ST賦能運動控制/智能工業(yè)

作者：王瑩時間：2018-07-11 來源：電子產(chǎn)品世界

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　　近日，ST公司Power Discretes及Analog Sub產(chǎn)品部的市場及應用資深總監(jiān)Francesco Muggeri來京，介紹了面向智能工業(yè)的解決方案。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/201807/383103.htm

　　智能工業(yè)需要元器件支撐

　　當前，我們正面臨從工業(yè)到智能工業(yè)的變革，第四次工業(yè)革命的特點是使用網(wǎng)絡物理系統(tǒng)、通信、物聯(lián)網(wǎng)和采用分散式的決策，需要更多智能和意識，更高效，有更多連接，更安全。

　　ST豐富的產(chǎn)品提供所有關鍵應用的核心。例如有電機控制所用的系統(tǒng)級封裝(SiP)電機驅動器和配備MCU的電機驅動器，工業(yè)機器人用柵極驅動器，工廠自動化用電流隔離IPS(智能電源開關)和完全完整性等級IPS，過程控制用IO-Link芯片和射頻sub-GHz芯片，傳感器方面有環(huán)境傳感器和IMU(慣性運動單元)等。

　　總之，ST擁有逾 30 年的工業(yè)應用開發(fā)經(jīng)驗;具有深入的應用知識，有助于優(yōu)化產(chǎn)品和系統(tǒng)級解決方案;有行業(yè)領先的創(chuàng)新技術，提供廣泛的產(chǎn)品系列，產(chǎn)品包括傳感器、信號調理、通信IC、MCU(微控制器)、電機控制和執(zhí)行、電源管理等。

　　ST元器件總的發(fā)展方向是，在 “摩爾定律”小型化方面，ST芯片的線寬特征尺寸不斷縮小;在“超越摩爾定律”的多元化方面，ST有CMOS、BCD、MEMS、功率晶體管、分立式二極管等工藝/產(chǎn)品。二者結合，公司可推出高附加值的SoC和SiP解決方案。

　　例如在SiP方面，可把MCU、電氣隔離、電機控制、功率晶體管等組合起來，集成在標準尺寸的封裝中。ST的一大自豪創(chuàng)舉是集成了功率晶體管和電機控制的powerSTEP芯片，功率密度可高達500W/cm2!

　　智能工業(yè)的應用五花八門，涵蓋預測性維護、封裝、智能農(nóng)業(yè)、健身設備、車床工具、物流等，具體應用琳瑯滿目，諸如：自動識別缺陷、驅動器微型化、遠程維護、預測性維護、遠程監(jiān)控、自動優(yōu)化、識別和保護工具等。

　　它們所需要的技術也很多，諸如質量控制圖像傳感器、電機的集成控制、連接性(有助于實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)記錄)、板載集成接近傳感器、慣性和環(huán)境傳感器、有線或無線分布式執(zhí)行器、SoC(控制和電源)、用于步進電機的智能微執(zhí)行器等。

　　但是萬變不離其宗，離不開MCU、電機控制、電氣隔離、功率晶體管、傳感器等。在此，F(xiàn)rancesco Muggeri先生主要介紹了ST的三大類芯片的最新動向：運動控制與功率，通信，傳感。

　　運動控制與功率

　　ST有功率晶體管、電機控制和MCU組合。

　　其中，STSPIN系列是緊湊、高效、可靠的電機驅動器，有系列產(chǎn)品：STSPIN800系列適合3D 打印、舞臺照明;STSPIN200系列適合電子氣門和電子門鎖;STSPIN32系列適合機械臂、電動工具、工業(yè)自動化和控制。

　　明星產(chǎn)品有STSPIN233和STSPIN830。前者的集成度更高，工作電壓范圍更大，并有全套保護功能。后者的尺寸小、重量輕，能夠平穩(wěn)、安靜地運動，效率更高，可靠性強，具有多功能控制。

　　圖：用STSPIN電機做成的3D打印機，正在打印一個外部光滑的小火箭殼

　　片上電氣隔離方面，ST有各種組合方案，用于傳感器、接口、運動控制、電源管理。ST的獨特之處：一是有異構集成的系統(tǒng)級封裝(SiP)，可以提高系統(tǒng)穩(wěn)健性、安全性和可靠性;另外有磁隔離柵極驅動器，符合UL(美國保險商實驗室)、IEC(國際電工委員會)和DVE(德國電器電子協(xié)會)的標準規(guī)范。

　　柵極驅動方面主要有STDrive系列柵極驅動器，可用于電動/混合汽車、1200V逆變器、服務器或UPS、壓縮機、太陽能設備等。新產(chǎn)品有STGAP2S和STGAP2D，具有電氣隔離、高集成度、全套保護功能;PWD5F60具有極高的瞬態(tài)抗擾性，和高的電流能力、高效率，具有緊湊型設計和快速開關頻率。

　　適用于工廠自動化的電源設備方面，ST有可靠性高、緊湊、成本效益高的功率分立器件。其中IGBT用于太陽能和工業(yè)泵等;IPM- SLLIMM用于工廠自動化和工業(yè)空調等;Acepack系列功率模塊，可用于機械臂、工業(yè)用驅動器、工業(yè)自動化和控制等。新產(chǎn)品有SLLIMM，具有多種技術集成，產(chǎn)品種類豐富，高結溫(175℃);另一系列ACEPACK的特點是尺寸更小、緊湊，具有靈活性和可擴展性，高效率，可提高設備可靠性和生命周期。

　通信

　　特點是可用智能化的方式連接和驅動工業(yè)傳感器和執(zhí)行器。

　　ST的L6360和L6362A，符合IO-Link規(guī)范，用于數(shù)字傳感器和執(zhí)行器的驅動器，還可用于可編程邏輯控制器(PLC)的I/O(輸入/輸出)。L6362A的特點是：1.用于IO-Link的主機和設備，以及通用型收發(fā)器。2.簡單且兼容(通用)：無需特殊電纜，與現(xiàn)有的網(wǎng)絡完全兼容，無需現(xiàn)場總線;3.高功能型：高性能過程數(shù)據(jù)傳輸，自動參數(shù)設置和擴展診斷。4.提供錯誤檢測和校正功能，輕松處理。

　　智能功率開關(IPS)，諸如ST的IPS160H，主要用于PLC，還有工廠自動化I/O外設，計算機數(shù)控(CNC)機床，各類電阻負載、電感負載和容性負載等。PS160H的特點是：1.是單個上橋臂開關，具有面向安全完整性等級 (SIL2和SIL3)兼容系統(tǒng)的保護和診斷功能。2.工作電源電壓范圍高達60V，專門設計用于滿足安全完整性等級系統(tǒng)的應用要求。3.具有自我保護和負載安全操作，并提供擴展的診斷信號，以實現(xiàn)各種應用控制。

　　在用于工廠自動化的通信解決方案方面，ST有驅動、連接和接口三類產(chǎn)品。契合的三類產(chǎn)品：1.支持IO-Link的系列產(chǎn)品，可用于工業(yè)傳感器、過程控制。2. IPS系列，可用于可編程邏輯控制、工業(yè)PC外設I/O、數(shù)控機床、適用于各類負載的驅動器。3.支持KNX協(xié)議的產(chǎn)品可用于智能樓宇。新產(chǎn)品方面，IPS4260的工作電壓范圍大，兼容多重標準，具有全套保護功能，支持多項工業(yè)標準。STKNX01可減少功耗，有廣泛的診斷功能，具有緊湊型設計，采用磁隔離。

　　無線連接/RF方面，有超低功耗藍牙和sub-GHz無線傳輸，連接測量儀表、傳感器至云端。

　　在工廠自動化的IO-Link方面，用于PLC的解決方案如下圖，可實現(xiàn)IO-Link的分布式傳感器節(jié)點連接。