ST賦能智能管理和工業(yè)控制
當(dāng)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(diǎn)是使用網(wǎng)絡(luò)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(guān)鍵應(yīng)用的核心。例如有電機(jī)控制所用的系統(tǒng)級封裝(SiP)電機(jī)驅(qū)動器和配備MCU的電機(jī)驅(qū)動器,工業(yè)機(jī)器人用柵極驅(qū)動器,工廠自動化用電流隔離IPS(智能電源開關(guān))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(yùn)動單元)等。
總之,ST擁有逾 30 年的工業(yè)應(yīng)用開發(fā)經(jīng)驗(yàn);具有深入的應(yīng)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(lǐng)先的創(chuàng)新技術(shù),提供廣泛的產(chǎn)品系列,產(chǎn)品包括傳感器、信號調(diào)理、通信IC、MCU(微控制器)、電機(jī)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(jié)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(jī)控制、功率晶體管等組合起來,集成在標(biāo)準(zhǔn)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(jī)控制的powerSTEP芯片,功率密度可高達(dá)500W/cm2!智能工業(yè)的應(yīng)用五花八門,涵蓋預(yù)測性維護(hù)、封裝、智能農(nóng)業(yè)、健身設(shè)備、車床工具、物流等,具體應(yīng)用琳瑯滿目,諸如:自動識別缺陷、驅(qū)動器微型化、遠(yuǎn)程維護(hù)、預(yù)測性維護(hù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控、自動優(yōu)化、識別和保護(hù)工具等。
它們所需要的技術(shù)也很多,諸如質(zhì)量控制圖像傳感器、電機(jī)的集成控制、連接性(有助于實(shí)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(jìn)電機(jī)的智能微執(zhí)行器等。
但是萬變不離其宗,離不開MCU、電機(jī)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(yùn)動控制與功率,通信,傳感。ST有功率晶體管、電機(jī)控制和MCU組合。
其中,STSPIN系列是緊湊、高效、可靠的電機(jī)驅(qū)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(jī)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(hù)功能。后者的尺寸小、重量輕,能夠平穩(wěn)、安靜地運(yùn)動,效率更高,可靠性強(qiáng),具有多功能控制。
片上電氣隔離方面,ST有各種組合方案,用于傳感器、接口、運(yùn)動控制、電源管理。ST的獨(dú)特之處:一是有異構(gòu)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(qū)動器,符合UL(美國保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室)、IEC(國際電工委員會)和DVE(德國電器電子協(xié)會)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
柵極驅(qū)動方面主要有STDrive系列柵極驅(qū)動器,可用于電動/混合汽車、1200V逆變器、服務(wù)器或UPS、壓縮機(jī)、太陽能設(shè)備等。新產(chǎn)品有STGAP2S和STGAP2D,具有電氣隔離、高集成度、全套保護(hù)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(shè)計(jì)和快速開關(guān)頻率。
適用于工廠自動化的電源設(shè)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(diào)等;Acepack系列功率模塊,可用于機(jī)械臂、工業(yè)用驅(qū)動器、工業(yè)自動化和控制等。新產(chǎn)品有SLLIMM,具有多種技術(shù)集成,產(chǎn)品種類豐富,高結(jié)溫(175℃);另一系列ACEPACK的特點(diǎn)是尺寸更小、緊湊,具有靈活性和可擴(kuò)展性,高效率,可提高設(shè)備可靠性和生命周期。
特點(diǎn)是可用智能化的方式連接和驅(qū)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(qū)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(diǎn)是:1.用于IO-Link的主機(jī)和設(shè)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(luò)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(shè)置和擴(kuò)展診斷。4.提供錯(cuò)誤檢測和校正功能,輕松處理。
智能功率開關(guān)(IPS),諸如ST的IPS160H,主要用于PLC,還有工廠自動化I/O外設(shè),計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)機(jī)床,各類電阻負(fù)載、電感負(fù)載和容性負(fù)載等。PS160H的特點(diǎn)是:1.是單個(gè)上橋臂開關(guān),具有面向安全完整性等級 (SIL2和SIL3)兼容系統(tǒng)的保護(hù)和診斷功能。2.工作電源電壓范圍高達(dá)60V,專門設(shè)計(jì)用于滿足安全完整性等級系統(tǒng)的應(yīng)用要求。3.具有自我保護(hù)和負(fù)載安全操作,并提供擴(kuò)展的診斷信號,以實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用控制。
在用于工廠自動化的通信解決方案方面,ST有驅(qū)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(shè)I/O、數(shù)控機(jī)床、適用于各類負(fù)載的驅(qū)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(biāo)準(zhǔn),具有全套保護(hù)功能,支持多項(xiàng)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。STKNX01可減少功耗,有廣泛的診斷功能,具有緊湊型設(shè)計(jì),采用磁隔離。
無線連接/RF方面,有超低功耗藍(lán)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(shí)現(xiàn)IO-Link的分布式傳感器節(jié)點(diǎn)連接。此外,使用KNX協(xié)議的雙絞線收發(fā)器IC較適用于智能家居連接。
ST高精度的運(yùn)動傳感器將出色的精度、穩(wěn)健性和10年使用壽命融于一體,符合工業(yè)4.0要求。加速度計(jì)和傳感器相互契合,可進(jìn)行震動監(jiān)控、振動控制、環(huán)境感應(yīng)(壓力、濕度和溫度應(yīng)用),可用于機(jī)械臂、預(yù)測性維護(hù)、工業(yè)自動化和控制等。
具體地,新的IIS3DWB的關(guān)鍵特性與優(yōu)勢是:有3D軸–16g滿標(biāo)范圍,數(shù)字輸出,超寬帶寬(最小5k Hz),超低噪音,工作溫度高達(dá)105℃。另一LIS2DW12的特點(diǎn)是:更低的功耗,在不同時(shí)間和溫度條件下保持穩(wěn)定性,尺寸小、易于組裝,高性能、高精度。根據(jù)客戶的需求,ST可提供強(qiáng)大的產(chǎn)品組合,可隨時(shí)連接。典型的集成產(chǎn)品,諸如ISM330DLC 6x IMU(慣性測量單元),具有寬帶寬。IIS2DH加速度計(jì)的特點(diǎn)是寬帶寬、超低功耗。IIS2MDC磁力計(jì)是低噪音、 低功耗。