logotypen
 
 

IN FOCUS

Suojaa datasi kunnolla

SSD-levyt tarjoavat luontaisesti korkean luotettavuuden kaikentyyppisiin sovelluksiin, aina aloitustason kuluttajalaitteista kriittisiin järjestelmiin. Asianmukaiset tietosuojamekanismit voivat maksimoida levyn käyttöiän toteuttamalla ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä tarpeen mukaan, kertoo Silicon Motion artikkelissaan.

Lue lisää...

Tehonmuunnoksiin tarkoitettujen uusien järjestelmien on samanaikaisesti kehityttävä yhä pienemmiksi, halvemmiksi ja hyötysuhteeltaan paremmiksi. Sveitsiläinen LEM on kehittänyt tähän avuksi integroidun HMSR-virta-anturipiirin. Tuotepäällikkö Clément Amilien selventää, miksi.

LEM:n virta-anturien ja sähköisen turvallisuuden tuotepäällikkö Clément Amilien on työskennellyt yhtiössä eri tehtävissä yli seitsemän vuoden ajan. Sitä aikaisemmin Amielien työskenteli ROHM:lla autoteollisuuden avainasiakaspäällikkönä. Hänellä on insinöörin tutkinto Lyonin teknisestä korkeakoulusta.

 1. Voitko kuvailla lyhyesti integroitujen virta-anturien (ICS) kehitystä ja sitä, kuinka nykyiset markkinatrendit ovat siirtyneet kohti pienentämistä ja suorituskyvyn parannuksia?

ICS-piirit eli integroidut virta-anturit ovat ennen kaikkea virta-antureita. Tarve siirtyä suurista virta-anturimoduuleista ICS-piireihin on suora seuraus elektroniikkajärjestelmien lisääntyneestä tehotiheydestä, kun pienemmissä ja kevyemmissä tuotteissa on korkeammat jännitteet ja korkeammat virrat.

Esimerkkejä tällaisista tuotteista ovat uudet teollisuusservorobotit, jotka toimivat 800 V jännitteellä. ICS hyödyntää puolijohdepakkaustekniikoita vastatakseen jännitteen noususta sekä korkeampien virtojen tuottamasta lämmöstä aiheutuviin eristyshaasteisiin. Lisäksi ICS:t mahdollistavat tehokkaamman valmistusprosessin, koska ne voidaan latoa automaattisesti piirilevyille SMD-rakenteensa ansiosta.

2. Miksi LEM päätti kehittää ICS-piirit itse, talon sisällä?

LEM on kehittänyt virta-antureita yli 50 vuoden ajan useille eri toimialoille ja oli luonnollista jatkaa asiakkaidemme tukemista miniatyrisoidun tehoelektroniikan suunnitteluhaasteiden ratkaisemisessa. Yksi ICS-portfolion tavoitteista on tarjota vaihtoehto shunteille. Integroidun suunnittelunsa ja sisäänrakennetun signaalinkäsittelyn ja -eristyksen ansiosta ICS-piiri tuo kompaktimman ja tehokkaamman eristyksen kuin shuntti, jossa on eristetty vahvistin tai digitaalinen isolaattori.

Järjestelmäosaamisemme ansiosta uskomme, että meillä on hyvät mahdollisuudet suunnitella, kehittää, suunnitella ja myydä oikeita ICS-tuotteita ja tuoda markkinoille uutta arvoa innovatiivisilla koteloratkaisuilla, parannetulla suorituskyvyllä ja tasaisella laadulla. Pohjaamme tässä monivuotiseen talonsisäiseen puolijohdesuunnittelu-, testaus- ja valmistuskokemukseemme tuottaaksemme oikean piirirakenteen ja pitkän aikavälin strategian sekä teknologian, että tuotesuunnitelmien osalta.

3. Mikä oli asiakaspalautteen rooli integroitujen virta-anturien kehittämisessä, erityisesti kun haluttiin tunnistaa tärkeimmät ominaisuudet, joita käyttäjät toivovat näiltä antureilta?

Samalla kun jännite ja virta kasvavat jatkuvasti, on tärkeää ymmärtää, mikä sovelluksen "tehtäväprofiili" on, eli millaisen suoritustason järjestelmän odotetaan saavuttavan? Tämä ohjaa eristysvaatimuksia ja kotelon virtakyvykkyyksiä. Myös tehoelektroniikkajärjestelmät ovat yhdistelmä laitteisto- ja ohjelmistovaatimuksia. Esimerkiksi järjestelmän ohjaustapa vaikuttaa vaadittuun tarkkuuteen ja näytteenottotaajuuteen ja siten anturin kaistanleveyteen. Vastaavasti standardit ja normit, joita asiakkaan on noudatettava, vaikuttavat anturin ominaisuuksiin. Viimeisenä, mutta ei vähäisimpänä, osan testaus asiakkaan järjestelmäympäristössä varmistaa, sopiiko anturi tehtävään. Testaus antaa myös käsityksen siitä, miten anturia tulisi käyttää odotetun suorituskyvyn saavuttamiseksi.

Virta-anturien koko on kutistumassa koko ajan.

4. Miten HMSR-sarjan ominaisuudet vastaavat tehoelektroniikkainsinöörien tarpeisiin, erityisesti koskien suurjännite- ja suurvirtasovelluksia, sekä ulkoisten kenttien sietokykyä?

Jännitteet ovat ehdottomasti muuttumassa korkeammiksi. Tämä ohjaa eristysvaatimuksia vaaditun turvallisuus- ja asiakassuojan tason mukaan, joko perustasolla tai vahvistettuna. Tämä pätee sekä anturin sisällä (läpiyöntijännite sisäisen oikosulun välttämiseksi) että ulkopuolella korkeajännitteisen ensiöpiirin ja pienjännitteisen toisiopiirin välisten ryömintä- ja välysetäisyyksien osalta. HMSR-antureissa tämä on 8 millimetriä (dCl/dCp) 800 voltin sovelluksissa. Suurvirtasovelluksissa HMSR sisältää suuren ensiöjohtimen, jonka ansiosta anturi pystyy vastaanottamaan erittäin suuren virran sulamatta. Piiri on mitoitettu enintään 20 kA:n impulssivirralle.

Ulkoisten kenttien sietokyvyn osalta ICS-tuotteet käyttävät differentiaalimittausta. Kaksi anturielementtiä havaitsee samat magneettikentät vastakkaisilla polariteeteilla, ja yhdistämällä näiden kahden mitatun kentän erot voidaan ei-toivotut ulkoiset kentät kumota samalla kun asiaankuuluvat kentät summataan. Lisäksi HMSR käyttää sisäistä mikroydintä, joka luo luonnollisen esteen ulkoisille kentille ja keskittää mitattavan magneettikentän.

5. HMSR DA -piiriä on kehuttu markkinoiden ensimmäisenä ICS-piirinä, joka tarjoaa Sigma Delta -bittivirran ulostulon. Mikä on tämän digitaalisen lähdön merkitys, erityisesti vasteajan, kvantisointikohinan vähentämisen ja digitaalisten suotimien käytön etujen suhteen?

HMSR DA:n ∑∆-digitaalilähdön erinomaisuus piilee siinä, että se tarjoaa huomattavasti paremman suorituskyvyn resoluutiossa ja kohinan vähentämisessä verrattuna perinteisiin analogisiin jännitelähtöihin. Samalla asiakas voi määrittää suodatuksen ja näytteenoton hyväksyttävän vasteajan (viiveen) mukaan. Esimerkiksi korkearesoluutioiselle ulostulolle käytetään korkealuokkaista hitaampaa suodatinta. Nopeamman tuloksen saamiseksi pienemmällä resoluutiolla käytetään nopeampaa suodatinta. Tämän seurauksena signaali-kohinasuhde on paljon korkeampi. Myös korkeampi OSR (ylinäytteistyssuhde) lisää viivettä, mutta parantaa resoluutiota. Anturi voi mukautua asiakkaan yksilöllisiin tarpeisiin.

6. Mitä etuja HMSR DA:n Sigma Delta -bittivirtalähtö tuo muihin digitaalisen lähdön antureihin, ICS- tai virranmittausratkaisuihin verrattuna?

∑∆-bittivirta on digitaalinen signaali, joka välittää tiedon tarkemmin kuin analoginen jännitelähtö. Tämä resoluutio mitataan tehollisten bittien lukumääränä (ENOB). HMSR DA -digitaalilähdössä on enintään 13 tehollista bittiä, kun taas analogisella lähdöllä varustetussa vertailussa on yhdeksän tehollista bittiä. Jokaista lisäbittiä kohden resoluutio kerrotaan kahdella. Tämä on niiden tietojen lukumäärä, joissa signaali jaetaan käsiteltäväksi. Mitä suurempi luku, sitä tarkempi digitaalinen aaltomuoto on verrattuna todelliseen alkuperäiseen signaaliin ilman kohinaa.

Muut ICS-piirit tuottaisivat ja poimisivat enemmän kohinaa. HMSR DA:n integroidun eristyksen ja ASIC-piirin myötä tulevan vahvistuksen, kompensoinnin ja AD-muunnoksen ansiosta se on kustannustehokas ja kompaktimpi ratkaisu korvaamaan shuntti ja digitaalinen eristin suurjännitesovelluksissa kuten teollisuuden servoroboteissa.

∑∆-lähtö on erittäin joustavasti käytettävissä.

7. Mitkä ovat ne sovellukset, joissa HMSR DA:n valinta on järkevintä? Kuinka HMSR DA:n digitaalinen lähtö vastaa kohina- ja häiriöhaasteisiin näissä sovelluksissa?

HMSR DA:n tärkeimmät sovellukset ovat servokäytöt, joissa moottorin ohjaussilmukka tarvitsee tulosignaalin, jonka aaltomuoto on mahdollisimman lähellä alkuperäistä virtasignaalia. Tulosignaalissa voi jopa olla viive, jotta saavutetaan erittäin tarkka paikannus, kuten esimerkiksi teollisessa robottikädessä. Ylinäytteistyksen (OSR) ja suodatuksen ansiosta korkea tehokas resoluutio ja alhainen kohina tekevät tämän mahdolliseksi.

Pidemmillä, langallisilla etäisyyksillä digitaalinen signaali ei ”saastu” EMI:stä, kuten analoginen signaali. Tämä mahdollistaa myös taajuusmuuttajan sijoittamisen etäälle servomoottoreista ja antaa jonkin verran vapautta koko järjestelmän, esimerkiksi robotin suunnitteluun. Koska tästä seuraava viive on vakio (kiinteä) tietylle OSR:lle ja suodatusjärjestykselle, on mahdollista ottaa tämä huomioon vaarantamatta järjestelmän suorituskykyä.

KUVA: Ylinäytteistys säilyttää tarkan resoluution useimmissa tapauksissa.

8. Miltä LEM:n tulevaisuuden tavoitteet integroitujen virta-anturien suhteen näyttävät? Miten nämä edistysaskeleet vaikuttavat anturin suorituskykyyn ja sovellusalueeseen?

Jännite ja virta kasvavat jatkuvasti, ja järjestelmän tehokkuustavoitteet ovat kovemmat kuin koskaan. Tämä tarkoittaa entistä tarkempaa ohjaussilmukkaa, joka edellyttää parempaa ohjelmistoa ja reagoivampaa laitteistoa. Tämän seurauksena tarkkuutta on parannettava koko mittausasteikolla, 1 ampeerista satoihin ampeereihin. Digitaalisissa sovelluksissa suurempi kellotaajuus auttaa nostamaan lähtösignaalin tehollista resoluutiota ja tarkkuutta korkeamman suuremman tehollisen bittimäärän ansiosta.

Lisäksi koko ICS-portfoliossa suurempi hyötysuhde voidaan saavuttaa nopeampien SiC- tai GaN-transistoreiden ansiosta. Tämänhetkisillä antureilla näytteenottotaajuuden on oltava jopa 10 kertaa järjestelmän kytkentätaajuutta suurempi, jotta päästään erittäin tarkkaan ohjaussilmukkaan. Tällä on suora vaikutus anturissa vaadittavaan kaistanleveyteen. Viimeisenä mutta ei vähäisimpänä koteloteknologiat kehittyvät jatkuvasti selviytyäkseen korkeammista eristystasoista: 1000 V:n sovelluksia on jo näköpiirissä. Lisäksi lämmönjohtaminen paranee.

9. Miten LEM kannustaakseen insinöörejä ottamaan käyttöön HMSR-teknologian, ja miten HMSR DA sopii laajempaan digitaalisen ICS-kehityksen suunnitelmiin?

LEM:llä on kattava valikoima ICS-piirejä, jotka korvaavat eristetyn (digitaalisen) vahvistimen shuntteja ja kutistavat tarvittavaa piirilevytilaa. Sovelluksesta riippuen on olemassa monia vaihtoehtoja löytää oikea asettelu ∑∆-digitaalilähdöllä varustetun anturin integroimiseksi omaan suunnitteluun: ylinäytteenottosuhde (OSR), suodatusjärjestys, tarvittava viive, tarvittava tehokas resoluutio... oikea ratkaisu on mahdollista löytää samalla, kun suorituskyky pysyy huipputasolla. Esimerkiksi siirtyminen OSR 256:sta OSR 128:een jakaa viiveen kahdella, mikä on hyödyllistä, mutta heikentää resoluutiota vain 0,5 bitillä (13,3:sta 12,8:aan teholliseen bittiin).

Jos ajatellaan digitaalisuutta laajemmin, toinen keskeinen suorituskykyyn vaikuttava tekijä on kellotaajuus. Kuten mainittiin, suurempi kaistanleveys tarkoittaa parempaa tehollista resoluutiota. Tällä hetkellä digitaalinen tuotevalikoima keskittyy pääasiassa servokäyttöihin, joilla on erityistarpeita tehokkaan resoluution ja viiveen suhteen. Uudet kehitysaskeleet tulevat laajentamaan valikoimaa kaikkiin sovelluksiin, joissa signaalin siirtäminen hyvin vähäisellä säröllä kohinaisissa ympäristöissä pitkiä matkoja on avainasemassa, yhdessä tiukempien ENOB- ja signaaliviivevaatimukset. Digitalisaatio on vasta alussa.

MORE NEWS

Linuxin suorituskyky parani

Linux 6.16 -ytimen julkaisu tuo merkittäviä parannuksia suorituskykyyn, laitetukeen ja kehitystyökaluihin. Uusi versio on nyt saatavilla, ja se sisältää useita päivityksiä, jotka hyödyttävät sekä työpöytäkäyttäjiä, palvelinympäristöjä että tekoälysovellusten kehittäjiä.

Sulautetut laitteet kovassa kyberpuristuksessa – näin laitevalmistaja täyttää uudet EU-vaatimukset

ETN - Technical articleEuroopan unionin uusi kyberkestävyyssäädös mullistaa sulautettujen laitteiden turvallisuusvaatimukset. Kolmen vuoden siirtymäaika ei jätä aikaa hukattavaksi: laitevalmistajien on kyettävä päivittämään ohjelmistonsa systemaattisesti ja todennettavasti koko tuotteen elinkaaren ajan. Miten tämä käytännössä onnistuu?

Älypuhelimien muisti nopeutuu merkittävästi

Kioxia on julkistanut ensimmäisenä valmistajana markkinoille UFS 4.1 -standardia tukevat sulautetut flash-muistipiirit. Uutuus, joka perustuu yrityksen 8. sukupolven BiCS FLASH -teknologiaan ja innovatiiviseen CBA-arkkitehtuuriin (CMOS suoraan sidottuna muistimatriisiin), on suunniteltu erityisesti tulevaisuuden mobiililaitteisiin.

Microsoftin Copilot vie markkinaosuuksia ChatGPT:ltä

Microsoftin Copilot on ottanut nopeassa ajassa merkittävän aseman tekoälykilpailussa, syöden markkinaosuutta ChatGPT:ltä, joka on hallinnut markkinaa usean vuoden ajan. Stocklyticsin julkaisemien tietojen mukaan ChatGPT:n globaali markkinaosuus laski kahdessa kuukaudessa 84,21 prosentista 79,86 prosenttiin – eli 4,35 prosenttiyksikköä.

FileFix on pirullinen tapa kaapata käyttäjän tietokone

Tietoturvayritys Check Pointin tutkijat ovat paljastaneet uudenlaisen, erityisen ovelan kyberhyökkäystekniikan nimeltä FileFix, joka osoittaa, kuinka tehokkaasti hyökkääjät voivat hyödyntää käyttäjien rutiineja ja luottamusta tuttuihin työkaluihin. Toisin kuin perinteiset haittaohjelmat, FileFix ei hyödynnä teknisiä haavoittuvuuksia — se käyttää hyväkseen pelkästään ihmisen käyttäytymistä.

LabVIEW sai älykkään apurin - ja hänen nimensä on Nigel

NI:n nykyään omistava Emerson on julkistanut uuden tekoälypohjaisen työkalun, Nigel AI Advisorin, joka tuo älykkyyttä ja käytännön tukea insinöörien päivittäiseen testaustyöhön. Nigel integroituu osaksi NI:n tunnetuimpia LabVIEW- ja TestStand -testaus- ja mittausohjelmistoja.

Hotardin ensimmäiset luvut kärsivät dollarin ongelmista

Nokian vertailukelpoinen liikevaihto laski yhden prosentin ilman valuuttavaikutuksia, vaikka raportoitu liikevaihto nousi 2 %:a 4,55 miljardiin euroon. Vertailukelpoinen liikevoittomarginaali putosi 6,6 prosenttiin, ja liikevoitto jäi 301 miljoonaan euroon – 29 % vähemmän kuin vuotta aiemmin.

5G-puhelimien nopeus kasvaa – testaus tukee uusia ratkaisuja

Vuosi 2025 tuo merkittävän harppauksen 5G-puhelimien suorituskykyyn, kun käyttöön otetaan uusia teknologioita 3GPP:n Release 17 -standardin myötä. Yksi keskeinen parannus on tuki uudelle 1024QAM-modulaatiolle, joka mahdollistaa jopa 25 prosenttia suuremman datanopeuden verrattuna aiemmin käytettyyn 256QAM:iin.

Nokialta tulosvaroitus heikentyvän dollarin takia

Nokia on antanut tulosvaroituksen ja alentanut koko vuoden 2025 vertailukelpoisen liikevoiton näkymiään. Yhtiö odottaa nyt liikevoitoksi 1,6–2,1 miljardia euroa, kun aiempi arvio oli 1,9–2,4 miljardia euroa. Syynä näkymien laskuun on Yhdysvaltain dollarin heikentyminen sekä tariffeihin liittyvät vaikutukset.

Tekoälyn kehitys hyötyy suuresti PCIe 5.0:sta

Tekoälyn huima kehitys, erityisesti generatiivisen tekoälyn saralla, vaatii yhä nopeampia ja tehokkaampia tietojenkäsittelyratkaisuja. Uusin esimerkki tästä kehityssuunnasta on PCI Express 5.0 -väylän nopea yleistyminen datakeskuksissa, missä se tarjoaa merkittäviä hyötyjä tekoälysovellusten suorituskyvylle ja tehokkuudelle.

Näin Samsung laihdutti Fold 7:n

Samsungin tuorein taittuvanäyttöinen lippulaiva, Galaxy Z Fold7, on yhtiön ohuin ja kevein fold-malli koskaan. Vuodesta 2019 asti Samsung on kehittänyt taittuvia laitteitaan tavoitteenaan yhdistää taskukoko ja suurinäyttöinen käyttökokemus. Uusin Fold7 osoittaa, että tämä visio on nyt toden teolla saavutettu.

Yksi verkko löytää laitteet kaikkialla maailmassa

Yhdysvaltalainen startup-yritys Hubble Network on ottanut merkittävän harppauksen laitteiden paikannuksessa: se on käynnistänyt maailman ensimmäisen satelliittipohjaisen Bluetooth Low Energy (BLE) -seurantaverkon. Uuden verkon ansiosta Bluetooth-laitteet voidaan jäljittää lähes missä tahansa maailmassa. Mobiiliverkkoja ei tarvita.

Koko 5G-tukiasema toteutettiin ensimmäistä kertaa x86-kortilla

5G-tekniikassa on saavutettu merkittävä virstanpylväs, kun SolidRun ja Amarisoft julkistivat maailman ensimmäisen täysin toimivan 4G/5G-tukiaseman, joka toimii sulautetulla x86-pohjaisella tietokonekortilla. Ratkaisu hyödyntää SolidRunin AMD Ryzen Embedded V3000 -pohjaista COM-moduulia (Com Express Type 7) ja HoneyComb-alustaa, jotka tarjoavat operaattoritason suorituskyvyn kompaktissa muodossa.

AMD tuo kovinta suorituskykyä työasemiin, mutta hinta nousee taivaisiin

AMD on virallisesti julkistanut uuden Ryzen Threadripper PRO 9000 WX -sarjan, joka tuo huipputehokkaan Zen 5 -arkkitehtuurin vaativaan työasemamarkkinaan. Sarjan kärkimalli tarjoaa ennennäkemätöntä suorituskykyä – mutta myös lähes 12 000 dollarin hinnan.

ADI tuo koneoppimismallit sulautettuihin laitteisiin helposti

Analog Devices on julkaissut yhteistyössä teknologiayritys Antmicron kanssa uuden työkalun, joka tekee koneoppimismallien kehittämisestä ja käyttöönotosta sulautetuissa järjestelmissä huomattavasti yksinkertaisempaa. Uusi AutoML for Embedded -ratkaisu on nyt saatavilla avoimen lähdekoodin Kenning-kehyksen osana.

Ansys-jättikauppa valmistui – Synopsysin asiakkaille isoja etuja

Synopsys on saattanut päätökseen yli 35 miljardin dollarin Ansys-yrityskaupan, joka mullistaa elektroniikan ja järjestelmien suunnittelun tarjoamalla asiakkaille laajennetun työkalupaletin siruista kokonaisjärjestelmiin.

Suomi ei enää 5G-kärjessä – Ooklan raportti paljastaa yllättäviä eroja Euroopassa

Tuore Ooklan raportti maalaa yllätyksellisen kuvan Euroopan 5G-tilanteesta: perinteisesti mobiiliteknologian etulinjassa kulkenut Suomi ei enää yllä kärkisijoille 5G-peitossa. Sen sijaan Tanska, Ruotsi ja Sveitsi johtavat nyt kattavuustilastoja, kun taas Suomi jää alle EU:n keskiarvon.

AFE-tehopiireissä ratkaisee oikea tasapaino

ETN - Technical articleAnalogisen etupään (AFE) valinta on keskeinen osa tehosovelluksen suunnittelua. Valinta on usein tasapainottelua suorituskyvyn, kustannusten ja toteutuksen monimutkaisuuden välillä – integroidusta SoC-ratkaisusta aina erilliskomponentteihin asti.

Kiina rajoittaa sähköautojen akkuteknologioiden vientiä länteen

Peking on ilmoittanut uusista rajoituksista, jotka vaikeuttavat keskeisten sähköautojen akkuteknologioiden siirtoa ulkomaille. Kiinan kauppaministeriön mukaan kahdeksan avainteknologian vienti — mukaan lukien sähköautojen edullisiin akkuihin liittyvät ratkaisut — edellyttää jatkossa valtion myöntämää vientilupaa. Päätös tuli voimaan välittömästi. Asiasta raportoi NY Times -lehti.

OnePlussan uusi myyntitykki tulee vaikeille markkinoille

Maailmanlaajuinen älypuhelinmarkkina kasvoi vaivaisen prosentin vuoden 2025 toisella neljänneksellä, kertoo tutkimusyhtiö IDC. Taloudellinen epävarmuus, Kiinan heikko kysyntä ja inflaatio painavat erityisesti halvempien Android-puhelinten myyntiä. Näissä oloissa OnePlus tuo markkinoille uuden Nord CE5 -mallinsa – edullisen, mutta ominaisuuksiltaan yllättävän kovan laitteen.

article