ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT USCONTACT
2025  # megabox i st f wallpaper

IN FOCUS

Avaruustutkimus vaatii uuden sukupolven mikroprosessoreita

NASA on valinnut Microchipin kehittämään uuden PIC64 High-Performance SpaceFlight Computer (HPSC) -mikroprosessorin, jonka on tarkoitus muodostaa avaruuselektroniikan perusta vuosikymmeniksi eteenpäin. Valinta heijastaa avaruusteollisuuden nopeasti kasvavia laskentavaatimuksia, kun sekä julkinen että yksityinen avaruustoiminta laajenee voimakkaasti.

Lue lisää...

ETNtv

 
ECF25 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan
  • Aku Wilenius, CN Rood
  • Tiitus Aho, Tria Technologies
  • Joe Hill, Digi International
  • Timo Poikonen, congatec
  • ECF25 panel
ECF24 videos
  • Timo Poikonen, congatec
  • Petri Sutela, Testhouse Nordic
  • Tomi Engdahl, CVG Convergens
  • Henrik Petersen, Adlink Technology
  • Dan Still , CSC
  • Aleksi Kallio, CSC
  • Antti Tolvanen, Etteplan
ECF23 videos
  • Milan Piskla & David Gustafik, Ciklum
  • Jarno Ahlström, Check Point Software
  • Tiitus Aho, Avnet Embedded
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Pasi Suhonen, Rohde & Schwarz
  • Joachim Preissner, Analog Devices
ECF22 videos
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Timo Poikonen, congatec
  • Kimmo Järvinen, Xiphera
  • Sigurd Hellesvik, Nordic Semiconductor
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Andrea J. Beuter, Real-Time Systems
  • Ronald Singh, Digi International
  • Pertti Jalasvirta, CyberWatch Finland
ECF19 videos
  • Julius Kaluzevicius, Rutronik.com
  • Carsten Kindler, Altium
  • Tino Pyssysalo, Qt Company
  • Timo Poikonen, congatec
  • Wolfgang Meier, Data-Modul
  • Ronald Singh, Digi International
  • Bobby Vale, Advantech
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Zach Shelby, Arm VP of Developers
ECF18 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan CTO
  • Heikki Ailisto, VTT
  • Lauri Koskinen, Minima Processor CTO
  • Tim Jensen, Avnet Integrated
  • Antti Löytynoja, Mathworks
  • Ilmari Veijola, Siemens

logotypen

TMSNet  advertisement
ETNdigi
2025  # megabox i st f wallpaper
A la carte
AUTOMATION DEVICES EMBEDDED NETWORKS TEST&MEASUREMENT SOFTWARE POWER BUSINESS NEW PRODUCTS
ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT US CONTACT
Share on Facebook Share on Twitter Share on LinkedIn

TECHNICAL ARTICLES

Integroitu rakenne sopii parhaiten lämpöpumpulle

Tietoja
Kirjoittanut Veijo Ojanperä
Julkaistu: 15.12.2025
  • Devices
  • Power

ETN - Technical articleErittäin hyvällä hyötysuhteella lämpöenergiaa tuottava tai poistava ilmalämpöpumppu yleistyy edelleen kaikkialla maailmassa. Toshiba on kehittänyt suunnittelijoiden avuksi pitkälle integroidun referenssimallin, jonka pohjalta on helppo rakentaa hyvin energiatehokas lämpöpumppu optimoiduin kustannuksin.

Artikkelin kirjoittaja Radoslav Valchev toimii suunnittelupäällikkönä Toshiba Electronics Europessa.

Korkea hyötykerroin eli COP (coefficient of performance) ja alhaiset hiilidioksidipäästöt tekevät ilmalämpöpumpusta paremman ratkaisun kuin perinteiset kaasu- ja öljykattiloihin perustuvat lämmitys- ja ilmastointijärjestelmät. Tämän teknologian entistä laajemman käyttöönoton edistämiseksi lämpöpumppuja valmistavien yritysten on kuitenkin optimoitava laitteiden rakenteessa käytettävät osat ja materiaalit kustannuskilpailukyvyn varmistamiseksi.

Tämän kehityksen tukemiseksi komponenttitoimittajien tarjoamat referenssisuunnitelmat voivat olla arvokas resurssi suorituskyvyn parantamiseksi, kehitystyön nopeuttamiseksi ja kustannusten alentamiseksi.

Lämpöpumppu toimii yksinkertaisella periaatteella: se vaihtaa lämpöä ympäristön kanssa vuorotellen puristamalla ja laajentamalla kylmäainekaasua. Tämä prosessi hyödyntää energiaa optimaalisesti – teoriassa se tuottaa yli 7 kW lämpöä vain yhden kilowatin sähköteholla. Vaikka tätä teoreettista COP-suhdetta (7:1) on käytännössä vaikea saavuttaa, lukemiin 2,5 – 5 yltävät järjestelmät ovat yleisiä. Nämä lukemat ovat kuitenkin huomattavasti parempia kuin perinteisillä lämmityskattiloilla, joiden COP-lukemat ovat tyypillisesti alle 1.

Ilmalämpöpumpun kriittisiä osia ovat moottorinohjaimet, jotka sijaitsevat sekä järjestelmän sisä- että ulkoyksikössä. Ulkoyksikkö sisältää kylmäainesäiliön sekä kompressorin, puhaltimen ja höyrystin/lauhdutinyksikön. Kooltaan pienempi sisäyksikkö sisältää moottorin (nestevirtausten ohjaamiseksi), toisen höyrystin/lauhdutinyksikön ja käyttöliittymäpaneelin.

Molemmat yksiköt käyttävät jäähdytystyyppistä prosessia lämmön siirtämiseksi sisä- ja ulkoilman välillä riippuen siitä, onko sisätilaa lämmitettävä vai jäähdytettävä.

Auttaakseen laitevalmistajia kehittämään tehokkaita lämpöpumppujärjestelmiä ja optimoimaan valmistuksessa käytettäviä materiaaleja Toshiba on kehittänyt suunnittelijoita varten RD219-referenssimallin, joka perustuu yhteen mikro-ohjaimeen (MCU) ja pienihäviöisiin tehokomponentteihin.

Tehonmuunnos on tämän referenssimallin keskeinen painopiste, koska lämpöpumput kuluttavat suuria määriä energiaa. Verkkovirran tehokas tasasuuntaus on välttämätöntä lämpöpumpun sähkönsyötölle, joten tehokertoimen korjaus PFC (power factor correction) on tärkeä vaatimus, koska se estää korkeita loistehotasoja saastuttamasta verkkojännitettä.

Tehokertoimen korjaus voidaan toteuttaa useilla eri tavoilla, mutta jatkuvan johtavuuden toimintatila CCM (continuous-conduction mode) tuottaa virralle kaikkein alhaisimman aaltoilun. Tämän lähestymistavan mahdollinen seuraus on kuitenkin käänteisen paluuvirran syntyminen. Se kulkee päällekkäisenä virtana induktanssin läpi siinä vaiheessa, kun kukin tehotransistori on pois päältä.

Lisäämällä kytkentään piikarbidipohjainen Schottky-diodi, esimerkiksi Toshiban valmistama tyyppi TRS24N65FB, voidaan vähentää häviöitä pienentämällä varastoitavan varauksen määrää. Hyötysuhdetta voidaan edelleen parantaa käyttämällä nopeana kytkimenä IGBT-transistoria, esimerkiksi tyyppiä GT30J65MRB.

Kompressorin moottori on kriittisin osa tehonmuunnoksen hyötysuhteen optimoinnin kannalta. Tämä johtuu siitä, että se kohtaa suurimmat vaihtelut käyttöoloissa jatkuvasti muuttuvien kaasupaineiden vuoksi. Ne taas vaikuttavat moottorin vääntömomenttivaatimuksiin. Siksi edistyksellinen kenttäorientoitunut FOC-ohjaus (field-oriented control) on parempi vaihtoehto kuin yksinkertaisemmat ohjausmenetelmät (kuten V/Hz) hyötysuhteen parantamiseksi.

FOC-ohjaus toimii mallintamalla tarkasti moottorin sisällä olevaa magneettikenttää ennustaakseen moottorin tilan (mukaan lukien roottorin asennon) millä hetkellä tahansa. Kuormitus- ja nopeusolosuhteiden muuttuessa kunkin vaiheen virta- ja jännitesyöttöä säädetään sen varmistamiseksi, että moottori toimii aina optimaalisella hyötysuhteella.

FOC-ohjauksen toinen etu on, että se auttaa vähentämään harmonista säröä sähköjärjestelmässä, jolloin moottori tuottaa vähemmän lämpöä ja järjestelmän kokonaishyötysuhde paranee. FOC-algoritmi arvioi roottorin kulman käyttämällä yksinkertaisen shunttivastuksen tuottamaa virtapalautetta, joten lisäantureita ei tarvita.

FOC-ohjauksen matemaattinen malli vaatii monimutkaista prosessointia, joka ylittää perinteisten mikro-ohjainten resurssit niiden rajallisen käskykannan vuoksi. Suoran laskennan sijaan nämä mikro-ohjaimet käyttävät hakutaulukoita trigonometristen funktioiden ja kompleksisten kertolaskujen suorittamiseen. Vaihtoehtoinen lähestymistapa on käyttää FOC-laskelmien suorittamiseen useita mikro-ohjaimia, joskus yhdessä digitaalisen signaaliprosessorin (DSP) kanssa. 

Integroidumpi lähestymistapa on käyttää SoC-järjestelmäpiiriin perustuvaa yksikköä, joka voi myös hallita kaikkia lämpöpumpun tärkeimpiä toimintoja. Toshiban mikro-ohjain TMPM4KL, joka perustuu jopa 160 MHz nopeudella toimivaan RISC-pohjaiseen Arm Cortex M4 -suoritinytimeen, tarjoaa tällaisen ratkaisun. Siinä on mukana myös A-VE-yksikkö (Advanced Vector Engine), joka tarjoaa tarvittavat lisäkomennot ja piiritason tuen edistyneelle DSP-suorittimelle, jota tarvitaan FOC-laskelmien tekemiseen.

Kuva 1. A-VE-yksikkö (Advanced Vector Engine) sisältää piiritason tuen vektoriohjaukselle ja kiihdytykselle.

A-PMD-yksikkö puolestaan parantaa PWM-suorituskykyä integroidulla aaltogeneraattorilla ja synkronisella liipaisupiirillä. Se tuottaa tarkkoja PWM-signaaleja ja lisää mukaan kriittisiä kuolleen ajan jaksoja estääkseen läpilyönnit tehoasteissa. Lisäksi näiden toimintojen automaattinen ajoitus on mahdollista valvomalla shunttivirtaa.

RD219-referenssimalli sisältää mikro-ohjaimen TMPM4KL ja useita muita huolellisesti valittuja komponentteja. Esimerkiksi kompressoriyksikön 600 voltin DT-MOS-tyyppinen (Dynamic Threshold Voltage) TK20A60W5-MOSFET tarjoaa pienet kytkentähäviöt ja loiskapasitanssit nopeaa ja tehokasta kytkintoimintaa varten. Lisäksi moottorinohjauspiiri TPD4204F, joka integroi tasonsiirrosta vastaavan hilaohjaimen ja SJ-tyyppisen (superjunction) MOSFETin, yksinkertaistaa moottorin vaihekytkennän ohjausta.

Anturitonta moottorinohjainta TC78B011FTG voidaan puolestaan käyttää lisämoottorien ohjaamiseen. Kaikkia näitä komponentteja voidaan hallita mikro-ohjaimella TMPM4KL, joka kiihdyttimiensä ansiosta voi ohjata kahta moottoria FOC-ohjauksella, käsitellä PFC-korjauksia ja hallita lämpöpumpun moottorinohjainten solenoidiohjattuja venttiilejä.

Kuva 2. Ilmalämpöpumpun suunnittelun keskeiset komponentit.

Toshiban RD219-referenssimalli tarjoaa valmiin suunnitelman energiatehokkaiden lämpöpumppujen rakentamiseksi. Siinä hyödynnetään edistynyttä piipohjaista digitaaliohjausta sekä suorituskykyisiä tehokomponentteja, jotka perustuvat laajan kaistavälin tehokytkimiin ja piipohjaiseen puolijohdeteknologiaan.

MORE NEWS

Suunto täyttää 90 vuotta

Suunto juhlii tänä vuonna 90-vuotista taivaltaan. Vuonna 1936 perustettu suomalaisyritys on noussut maailmanlaajuisesti tunnetuksi urheilu-, ulkoilu- ja sukellusteknologian edelläkävijäksi. Juhlavuoden aikana Suunto järjestää näyttelyitä ja yhteisötapahtumia eri puolilla maailmaa ja tuo markkinoille rajoitetun erän Suunto Vertical 2 Titanium -erikoismallin maaliskuussa.

Suomessa tehtiin viime vuonna lähes kolme tietomurtoa päivässä

Suomessa toteutui vuonna 2025 yhteensä 977 tietomurtoa. Se tarkoittaa keskimäärin lähes kolmea onnistunutta tietomurtoa joka päivä. Traficomin Kyberturvallisuuskeskuksen mukaan kyberturvallisuuden uhkataso ei enää vain kasva, vaan on vakiintunut pysyvästi korkealle tasolle.

Sari Baldaufin aika Nokiassa päättyy

Sari Baldauf ei asetu enää ehdolle Nokian hallitukseen kevään 2026 varsinaisessa yhtiökokouksessa. Samalla päättyy yksi Nokian historian pisimmistä ja vaikutusvaltaisimmista urista – lähes neljän vuosikymmenen mittainen kaari yhtiön ytimessä.

Nokia valmistautuu luopumaan kannattamattomista osistaan

Nokia on ottanut näkyvän askeleen kohti liiketoimintaportfolionsa karsimista. Yhtiö julkisti erikseen Portfolioliiketoiminnot-segmentin taloudelliset luvut kahdelta viime vuodelta. Käytännössä kyse on liiketoiminnoista, joita Nokia ei enää pidä strategisina uuden toimintamallinsa kannalta.

Tekoäly ja kuitu Nokian ilonaiheita

Nokia löysi vuoden 2025 tuloksestaan kasvua sieltä, missä globaalit investoinnit tällä hetkellä keskittyvät. Kiinteä verkkoinfrastruktuuri, erityisesti optiset verkot ja IP-reititys, nousi selkeäksi valopilkuksi sekä viimeisellä neljänneksellä että koko vuoden tasolla.

iPhone saa näkymättömyysviitan

Apple on lisännyt iPhoneen ominaisuuden, joka tuo mieleen Harry Potterin näkymättömyysviitan. Uusi Limit Precise Location -asetus estää mobiilioperaattoria näkemästä puhelimen tarkkaa sijaintia.

Joka neljäs uusi auto kulkee sähköllä

Euroopan uusien henkilöautojen markkina kasvoi marraskuussa vain maltillisesti. Sähköautot sen sijaan kiihtyvät vauhdilla. Marraskuussa jo 23,5 prosenttia kaikista uusista autoista oli täyssähköisiä. Tiedot perustuvat JATO Dynamicsin tuoreeseen tilastoon marraskuulta 2025.

Valtaosa suomalaisista ei ymmärrä AI-riskejä töissä

Tänään vietettävänä tietosuojapäivänä kyberturvallisuusyritys NordVPN nostaa esiin huolestuttavan ilmiön. Sen mukaan 94 prosenttia suomalaisista ei ymmärrä, mitä tietosuojaan liittyviä riskejä tekoälytyökalujen käyttöön työpaikoilla liittyy.

Sulautetut järjestelmät saivat vihdoin oman kyberuhkamallinsa

Sulautettujen järjestelmien tietoturva ottaa merkittävän askeleen eteenpäin. MITRE on julkaissut uuden kyberturvakehyksen nimeltä Embedded Systems Threat Matrix (ESTM).

Kädessä pidettävä Linux-kone tähtää kehittäjien työkaluksi

Kickstarterissa rahoitusta keräävä Mecha Comet ei ole uusi älypuhelin eikä Linux-pohjainen PDA. Se on kädessä pidettävä tietokone, joka on selvästi suunnattu kehittäjille ja laiteharrastajille. Laitteen ydinidea on täysi Linux-järjestelmä, avoin laitteisto ja pitkä elinkaari.

Tarvitsetko isoa ja huippunopeaa muistia puhelimeesi?

Puhelinten tallennusmuistit ottavat jälleen askeleen kohti huippuluokkaa. Kioxia on aloittanut uuden QLC-pohjaisen UFS 4.1 -standardia tukevan flash-muistin näytetoimitukset. Tarkoitus on selvä. Tarjolle tuodaan erittäin suuria kapasiteetteja ja nopeuksia, jotka on tähän asti nähty lähinnä kalleimmissa lippulaivamalleissa.

Maailman pienin 120 watin teholähde DIN-kiskoon

RECOM on tuonut markkinoille RACPRO1-S120-sarjan DIN-kiskovirtalähteen, jota yhtiö kutsuu maailman pienimmäksi 120 watin malliksi. Laitteen leveys on vain 28 mm, korkeus 100 mm ja syvyys 112 mm. Tehotiheys yltää 500 W/litraan.

Mietitkö uutta laitetta? Osta nyt!

Nikkein haastattelemat asiantuntijat varoittavat kulutuselektroniikan selkeistä hinnankorotuspaineista vuonna 2026. Syynä on muistipiirien kova pula, jota tekoälybuumi pahentaa.

Uusi ohjain ymmärtää sekä kosketuksen että painallusvoiman

Norjalainen TouchNetix on esitellyt uuden AX24A-ohjaimen, joka yhdistää kosketus- ja voimatunnistuksen samaan piiriin. Yhdellä ohjaimella voidaan käsitellä jopa 22 painiketta. Ratkaisu on suunnattu teollisuus-, auto- ja viihde-elektroniikan käyttöliittymiin.

Microsoft teki vihdoin kilpailukykyisen AI-kiihdyttimen

Microsoft on esitellyt Maia 200 -sirun, joka on yhtiön ensimmäinen aidosti kilpailukykyinen AI-kiihdytin. Kyse ei ole yleiskäyttöisestä GPU:sta vaan nimenomaan suurten kielimallien inferenssiin eli päättelyyn rakennetusta piiristä. Maia 200 on suunnattu Copilot-palvelujen ja pilvipohjaisten tekoälypalvelujen massiivisiin tuotantokuormiin.

Nyt pitää varoa jo oikeilta näyttäviä Teams-kutsuja

Check Pointin tietoturvatutkijat varoittavat uudesta phishing-kampanjasta, jossa huijaus leviää Microsoft Teamsin kautta. Hyökkäys on poikkeuksellinen, koska se ei perustu väärennettyihin sähköposteihin tai haitallisiin linkkeihin, vaan täysin aitoon Teams-kutsuun.

Bittium sai ohituskaistan Naton hankintoihin

Bittium on solminut sopimuksen Naton tietojärjestelmävirasto NATO Communications and Information Agencyn kanssa. Kyse on hankintakehyksestä, joka asettaa Bittiumin suositelluksi toimittajaksi Naton ja sen jäsenmaiden käyttöön. Käytännössä tämä avaa yhtiölle pikareitin Naton hankintoihin.

NASA vie uudet huippunopeat muistikortit Kuuhun

Kun ihminen palaa Kuuhun, mukana ei ole vain raketteja ja avaruuspukuja. Mukana on myös uuden sukupolven muistikortti.

Vincit: Tekoälyagentit tuottavat valtaosan koodista

Vincit Oyj on siirtynyt ohjelmistokehityksessä nopeasti agenttipohjaiseen tekoälyn hyödyntämiseen. Yhtiön Digital Solutions -yksikön johtaja Jarno Rikaman mukaan tekoälyagentit tuottavat jo valtaosan koodista ja testauksesta, ja niitä käytetään läpi koko kehityksen elinkaaren aina ylläpidosta tietoturvahaavoittuvuuksien havaitsemiseen ja arkkitehtuurisuunnitteluun.

Kiinalaisten verkkolaitteiden karsiminen ei poista takaporttiongelmaa

EU on antanut teleoperaattoreille kolme vuotta aikaa poistaa niin sanottujen korkean riskin toimittajien verkkolaitteet. Cybernewsin tietoturvatutkija Aras Nazarovas muistuttaa kuitenkin, ettei laitteiden vaihtaminen kiinalaisista eurooppalaisiin tai amerikkalaisiin ratkaise itse ongelmaa. Se muuttaa vain sitä, kenen takaportteihin luotetaan.

v4 # recom webb mobox
2025  # mobox för wallpaper
2026  # mobox för wallpaper
TMSNet  advertisement

© Elektroniikkalehti

 
 

TECHNICAL ARTICLES

Voiko IoT edistää kestävää kehitystä?

ETN - Technical articleInternet of Things (IoT) nähdään usein energiasyöppönä ja elektroniikkajätettä lisäävänä teknologiana. Oikein suunniteltuna ja pitkä elinkaari huomioiden IoT voi kuitenkin muodostua keskeiseksi työkaluksi kestävän kehityksen edistämisessä – aina energiankulutuksen optimoinnista paristottomiin anturiratkaisuihin.

Lue lisää...

OPINION

Reunatekoäly pakottaa muutoksiin kentällä

Vuosi 2026 muodostuu liikkuville kenttätiimeille käännekohdaksi. Kentällä käytettävä teknologia ei ole enää tukiroolissa, vaan keskeinen osa päätöksentekoa, tehokkuutta ja turvallisuutta. Reunatekoäly, luotettavat yhteydet ja laitetason tietoturva ovat siirtyneet nopeasti vapaaehtoisista valinnoista välttämättömyyksiksi, kirjoittaa Panasonic TOUGHBOOKin Euroopan johtaja Steven Vindevogel.

Lue lisää...

LATEST NEWS

  • Suunto täyttää 90 vuotta
  • Suomessa tehtiin viime vuonna lähes kolme tietomurtoa päivässä
  • Sari Baldaufin aika Nokiassa päättyy
  • Nokia valmistautuu luopumaan kannattamattomista osistaan
  • Tekoäly ja kuitu Nokian ilonaiheita

NEW PRODUCTS

  • Maailman pienin 120 watin teholähde DIN-kiskoon
  • Terävä vaste pienessä kotelossa
  • Click-kortilla voidaan ohjata 15 ampeerin teollisuusmoottoreita
  • Pian kännykkäsi erottaa avaimen 11 metrin päästä
  • Lataa laitteet auringon- tai sisävalosta
 
 

Section Tapet