面具有巨大的潜力。在智能电网中助力电力企业实现精准能源管理,在智慧城市建设中提升城市智能化管理水平,在工业物联网中推动制造业转型升级 。可以预见,Wi-SUN 协议将在未来的物联网发展中扮演更加重要的角色,成为 LPWAN 中不可或缺的关键部分,为构建更加智能、高效、安全的物联网世界贡献力量。
- 2025-03-21
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华普微,以射频“基因”重新定义数字隔离器
啊,这些数字隔离器是在433MHz射频芯片基础上发展出来的,这是真的吗?
在工业控制、新能源与汽车电子等领域,数字隔离器作为保障电气系统安全与稳定运行的核心电子元器件之一,正面临着性能升级与成本控制的双重挑战。而华普微,作为国内Sub-GHz射频技术先行者、芯片累计出货超10亿颗的射频专家,已成功将射频“基因”烙至电容隔离技术之中,可为行业提供更高效、可靠、灵活的数字隔离器解决方案。
目前,华普微已具备从芯片设计到封装测试的全流程自主可控能力,通过强大的射频“基因”与精密制造工艺,华普微数字隔离器不仅可实现更高的隔离电压、更强的共模瞬变抗扰度(CMTI)与更低的运行功耗,还能实现更快的数据传输速率与更低的数据传输延迟。
华普微,从射频专家到数字隔离专家
所谓数字隔离器,实际上就是在一颗芯片两侧实现的一个微型无线射频收发系统。在此系统中,射频发射端将要传输的数据信号通过OOK调制为高频脉冲信号,而后在电容电场的耦合作用下,高频脉冲信号耦合至射频接收端,并通过OOK解调为初始的数据信号,从而在电气隔离环境中完成数据信号的有效传输。
基于以上工作原理,可将数字隔离器视为一类射频芯片。而在射频芯片领域,华普微已潜心耕耘了二十余载,是国内唯一一家能同时提供包含射频信号处理和传输、信号测量、信号隔离保护等完整信号链芯片设计能力的企业。
基于成熟的射频工艺平台,华普微旗下基础数字隔离芯片、隔离接口芯片与隔离驱动芯片等产品性能已可直接媲美国际主流产品。对于华普微而言,做一款产品从来就不是在参数表上进行简单的比拼,而是对技术的深度理解与突破,我们致力于用技术创新蹚出差异化的发展道路,而非在红海市场中用价格战的镰刀削弱企业的自主创新能力。
华普微,极致性价比的数字隔离器
在集成电路行业,对于客户而言,切换供应商往往意味着重新设计电路、测试验证、承担未知风险。而华普微的数字隔离器可Pin-to-Pin完美兼容市场中的主流型号,无需改动电路设计即可实现“无缝替换”。
同时,在当今国际贸易局势愈发紧张的背景下,实现对重要电子元器件的国产化替代是增强企业供应链稳定性与安全性的必要手段。而数字隔离器作为各类高压电气系统中的“安全守护者”,推进其国产化不仅能降低对进口产品的依赖,还能更好地满足本土化的发展需求。
此外,通过特色的“预制芯片”生产方案,华普微的数字隔离芯片最短仅需3天,即可完成从客户下单到产品出货的整套生产交付流程,产品质量稳定可靠,且完全排除了因备货不足而导致客户交期延长的隐患,在全球市场中极具竞争优势。
在“内卷”时代,华普微选择了一条艰难的路:让技术创新成为破除同质化竞争的重锤。华普微数字隔离器,不是简单的市场“跟随者”,而是以射频技术重新定义数字隔离器的 “革命者”。华普微坚信,唯有将底层技术创新与客户需求深度结合,才能在激烈的市场竞争中走出特色化、差异化的发展道路。
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华普微,以射频“基因”重新定义数字隔离器
- 2025-03-18
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双频融合,智联万物,LoRa SPI模块RFM92LR新品上市!
近期,据全球物联网市场调研机构IoT Analytics公布数据显示,2025年全球物联网设备连接数预计将突破200亿,同比增长约14%,物联网技术正以稳定上升态势向工业自动化、智慧城市、智慧农业与智慧家居等领域纵深推进。在多样化的应用场景和复杂环境需求的驱动下,物联网无线通信技术的运行功耗、传输距离和频段兼容性正受到前所未有的关注。
为增加物联网通信模块的配置灵活度,消除物联网设备的“连接焦虑”,华普微重磅推出了一款自主研发的超低功耗、可兼容Sub-GHz与2.4GHz 双频段的高性能LoRa SPI收发模块——RFM92LR。该模块采用先进数模混合设计,基于独创自适应速率算法,支持LoRa、(G)FSK调制与Sigfox协议,可高效提升物联网设备的无线通信链路性能,延长物联网设备的使用寿命,并能满足不同应用程序需求和专有协议。
RFM92LR——典型应用电路
在运行功耗方面,RFM92LR可根据具体需求灵活调节发射功率(13dBm、14dBm与22dBm),发射电流低至28mA @13dBm 2.4G、30mA @14dBm Sub-1G、110mA @22dBm Sub-1G;接收电流低至6.8mA(2.4GHz模式)、8mA(Sub-GHz模式)。此外,RFM92LR的休眠电流仅为1μA,可为传感器等长续航应用场景提供有力支撑。
在频段兼容性方面,RFM92LR可工作在Sub-GHz和2.4GHz等ISM频段中,能适应不同地区和应用场景的需求,提高物联网部署的灵活性,为全球范围内的物联网部署提供了便利。
在传输速率方面,针对不同场景需求,RFM92LR 可提供灵活的数据传输速率选择(62.5kb/s-LoRa-Sub-1G、101.5kb/s-LoRa-2.4G、300kb/s-GFSK),并能合理优化网络资源,提高物联网通信系统的稳定性,进一步增强其信号的抗干扰能力。
在接收灵敏度方面,当RFM92LR的带宽为 125KHz、扩频因子为 12 时,实测接收灵敏度低至-138dBm。该特性保证了信号的可靠接收,有效解决了物联网设备在广域覆盖下信号稳定性方面的难题。
在硬件设计方面,RFM92LR内置 32MHz无源晶振,确保了时钟信号的稳定输出,为模块的正常运行提供了可靠的时钟基准。RFM92LR还采用了Sub-GHz/2.4GHz双天线接口设计,方便用户根据实际应用场景和需求,灵活选择使用 Sub-GHz 频段或 2.4GHz 频段进行通信。
展望未来,随着物联网技术的持续进步,具备多频段自适应能力的通信模块将成为构建弹性物联网络的核心载体。而华普微,作为一家在无线通信领域深耕细作了二十余载的物联网系统级服务品牌厂商,将持续专注与无线通信芯片的底层架构创新,携手行业伙伴推动LoRa生态茁壮发展,为传统行业数字化转型提供高效、自主可控的无线通信解决方案。
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双频融合,智联万物,LoRa SPI模块RFM92LR新品上市!
- 2025-03-14
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从单品互联到全屋智能:BLE协议如何引爆下一代家居交互革命
万物互联时代,全屋智能正从概念走向现实,而蓝牙低功耗(BLE)技术凭借独特优势,已成为构建智慧家庭生态的核心驱动力之一。作为一项成熟且持续创新的无线通信协议,BLE技术不仅以“低功耗”定义行业标准,更凭借Mesh组网能力打破场景疆界,为智能家居设备提供了灵活、可靠、可扩展的解决方案,有力推动了全屋智能的落地应用。
据中商产业研究院整理数据显示,2023年我国智能家居市场规模为7257亿元,预计到2024年将达7848亿元,到2025年将达到8526亿元,同比增长率约为10%。随着未来新房建设和老房改造的需求增多,以及物联网、云计算、人工智能等技术的更新迭代,智能家居市场将呈上升态势持续发展,市场渗透率亦有望逐步提高,市场潜力巨大。
BLE 技术,推动智能家居发展的 “重要引擎”
BLE技术在继承传统蓝牙功能的同时,将功耗大幅降低,是专为传感器、智能门锁、温控器等对功耗要求苛刻、数据传输量小、需要长期稳定运行的小型终端设备而设计。其可通过优化的协议栈设计、LE Power Control(功率控制)功能与休眠算法等能力,大幅提升这些小型终端设备在电池供电条件下的使用寿命,是各种小型智能家居设备理想的无线连接解决方案。
BLE设备工作在2.4GHz的ISM频段,该频段共划分了40个信道(信道带宽为2MHz)。其中,3 个Advertising信道(37、38、39)用于设备的发现和连接请求等操作,37 个Data信道用于数据传输。
BLE设备可以周期性地通过Advertising信道发送广播数据包,其他设备则可通过扫描操作监听广播数据包以发现可连接的 BLE 设备。例如:当一个BLE设备发现另一个BLE设备并希望建立连接时,它会发送连接请求,如果目标设备接受请求,双方就会建立起一个点对点的连接。连接建立后,设备之间可以进行数据的双向传输,从而实现各种智能控制功能。
BLE技术采用了快速连接和断开机制,BLE设备在大部分时间可处于休眠状态,仅在需要传输数据时才被短暂激活,如智能手表与手机连接后,平时可处于低功耗监听模式,有数据交互时才唤醒工作,大大降低了能耗。
此外,BLE技术还具有成熟的开发工具和软件协议栈,开发者可利用丰富的开源资源和示例代码,缩短开发周期,降低开发成本与技术门槛。同时,BLE技术还采用了先进的纠错和重传机制,在有干扰的环境中也能保证数据传输的准确性,如在信道拥挤的环境中,BLE设备仍能准确传输数据。
BLE Mesh技术,推动单品互联到全屋智能
随着智能家居市场的持续发展,蓝牙设备进行一对一、一对多的数据通信已逐渐难以满足众多智能家居设备互联互通的连接需求,而蓝牙低功耗网状网络(BLE Mesh)技术支持多对多网络拓扑(类似网状结构),多个蓝牙设备可以互相发送消息并可作为中继点将消息转发到网络中的其他设备,从而扩展了网络的覆盖范围,让智能家居设备之间可以自由交流、协同工作,是推动单品互联到全屋智能的重要技术驱动力之一。
BLE Mesh网络协议栈 图源:SIG
BLE Mesh技术是建立在BLE协议基础上的一种通信协议,旨在为BLE设备创建一个多节点、多跳的网状网络,使设备之间能够进行高效、可靠的通信。其利用了蓝牙技术广泛的市场接受度和低功耗特性,将蓝牙的应用场景从传统的一对一或一对多连接扩展到了大规模的设备网络。
接入BLE Mesh网络中的所有设备都可以被称为节点,而所有节点都能够在Mesh网络中发送并接收消息。此外,一些节点(如传感器)的电池有可能会被耗尽,而其他节点(如照明设备、制造机械和安防摄像机)则会通过主电网来获取电力,不同节点的处理能力会存在差异,因此不同节点在mesh网络中可扮演不同的角色,主要表现出上表的四个节点特征(Features)。
BLE mesh网络拓扑结构简示图
如上图所示,当BLE节点1(手机、平板)需要向低功耗节点1(传感器)传输信息时,会通过GATT Bearer向中继节点2发送信息,中继节点则通过ADV Bearer在广播信道转发BLE节点1(手机、平板)的信息,而朋友节点1、普通节点3和中继节点2都在其无线信号覆盖范围内并接收到消息,朋友节点1作为低功耗节点1(传感器)的好友会储存接收到的信息,而低功耗节点1(传感器)会在唤醒后查询朋友节点1的储存信息来取得BLE节点1(手机、平板)发送给它的消息并做相应的处理。
在万物互联的时代发展背景下,各种传感器、温控器与湿度计等小型终端已被广泛嵌入至智能家居系统之中,它们依靠电池供电且需要长时间稳定的运行,还必须周期性地向控制中心汇报监测信息,而BLE Mesh 技术凭借网状网络架构、低功耗特性与低成本优势,完美契合大量低功耗设备的互联需求,可为智能家居系统的高效运作提供坚实支撑。
值得一提的是,当BLE Mesh技术为全屋智能成功搭建起设备互通的网络骨架时,如何将各种家居设备完美接入网络中就成为了行业关注的焦点,而这则需要底层BLE芯片在通信性能、功耗控制与功能集成等维度上通过设计实现。
例如,CMT4531就是一款超低功耗物联网蓝牙无线通信芯片,搭载 32 位 ARM®Cortex™-M0 内核,最高工作主频64MHz,配备48KB SRAM与256KB FLASH,具有超低功耗、高性能和无线多模的特点,支持无线数据透传功能、全双工双向通讯,最低波特率9600bps。
CMT4531 产品框图
CMT4531 支持BLE高速数据吞吐,包括BLE 2Mbps PHY协议与长度扩展功能;同时,CMT4531还可完全支持BLE Mesh协议下的Friend、LowPower、Proxy、Relay等多种节点特性,是打造智能家居BLE Mesh网络的理想选择之一。
展望未来,随着技术的不断进步和创新,BLE 技术在智能家居中的应用前景将更加广阔。它将不断拓展新的应用场景,与其他前沿技术深度融合,为智能家居的发展注入源源不断的动力,引领我们迈向更加智能、美好的未来生活。
- 2025-03-12
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数字隔离器,如何提升储能系统的安全与效能?
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数字隔离器,如何提升储能系统的安全与效能?
随着全球对光伏、风电等可再生能源需求的持续增长,在全球能源转型的浪潮中,储能技术凭借着可平衡能源供需、提高能源利用效率等优势,已成为实现 “双碳” 目标的核心支撑。据国家能源局公布数据显示,截至2024年底,我国新型储能装机规模突破7000万千瓦,约为“十三五”末的20倍,比2023年底增长超过130%,市场前景持续向好。
目前,储能系统正朝着高电压(1500V+)与长寿命(≥10 年)等方向稳步演进,然而,愈发高压化、复杂化的储能系统亦面临着严峻的安全挑战。例如,储能电池组与控制电路的直接连接可能导致高压串扰,威胁设备安全与人身健康;复杂电磁环境下,信号失真或误码率升高影响储能系统控制精度。
而数字隔离器,作为一种需要通过多种安全标准的电子元器件,是各种高压电气系统中不可或缺的安全保障。在储能系统中,数字隔离器主要通过电气隔离的方式消除高、低压系统之间的干扰因素,并可为串口通信提供无电气连接的数据传输环境,是能源管理的“安全桥梁”。
数字隔离器,为储能系统“保驾护航”
以市场主流的电容耦合数字隔离器为例,在其芯片内部,输入信号被转换为高频的脉冲信号,这些脉冲信号通过电容的电场耦合作用,跨越隔离屏障传输到输出端。在输出端,再将接收到的脉冲信号还原为原始的数字信号,从而实现了信号在不同电位的电路之间的安全传输,同时为两侧电路提供稳定的电气隔离环境,可避免各种潜在的电气问题。
储能系统主要由电池组、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)、储能变流器(PCS)以及其他电气设备构成。电池组是储能系统最主要的构成部分;电池管理系统(BMS)主要负责电池的监测、评估、保护以及均衡等;能量管理系统(EMS)负责数据采集、网络监控和能量调度等;储能变流器(PCS)可以控制储能电池组的充电和放电过程,进行交直流的变换。
储能系统结构简示图
· 电池管理系统(BMS)中,数字隔离器主要用于在采集电池组状态信息时,隔绝环境中所存在的电磁干扰和电气噪声,避免测量信号失真现象的发生,使BMS能实时准确地掌握电池状态;同时,在电池组的充电放电过程中,数字隔离器主要用于隔离高压的电池回路和低压的控制电路,防止高压对控制电路造成损坏,造成安全隐患;此外,在BMS执行故障诊断任务时,数字隔离器可以在故障处理过程中,防止故障扩散到其他电路部分,同时确保诊断信号能够准确传输给 BMS 的处理器,以便快速定位和解决故障。
· 能量管理系统(EMS)中,在向 BMS、PCS 等节点传输充放电功率调节、工作模式切换等控制指令时,数字隔离器主要用于确保这些指令在传输过程中不被干扰或失真,使执行设备能准确按照 EMS 的要求进行操作;同时,在与电力监控系统进行通信时,数字隔离器能够有效地隔离通信线路上的共模干扰和浪涌电压,保护通信设备免受损坏,确保通信的顺畅和稳定。
· 储能变流器(PCS)中,数字隔离器主要用于对控制电路与功率电路进行有效的电气隔离,防止功率电路中的高电压、大电流脉冲干扰控制信号,确保控制电路的稳定运行;同时,数字隔离器还可以对控制信号进行整形和滤波,提高信号的质量和抗干扰能力,从而实现电力转换系统的精确控制和高效运行。
数字隔离器,为储能系统“提质增效”
以数字隔离器在电池管理系统(BMS)中的应用方案为例,其不仅可为高低压回路提供高达5 kVrms 的隔离电压,还可防止数据总线或其他电路上的噪声电流进入本地接地或者干扰及损坏敏感电路。同时,数字隔离器还能够以较低的功耗实现高电磁抗扰度和低辐射。
数字隔离器在电池管理系统中的应用简示图
如上图所示,华普微自主研发的CMT812x、CMT804x等基础数字隔离器可用于隔离高压电路和低压电路,有效保护储能系统的核心部件(如电池组、MCU等),提高整体系统的安全性。
CMT1042、CMT83085/6等隔离接口芯片可用于确保储能系统内部各个组件之间(如BMS、PCS和电力监控系统)的信息交换能力、指令传输能力,避免数据在传输过程中受到干扰。
此外,还有CMT1300、CMT1311等隔离运放芯片可用于监测获取储能系统中电池组件电压、电流与温度等状态信息,从而实现储能系统能量的高效管理,延长设备使用寿命并提升运行效率。
CMT8602x、CMT8603x等隔离驱动芯片可用于驱动储能系统中的核心器件-变流器(PCS),进而控制储能系统的充电和放电过程,实现交直流的双向变换。
展望未来,在全球能源转型的大背景下,储能行业作为实现清洁能源高效利用和稳定供应的关键领域,其市场规模将持续扩大 。而数字隔离器作为保障储能系统安全与稳定运行的关键元件,随着技术的不断创新、市场需求的持续增长以及国产化替代进程的加速,其将在储能系统中发挥更加重要的作用,为构建清洁低碳、安全高效的新型能源体系做出更大的贡献。
- 2025-03-07
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Sub-GHz射频技术,缔造万物互联的“通信基石”
Sub-GHz,即工作频段低于1GHz的无线通信技术,常见频段有315MHz、433MHz、868MHz与915MHz等。其可借助无线电波在自由空间传播的特性,把数据调制到射频载波上进行传输,达成物联网设备间的无线通信,是物联网设备实现高效、稳定、无缝交互的“通信基石”。
典型射频信号(无线电波)收发电路简示
在工业自动化、智慧城市、智慧农业与智能家居等物联网领域中,LoRa、Wi-SUN、Z-Wave、Sigfox等工业级通信协议大多运行在Sub-GHz频段。而正是通过Sub-GHz射频技术,传感器、物联网设备、控制中心与云端之间的数据信息才得以无缝互联,实现远程操控与智能化管理。
Sub-GHz 射频技术,如何构筑高效的物联网络
Sub-GHz与工作在2.4GHz频段的Wi-Fi、蓝牙等无线通信技术相比,可实现更低的运行功耗、更远的传输距离、更多的设备接入节点和更为稳定的通信质量,尤其适合应用在低数据速率、通信频次低且依靠电池供电的物联网设备之中。
运行功耗方面,由于Sub-GHz频段下的通信频率相对较低,因此在相同通信距离下,低速传输时所需功率更小,可实现更低的运行功耗,这意味着使用Sub-GHz射频技术进行组网通信的物联网设备能极大地延长电池的使用寿命。以智能门锁为例,如若使用2.4GHz频段等高功耗的通信技术,通常数月内就得更换电池,而采用 Sub-GHz 射频技术的智能门锁,可维持一年甚至更长时间都无需更换电池,极大地提高了用户的体验感。
传输距离方面,由于Sub-GHz频段下的通信频率相对较低,而无线电波的传播特性是频率越低,波长越长,越容易穿过墙壁、植被等障碍物,因此其信号传播距离更远。此外,Sub-GHz射频技术还可通过中继器进行多跳通信,进一步延长通信距离,在传统信号难以覆盖的区域也可进行无缝通信,轻松实现室内数百米、室外数公里的通信范围。
设备节点方面,由于Sub-GHz频段下的通信频率相对较低,通信覆盖范围较大,故其凭借更广的覆盖范围可容纳大量的网络节点。同时,如 LoRa、Wi-SUN等工作在Sub-GHz频段下的通信协议支持星型、网状等多种网络拓扑结构,能够实现设备之间的多跳通信,支持海量低功耗、低速率的设备以自组织、自愈合的方式组成大规模的网络。
通信质量方面,由于Sub-GHz频段下的通信频率相对较低,现有应用较少,可以窄频带模式运行,且还可配置跳频技术,极大地增强了信号的抗干扰能力。同时,与常用的 2.4GHz 频段相比,Sub-GHz 频段的使用相对不那么拥挤,该频段的 ISM 频段大多用于低占空比链路,设备部署密度较低,信号之间相互干扰的概率较低,从而为通信提供了更纯净的环境,保障了通信质量。
值得一提的是,在组网成本方面,由于Sub-GHz射频技术相对成熟,因此其研发和生产成本也相对较低。同时,在众多物联网的组网场景之中,使用Sub-GHz射频技术可无需依赖通信基站等基础设施,还可减少对中继器的使用数量,从而降低了整体的物联网系统通信组网成本 。
Sub-GHz射频技术,精准赋能LPWAN
由于Sub-GHz射频技术具备使用功耗低、传输距离远、通信质量稳定、使用成本较低与能够支持大量设备节点等诸多组网优势,故其已成为物联网领域中构建LPWAN的主流选择(LPWAN 是一种使用低比特率进行长距离通讯的低功耗广域无线网络,可实现大规模物联网设备间的高效连接与数据传输)。
例如,RFM300就是一款高性能的Sub-GHz无线收发模块,工作在433MHz、868MHz与915MHz等多个ISM频段中,采用先进数模混合设计,基于自主创新开发平台,支持FSK、GFSK与OOK等多种调制技术,可灵活适应不同的应用场景和通信协议,并实现超远距离的通信和超广阔的信号覆盖范围。
RFM300典型应用电路简示图
RFM300产品特性:
最大链路预算达140dB
接收电流低至7mA
输出功率:RFM300H型号为+20 dBm,RFM300型号为+13 dBm
可编程比特率:FSK模式下最高300 kbps,OOK模式下最高40 kbps
高灵敏度:最低可达-120dBm
支持FSK(频移键控)、GFSK(高斯频移键控)及OOK(开关键控)调制方式
表贴封装(SMD),尺寸16x16x1.8mm
RFM300应用场景:
抄表系统
无线数据采集
汽车安防系统
家庭自动化及安防系统
展望未来,随着物联网应用场景的不断拓展和深化,Sub-GHz 射频产品的市场需求必将持续增长,Sub-GHz射频技术亦将在更多领域发挥重要作用,为我们的生活带来更加便捷、智能和绿色的体验。
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Sub-GHz射频技术,缔造万物互联的“通信基石”
- 2025-03-03
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如何高效提升驱动电路的电能转换效率?
本帖最后由 华普微HOPERF 于 2025-3-6 09:28 编辑
在现代各种复杂的工业电路中,栅极驱动芯片虽不常被大众提及,却扮演着至关重要的角色。栅极驱动芯片是低压控制器和高压电路之间的缓冲电路,主要用于放大控制器的控制信号,从而令功率器件实现更快速高效的导通和关断,是保障电子设备稳定、高效运行的核心元件之一。
驱动芯片的类型(按结构划分)
电力电子应用基于功率器件技术,而无论是MOSFET、IGBT,还是SiC MOSFET等功率器件都需要相应的栅极驱动芯片(Gate Driver IC)。对于工程师而言,选择一款合适的驱动芯片不仅可以简化相应电气系统的设计复杂度,还可以为项目开发节省时间,令其事半功倍。
栅极驱动芯片,电气系统中的核心助力
在光伏逆变器、储能整流器、新能源汽车与白色家电等领域中,栅极驱动芯片可向功率器件的栅极提供精确的驱动信号。以MOSFET为例,当栅极驱动芯片输出高电平时,会在MOSFET的栅极和源极之间建立起电场,使得MOSFET的沟道导通,从而允许电流从漏极流向源极;当输出低电平时,电场消失,沟道关闭,电流截止。这种精确的开关控制,能够实现对电路中电流通断的精准管理。
典型MOSFET管的结构简示图
此外,栅极驱动芯片还可以调节功率器件的开关速度。在高频应用场景中,如开关电源的频率达到几百甚至上千赫兹时,实现快速的开关速度不仅能够提高电源的转换效率,还能减少能量在开关过程中的损耗。同时,通过合理控制开关速度,还可以降低功率器件在开关过程中产生的电磁干扰(EMI),提高系统的稳定性和可靠性。
在传统电机的控制链路方案中,由于MCU/DSP等控制芯片输出的信号功率较小,无法直接驱动功率较大的功率器件。而栅极驱动芯片具有功率放大的功能,它可以将控制芯片输出的微弱信号进行放大,为功率器件的栅极提供足够的驱动电流和电压,确保功率器件能够正常工作。同时,栅极驱动芯片还可以对输入的控制信号进行滤波、整形等调理操作,去除信号中的噪声和毛刺,使驱动信号更加稳定和精确。
传统电机的控制链路方案简示图
值得一提的是,栅极驱动芯片通常还具有过流、过热、过压与欠压保护等功能,能够实时监测功率器件的电流、温度与电压,当这些参数超过设定的安全阈值时,栅极驱动芯片会迅速采取降频、关断等措施,以保护功率器件,确保相应电气系统的稳定运行。
栅极驱动芯片,市场前景持续向好
据QYResearch公布数据分析,2024 年全球栅极驱动芯片市场规模预计达到12.35亿美元,而预计到 2031年,全球栅极驱动芯片市场规模将攀升至17.42亿美元,栅极驱动芯片的市场前景持续向好。
为捉住市场机遇,同时响应国家对关键元器件自主可控的号召,大力发展新质生产力,华普微将凭借着在物联网领域的技术积淀,以及对工业自动化、智能化与数字化需求的深刻理解,精准切入栅极驱动芯片赛道。
例如,HPD2606X就是华普微近期推出的一款高压、高速功率MOSFET和IGBT驱动器。该器件采用了专有的HVIC(高压集成电路)技术及抗闩锁CMOS工艺,具有稳定的电路结构。其逻辑输入兼容标准CMOS或LSTTL电平信号,最低可支持3.3V逻辑电压。输出驱动级配置了高脉冲电流缓冲器,可有效抑制驱动信号间的交叉导通。此外,通过浮置通道设计,该器件可支持最高600V工作电压的高边配置,用于驱动N沟道功率MOSFET或IGBT器件。
HPD2606X典型应用电路简示图
当前,半桥驱动器HPD2606X已可广泛应用在家用空调、冰箱、洗衣机、烘干机、吸尘器、抽油烟机、风扇等白色家电领域与电动工具、无人机等工业场合中。展望未来,随着相关设备从“自动”走向“智能”,以及能源转换从“粗放”走向“精准”,栅极驱动芯片的重要性将日渐凸显。
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压力传感器,工业自动化中的关键“感知器官”
- 2025-02-28
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华普微高性能、远距离SoC无线收发模块RFM25A12
本帖最后由 华普微HOPERF 于 2025-2-28 17:32 编辑
在物联网领域中,无线射频技术作为设备间通信的核心手段,已深度渗透工业自动化、智慧城市及智能家居等多元场景。然而,随着物联网设备接入规模的不断扩大,如何降低运维成本,提升通信数据的传输速度和响应时间,实现更广泛、更稳定的覆盖已成为当前亟待解决的系统性难题。
SoC无线收发模块-RFM25A12
在此背景下,华普微创新推出了一款高性能、远距离与高性价比的Sub-GHz无线SoC收发模块RFM25A12,旨在提升射频性能以满足行业中日益增长与复杂的设备互联需求。值得一提的是,RFM25A12还支持Wi-SUN协议,可为超大规模的户外I/OT网络提供通信基础,降低组网投入,是用于计量、照明和配电自动化的1 GHz以下Wi-SUN的理想解决方案。
RFM25A12 射频收发模块:核心性能大揭秘
RFM25A12工作在470MHz、868MHz与915MHz等多种工作频率下,模块最大射功率为16dBm,接收灵敏度可低至-110dBm,可轻松穿透各种建筑与植被,满足多数物联网场景对于远距离和高稳定性的通信需求。同时,RFM25A12还支持 Wi-SUN MR OFDM MCS 0-6、 802.15.4 SUN MR O-QPSK,带 DSSS、Wi-SUN FSK、 2(G)FSK与 (G)MSK等多种调制方式,能够灵活适配不同的网络架构和应用场景。
RFM25A12 典型应用电路
RFM25A12在EM2深度睡眠模式下,睡眠电流仅为 5uA,功耗极低。RFM25A12的发射电流为65mA @16dBm 915MHz、66mA @16dBm 868MHz、70mA @16dBm 470MHz,接收电流为10mA,可极大地提升物联网设备的电池使用寿命,降低智能表计、传感器等设备的维护频率。
RFM25A12工作在Sub-GHz 频段中,可免受Wi-Fi、蓝牙等2.4GHz频率的干扰,具有天然的抗干扰优势,能准确地传输设备状态信息、控制指令等数据。RFM25A12采用高度集成的模块化设计,极大地简化了系统设计中所需的外围物料,并提供了多个通用I/O,方便用户根据自身需求进行二次开发。
此外,RFM25A12还具备着 1.8V~3.8V的宽电压工作范围,以及-40℃~ 85℃的工作温度范围,并内置了π型匹配电路,简化了天线设计,降低了用户的开发门槛。
精准赋能:多核心场景解决方案
在现代电力系统中,智能电表作为电力数据采集的关键终端,对于实现电力系统的高效化与智能化管理起着至关重要的作用。为了实现对电力数据的精准采集和高效管理,智能电表的远程抄表和实时数据监控功能需要稳定、可靠的通信技术作为支撑。
RFM25A12 射频收发模块支持多种工业级通信协议,如Wi-SUN、802.15.4等,可确保数据在传输过程中的准确性和完整性,有效避免了数据丢失和误码的情况,且其工作在 Sub-GHz 频段,具有天然的远距离通信能力和抗干扰性能,能够在复杂的环境中实现智能电表与数据采集中心之间的稳定通信。
在街道照明系统中,构建大规模的物联网路灯网络具有重要意义:一方面可为人们的夜间出行提供安全保障,另一方面能提升城市的形象与品质。为实现对每一盏路灯的精准控制,减少能耗与维护成本,这种大规模的路灯网络需要采用一种低成本、高可靠的组网方案。
RFM25A12 射频收发模块支持多种工业级通信协议,如Wi-SUN、802.15.4等,其采用模块化部署方式,可轻松实现对每一盏路灯的亮度调节。且其还可以根据不同时间节点,天气状况与交通流量,自动调节路灯的亮度,既满足基本照明需求,又能有效降低能耗。
在工业生产过程中,大量的传感器、执行器等设备需要进行实时的数据交互和远程控制,以实现生产过程的自动化、智能化管理。然而,工业环境复杂多变,对通信技术的可靠性、稳定性和适应性提出了极高的要求。
RFM25A12 射频收发模块支持多种工业级通信协议,如Wi-SUN、802.15.4等,还采用了先进的抗干扰调制技术,能在高温、强电磁干扰等恶劣环境下,准确地传输设备状态数据和控制指令,确保各种工业生产线的高效运行。
展望未来,随着物联网产业的持续发展,它将推动更多传统产业迈向智能化转型,创造出更多高效、节能、便捷的应用场景。而华普微的愿景是通过 RFM25A12 等一系列高性能的射频产品,赋能全球能源、城市、工业的智能化转型,成为客户首选的 “无线连接伙伴”。
- 2025-02-27
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为什么说Matter是智能家居厂商的“通关密码”?
Matter 协议,原名 CHIP(Connected Home over IP),是由苹果、谷歌、亚马逊和三星等科技巨头联合ZigBee联盟(现连接标准联盟CSA)共同推出的一套基于IP协议的智能家居连接标准,旨在打破智能家居设备之间的 “语言障碍”,实现真正的互联互通。
然而,目标与现实之间总有落差,前期阶段的Matter 协议由于设备支持类型有限、设备生态协同滞后以及设备通信协议割裂等原因,并未能彻底消除智能家居中的“设备孤岛”现象,但随着2025年的到来,这些现象都将得到完美的解决。
近期,连接标准联盟、Thread Group与Wi-Fi联盟三方在一次共同采访中透露了对于Matter协议的改进计划。三方将聚焦家庭路由器功能升级(如嵌入Thread支持、解决多播问题)、推动Thread 1.4部署及优化Matter协议性能,旨在提升设备兼容性与用户体验。
2025 未来已来,Matter将再次加速智能家居“大一统”
现阶段,虽然苹果、谷歌、亚马逊和三星等巨头在支持Matter设备类型上还没有与技术规范的更新同步,但随着时间的推移与巨头们对Matter支持力度的不断拔高,这些设备支持类型有限与设备生态协同滞后等现象将会逐渐消除。
连接标准联盟总裁兼CEO Tobin Richardson在采访中坦言:“2025年对Matter而言将是至关重要的一年。我们今年的目标不是增加100种新型设备,而是要确保产品的可靠性,让一切都能顺畅运行。”
此外,在Matter1.4标准版本中,随着Matter的HRAP计划 (家庭路由器和接入点)的推进,一旦接入点开始原生支持边缘路由器功能,那么大多数人家里都将具备Thread功能,WiFi设备与Thread设备之间的通信协议割裂现象将被底层基础设施自动弥合。
未来,用户将逐渐感知不到Thread与Wi-Fi的差异,只需购买带有Matter标志的产品,即可确保跨品牌、跨生态的互操作性——正如今天的消费者无需关心手机用的是4G还是5G,只需享受流畅网络。而品牌方的角色也将从“技术兜售者”转变为“体验提供者”。
Wi-Fi联盟总裁兼CEO Kevin Robinson在采访中强调:“消费者将会寻找带有Matter标志的产品。品牌信誉将比协议更能决定购买决策。当你的路由器同时支持两种协议时,技术选择就成了厂商的后台事务。”
连接标准联盟方面预计,随着底层技术的加速成熟与持续推广,用户将可以无缝地使用以及控制哪些跨协议进行通信的设备,而智能家居的设备制造厂商也将能更灵活地选择设备的通信适配方案。
Matter协议,让家居设备只说“同一种语言”!
从技术层面讲,Matter 是基于 IPv6的连接 协议,兼容 Wi-Fi、Thread和以太网等多种底层网络技术,可让不同品牌、不同协议以及不同生态平台下的智能家居设备使用“同一种语言”进行无缝的交互。
例如,某用户家中的智能灯具和智能音箱是来自不同的生态品牌,且其使用的是Wi-Fi和Thread两种不同的底层网络技术,但只要它们都支持 Matter 协议,就可以通过语音指令通知智能音箱去控制智能灯具的亮度与色温,实现无缝的互操作体验。
此外,Matter 协议还可助力智能家居设备厂商降低开发成本,减少“重复造轮子”现象,令其不再需要同时维护多个生态系统、通过多个认证与开发多套软件,仅用一套Matter标准就可以满足用户的连接和智能控制需求。
同时,支持 Matter 协议的智能家居使用的是一致且低延时的本地连接,在互联网断网时仍能工作,具备极高的稳定性,且其在入网前还需经过身份验证,传输数据要经过加密,具备极高的安全性与私密性。
在Matter 协议愈发强大的生态兼容力下,智能家居行业内的“大一统”将会成为一个不可逆的发展趋势,而对于智能家居设备厂商而言,提前抢跑Matter 赛道,用高性价比方案实现快速铺货才是避免被市场快速发展所淘汰的最佳选择。
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为什么说Matter是智能家居厂商的“通关密码”?
- 2025-02-26
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国产“芯”优势,数字隔离器如何赋能中国充电桩产业
近年来,在能源转型的战略驱动下,我国新能源汽车的保有量持续攀升,并直接推动了充电桩市场的快速增长。据中国充电联盟(EVCIPA)统计数据显示,2024全年,我国充电基础设施增量为422.2万台,新能源汽车国内销量1158.2万辆,充电基础设施与新能源汽车继续保持快速增长,桩车增量比约为1:2.7[1]。此外,截至2024年底,我国充电基础设施累计数量为1281.8万台,同比上升49.1%[1],市场前景一片繁荣。
然而,随着国际贸易壁垒高企与国内内卷态势加剧,在此繁荣的市场中,充电桩厂商们亦面临着新的挑战。为提升产品竞争力,充电桩厂商亟需通过降本增效来应对市场竞争压力,同时还需加大对国产元器件的应用比例,以增强供应链的稳定性和安全性。例如,数字隔离器作为充电桩中的“安全守护者”,推进其国产化不仅能够降低对进口元器件的依赖,还能更好地满足本土化需求,为行业的可持续发展提供有力支撑。
充电桩不可或缺的安全需求:数字隔离器
在汽车充电桩的电气系统中,数字隔离器是确保充电桩在各种复杂电气环境和恶劣工况下安全、稳定运行的核心元器件之一,其主要负责将不同电压等级的电路隔离,以防止强电电路对弱电电路造成干扰和损坏,并保障弱电电路的控制信号能准确地传输至强电电路中。
· 电气隔离方面,充电桩工作时,内部的充电模块会产生高电压与大电流,若这些强电信号直接接触到负责控制和通信的弱电电路,则极易导致芯片烧毁,致使充电桩失去正常工作的能力。而数字隔离器凭借着二氧化硅(SiO2)与聚酰亚胺(PI)等具备极高电阻率和介电性能的绝缘材料,拥有着极高的隔离电压,可实现有效的电气隔离,避免充电桩系统瘫痪引发电气火灾等严重后果。
· 信号传输方面,充电桩工作时,内部的充电模块需要与控制模块进行高精度、高速度的信号交互,以实时监测充电过程中的电流、电压以及温度等参数,使控制系统能够及时根据充电状态调整充电策略,实现高效、安全的充电过程。而数字隔离器凭借其出色的抗干扰能力,能在此过程中保证数据信号在不同电路之间稳定传输,避免因信号失真和电磁干扰引发电气安全事故。
数字隔离器在充电桩中的应用方案简示图
例如,在上图所示的应用方案中,CMT860XX隔离驱动芯片是保障低压控制电路稳定、安全地控制高压功率电路的核心元器件,其不仅可支持高达5.75kV的隔离电压,还可高效抑制共模噪声(CMTI>150 kV/us),避免电磁干扰(EMI)导致控制信号失真。此外,CMT860XX还具备着4A峰值拉电流,6A峰值灌电流输出的能力,可高效控制开关器件(如IGBT、SiC MOSFET),实现高效功率因数校正,并抑制米勒效应导致的误开通现象。
CMT812X、CMT804X系列基础数字隔离芯片支持高达5kV的隔离耐压与150Mbps的最大速率,可确保通信模块能准确地传输数据信息,其不仅可用于隔离两个电源控制模块DSP之间的电气连接,还可用于隔离电源控制模块DSP与人机交互控制与计费单元之间以及电源控制模块DSP与汽车BMS系统之间的电气连接,并确保这些模块之间能实现准确、实时的通信和交互。
CMT1300、CMT1311等隔离运放芯片通常应用在充电桩中的PFC电路和DC-DC电路中,以阻断高压母线与低压控制电路(MCU/DSP)的直接连接,防止触电风险及设备损坏,并同时将高压母线的电流信号精准转换为低压控制电路(MCU/DSP)可处理的数据信号,满足环路控制需求,确保充电桩系统的稳定运行。
展望未来,随着充电桩市场需求的持续扩大和国产数字隔离器技术的不断进步,国产数字隔离器在中国充电桩产业链中的应用前景将更加广阔。国产数字隔离器不仅在性能上逐步媲美甚至超越国际品牌,更在成本控制和供应链稳定性上展现出显著优势,这不仅有助于我国充电桩厂商在激烈的市场竞争中脱颖而出,也为我国新能源汽车产业的自主创新和可持续发展提供了坚实的技术支撑,推动整个行业向更高水平迈进。
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[1]参考数据来源:中国充电联盟,2024年全国电动汽车充换电基础设施运行情况https://mp.weixin.qq.com/s/WYrM2YdywHRaZR79Ku6dZw
- 2025-02-19
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超声波流量传感器,流体计量行业中的新风向
在工业发展的长河中,流体计量一直都是生产运营中极为关键的环节,精准地把控着生产的节奏与质量。然而,随着工业自动化与智能化程度的不断加深,传统流量传感器因机械部件的持续磨损、频繁的维护需求以及较差的环境适应性等问题,不仅影响着测量精度与生产效率,还增加了设备故障的风险。这些问题致使传统流量传感器难以契合现代工业对于高精度、智能化监测的严格要求,其局限性日益凸显。
现阶段,工业领域中急需一种新的流体计量解决方案,以满足高精度、非侵入式以及智能化监测的需求。而作为流体计量行业的创新成果,超声波流量传感器就凭借着先进的技术手段打破了传统流量传感器的测量局限性,为流体计量提供了更为高效、智能、可靠的流体计量解决方案。
什么是超声波流量传感器?
资料显示,超声波流量传感器是一种基于超声波技术的流量测量仪器 ,它巧妙地利用超声波在流体中的传播特性来实现对流量的精确测量。其工作原理主要基于传播速度差法与多普勒法。在传播速度差法中,又细分直接时差法、时差法、相位差法、频差法等,这些方法的核心都在于通过精准测量超声波脉冲在顺流和逆流传播时速度的差异,从而巧妙地推算出流体的流速,进而得出流量数据。而多普勒法则是利用声学多普勒原理,当超声波遇到流体中运动的颗粒或气泡时,会产生多普勒频移,通过捕捉和分析这一频移,就能确定流体的流量。
一种典型超声波流量传感器的测量方案
超声波流量传感器的结构设计精巧而复杂,主要由超声波换能器、电子线路以及流量显示和累积系统三大部分构成,其中:
超声波换能器可将电能与超声波能量进行相互转换。在进行测量时,发射换能器把电能转化为超声波能量,并将其精准地发射到被测流体中;而接收换能器则负责捕捉从流体中反射回来的超声波信号,宛如在茫茫大海中捕捉微弱的信号波。
电子线路能对接收换能器传来的信号进行放大、处理和分析,将复杂的超声波信号转化为易于理解和处理的电信号。
流量显示和累积系统则能将电子线路处理后的信号以直观的数字或图表形式呈现出来,让操作人员能够一目了然地获取流量数据,同时还能对流量进行累计计算,方便统计和管理。
基于以上测量原理及其结构设计,超声波流量传感器不仅安装便捷,拥有着极高的测量精度与量程范围,还可实现非接触式的测量方式,具有广泛的适用性。此外,超声波流量传感器还具备着智能化和数字化的特点,使其可以与物联网(IoT)技术相结合,实现远程监控和数据实时传输 。
精准测量新时代,超声波流量传感器如何赋能流体计量行业
在燃气领域中,超声波流量传感器可精准测量各种燃气管网(天然气、煤气、液化石油气等)的输送流量,且由于其具备着非接触式测量的特性,因此避免了与燃气直接接触所产生的腐蚀与磨损等问题,极大地提升了设备的使用寿命和稳定性。
同时,高精度的测量性能也确保了燃气贸易结算的公平公正,为燃气供应商和用户提供了可靠的数据依据。而且,在燃气泄漏监测等安全保障方面,超声波流量传感器也能通过实时监测流量的异常变化,及时发现潜在的泄漏风险,为保障燃气系统的安全稳定运行保驾护航。
在水处理行业中,超声波流量传感器可精准测量自来水、污水与循环水等液体的实时流量,是应对各种复杂水体环境的利器,能为水资源合理利用及治理提供精确的数据支持。
在自来水厂,通过安装超声波流量传感器,可以实时监测自来水的流量,合理调配水资源,确保城市供水的稳定和充足。在污水处理厂,超声波流量传感器可以精确测量污水的流量,为污水处理工艺提供关键数据,帮助工作人员根据污水流量的变化调整处理工艺,提高污水处理效率,减少污水对环境的污染。在工业循环水系统中,超声波流量传感器可以监测循环水的流量,实现对循环水系统的优化控制,提高水资源的利用率,降低生产成本。
此外,超声波流量传感器还可用于食品和饮料工业、制药行业与血液透析设备等需求超高精度流量控制的特殊领域中。在食品与饮料工业的生产过程中,超声波流量传感器可实时监测液体原料的流量,为生产过程提供准确的数据支持,保证产品质量的一致性。在制药行业的生产过程中,超声波流量传感器可监测从药液的输送到反应器的控制过程,以精准控制各种药液的流量,确保药品的质量和疗效。在血液透析设备中,超声波流量传感器可以精确测量血液和透析液的流量,确保透析过程的安全和有效。
HOPERF,超声波流量传感器解决方案即将上市
华普微,作为一家在高精度传感器领域潜心耕耘了二十余年的物联网系统级服务品牌厂商,基于对超声波流量传感器领域前景的精准判断,正准备在近期推出其自主研发的超声波流量传感器解决方案。
“精准测量,始于毫厘,成就未来 ——华普微希望与您携手,用技术重新定义流体的每一刻流动。”让我们共同期待超声波流量传感器在未来的发展中,能够创造更多的奇迹,为推动各行业的发展贡献更大的力量。