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提升馬達控制精準度 MCU更小/更強/更省電

馬達應用無所不在,雖對於微控制器(MCU)和數位訊號控制器(DSC)的性能和功能要求也各不相同,但如何實現更低功耗、更高效率和更小體積是不變的方向,也因此,為達成更省電、更高效的馬達應用系統,MCU和DSC的設計規格也加速朝更小、更低成本/功耗邁進。 Microchip高效能微控制器部門行銷經理Patrick Heath表示,馬達控制應用範圍廣泛,為提升整體控制效率和降低功耗,MCU和DSC的設計方式和規格也產生新的變化。目前DSC和MCU馬達控制器的功耗一般來說已足夠低到處理180nm或更小的製程,但為了保持價格競爭力,新的馬達控制器設備正朝向更先進的製程。 舉例而言,目前新的馬達控制器設計均採用90或40nm製程,與以前的設計相比,可提供更低的成本,更高的CPU速度和更低的功耗。不過,產品總是追求小還要更小,這也導致一些新的封裝開發,例如5×5mm 36接腳uQFN,或是7×7mm 48接腳QFN,這為許多馬達控制應用提供了I/O接腳的最佳位置,並顯著降低PCB板的尺寸。 另外,在馬達控制演算法方面,通常需要32KB或更少的程式快閃儲存空間,使所需的I/O可以安裝在28接腳封裝中。同時,由於其他A/D輸入,定時器輸出,串列通訊等的應用要求差異很大,也增加了接腳數和快閃儲存要求。總而言之,最佳馬達控制應用的配備正逐漸朝向64KB程式快閃儲存和36/48/64接腳封裝發展。 另一方面,因應精準馬達控制,MCU除了製程上的變化之外,在系統設計上也有新的趨勢發展。Heath說明,在需要更高速運行的情況下,通常會使用運行FOC的BLDC/PMSM馬達。為了提供應用位置控制,除了在馬達軸上增加了光學編碼器,增量編碼器或旋轉變壓器外,許多16位元和32位元的DSC或MCU還需要另一個硬體周邊,也就是所謂的正交編碼器介面(QEI),其功能旨在與編碼器連接,以進行應用位置控制。
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數位/類比整合型MCU助力 血糖機降低血球干擾

血糖機是用以讀取血糖感測試片訊號並顯示所估測血糖值之必要裝置。因此血糖機檢測精確度的重要性於各國相關法規日趨嚴謹,如: 1.ISO15197對血糖機的要求標準,2013年版已經將≥100mg/dL量測值誤差規範從±20%下修至±15%,並規定業者在2016年全面落實。 2.美國食品藥物管理局(USFDA)於2016年10月公告更嚴格的血糖機檢測標準,公告中明確指出:血糖機送審測試樣本要求,除了原本不同血糖濃度範圍之樣本,還須增加來自不同血球容積比在不同血糖濃度下之量測干擾偏差數據。 人體血液血球容積比之個體差異相當大,紅血球是影響葡萄糖在血糖感測試片上經化學反應釋出電子擴散移動的物理屏障。因此血球容積比的高低,會使葡萄糖釋出的電子,在血糖感測試片中的擴散移動受到影響,進而導致血糖機量測血糖值的誤差量被放大。通常血球容積比偏高,會引起血糖機的讀值偏低;反之,積水或貧血病患的血球容積比偏低,則會使血糖機讀值偏高。而當實際血液中的血糖值偏低,但血糖機測量讀值卻偏高的情況,對糖尿病患者而言是非常危險的事情。 美國食品藥物管理局建議血糖機量測血糖值的血液樣本,其血球容積比的容許範圍為10%~65%,其具體意義指的是:血球容積比在10%~65%範圍內,血糖濃度≥100mg/dL量測值,其誤差量必須在±15%以內。 一般市售血糖機,通常都只單純量測血糖濃度,血球容積比則在35%~55%的範圍內,而忽略血球容積比對血糖量測的影響。如此做法僅勉強符合ISO 15197:2013版法規的要求,且幾乎都已接近界限值。而能夠符合新版FDA建議的10%~65%容許範圍的產品,目前市場上並不多見。 MCU為血糖機量測核心 血糖機是以微控制器(Microcontrol Unit, MCU)為核心,其周邊控制、演算法運算、資料儲存、數值顯示、錯誤資訊提示等,都需要透過MCU來完成(圖1)。 圖1 使用瑞薩RL78/L1A微控制器實現血糖機設計的系統方塊圖(淺色底色為血糖機高階功能) 唯有放大倍率電阻無法內建到IC內部,而血糖感測片配方不同,必須進行生物化學與電子電路的小訊號放大匹配,由生化方進行不同血糖濃度的血液測試,進而從數據中分析並找到最佳倍率。 當血液流入血糖感測片而接觸到兩電極後,由DAC提供穩定的反應電壓(0mV&100~500mV),此時血糖感測試片會在血液和酵素交互作用後,釋出電子產生電流。圖2中IGlu就是表示從血糖感測片所產生的電流,OPA電路為I→V功能,OPA Output端量測的電壓波形其實就是血糖感測片實際輸出的電流波形,而後,由ADC擷取電壓波形,各家血糖機廠商再從其中找出與血糖相關的轉換式,由MCU運算後得出血糖值,進而顯示在LCD上並儲存在RL78/L1A的Dataflash中(圖3)。需要注意的設計重點: 圖2 血糖量測的具體應用電路 圖3 血糖測值反應過程的訊號示意圖 .酵素溶解時段 此時段最重要的是DAC必須輸出非常接近0mV的電壓。因為酵素跟血液溶解的同時,也正在跟血液中的葡萄糖產生化學反應,若此時Working Electrode不是接近0mV的電壓,就會對化學反應產生干擾,而此干擾會造成之後在取樣時把量測誤差放大。 .反應及取樣時段 此階段由RL78/L1A的DAC輸出穩定電壓(通常為100mV~500mV)給血糖感測試片的Working Electrode。這就完全是客製化的設計,此電壓必須匹配各家血糖感測試片以及生化方測試方式的要求而給出不同電壓,甚至於不同的測試區間提供不同電壓。 血糖機系統設計RL78/L1A有優勢 對於一般的糖尿病患者,醫生通常一天會使用4次血糖機來量測血糖,高度使用者則一天會使用到7次(早餐前/後+午餐前/後+晚餐前/後+睡前)。若估計每次血糖量測時間為3分鐘,則表示就算是高度使用者,一天仍然只處於開機檢測運算狀態21分鐘。也就是說,通常血糖機在使用者身上,有99%以上的時間都處於待機狀態。由此可知,低待機耗電流對於血糖機系統設計而言是非常重要的特性之一。 RL78/L1A內部有一個非常省電的「32.768KHz RTC振盪電路」,此電路同時具備「省電」以及「起振穩定」兩種特性,此兩種特性使得血糖機在待機模式(RTC On)情況下,平均耗電流可低達「1.2uA~1.7uA」甚至更低,這是業界IC很難達到的效能。另外,RL78/L1A(80 Pins)周邊功能完整,可同時滿足高/低階產品功能需求。 RL78/L1A由於周邊功能相當完整,因此設計上非常靈活。高/低階血糖機可以採用模組化設計,使高/低階血糖機可以共同備料。雖然這些規格用在低階血糖機上會超出設計需求,但若客戶的重點放在共同備料時,RL78/L1A就會是很好的選擇。 在數位電路部分,ROM Size在Pin to Pin Compatible情況下可以支援48KB到128KB,倘若演算法過於複雜,設計者也不用苦尋另一顆IC。因為RL78/L1A在同Pin數的產品上提供不同的ROM Size選擇,而且Pin腳完全相容。 RL78/L1A內建的Dataflash有8K Byte,能夠直接省略一般血糖機必須外掛的EEPROM(24C64之類),除了省下外部IC成本,其他人欲破解Dataflash參數也更加困難,等於是保護作用又多了一層。 晶片內建高速振盪器(High-Speed on Chip Oscillator)能做到全溫域(-40~85℃)都維持±1%的誤差量,故其他周邊也相對穩定,因而在使用上也會更放心。 LCD有4/8COM選擇,再加上有Boost Level Control,在設計上也提供了相當大的靈活度。當產品需要更多LCD點數時,就可以選擇8COM的LCD。 此時Boost Level Control可以配合LCD所需電壓,使其在所選的Level維持穩定。這樣一來LCD的顯示效果也能擁有一定的品質。 在類比前端部分,Rail to...
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HOLTEK推出血壓計MCU新品

Holtek新推出高整合度血壓計MCU BH66F2232,其內建高性能的血壓計電路,包含多個可軟體調整放大倍率及偏壓的專用運算放大器、帶通濾波器、內建12-bit ADC,同時具有恆流、恆壓驅動等功能外,搭配多樣彈性化之通訊介面,能支援血壓計模組需求,也可搭配其它主控IC,或藍牙模組,提供彈性化之血壓計方案。   BH66F2232具有2K Word Flash程式記憶體、128 Byte資料記憶體及32 Byte True EEPROM等核心規格;同時兼具實用的週邊電路,包含UART、SPI、I2C多種通訊介面及多功能之Timer Module,實用並多樣化之功能讓客戶可以很彈性並很容易完成產品之開發與應用。   BH66F2232提供16-pin NSOP及16-pin QFN(3×3mm)兩種封裝,可做成模組或搭配其它主控IC,實現血壓計之需求。
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MCU市場持續看俏 盛群紛推新品搶攻市占率

瞄準微控制器(MCU)市場商機,盛群半導體(HOLTEK)近日舉辦新品發表會,針對智慧家居及安全防護應用,推出9大類新產品。盛群總經理高國棟表示,2018年1~9月,該公司的營收為36.7億元,其中有76%的營收來自於MCU,顯示MCU為該公司相當重要的營收來源;而在市場競爭日趨激烈,以及美中貿易戰情勢不明朗的情況下,更須加緊推出新品,提升市占率。 據悉,此次盛群新品發表會以「智慧生活與安全防護應用」之相關控制及通訊應用,展示32位元MCU、無線通訊、節能馬達、安全防護、智慧家電、觸控應用、健康量測、電源管理,以及顯示音訊等9大類產品。 高國棟指出,該公司2017年1~9月MCU總體銷售量為4.49億顆,而2018年1~9月的MCU總銷售量為5.04億顆,成長12%,市占率明顯提升,推升前9 個月營收新台幣為36.7億元,年增 9%,MCU占比從去年同期的73%成長到 76%。 高國棟透露,MCU的應用非常廣泛,舉凡家電產品、醫療、工業等市場都須使用MCU。在面臨中美貿易戰,以及未來全球需求不確定性(景氣變化)的情況下,盛群所能做的便是不斷推出新的產品,滿足各應用市場的需求,藉此提升市占率,這也是該公司十分重視新產品開發的主要因素。 展望未來,高國棟表示,32位元MCU成功打進手機無線耳機市場,因此有望成為驅動明年業績的主要動力之一。盛群2018年1~9月的32位元MCU出貨量約1,200萬顆,相較於2017年同期的500萬顆,成長幅度高達140%,成長動能來自於智慧家庭應用、工業控制、健康偵測等領域。
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HOLTEK推出感煙探測器Flash MCU

Holtek新推出集成感煙探測器AFE、雙通道IR發射驅動電路的感煙探測器專用MCU--BA45F5240及BA45F5240-2,適合應用在感煙及感煙/感溫複合型產品,如:感煙探測/報警器、感煙感溫探測/報警器等等。   BA45F5240/BA45F5240-2核心規格包含4K×16 Flash Program ROM、128 Bytes Data RAM、64 Bytes True Data EEPROM及8 Level Stack等;同時兼具實用周邊電路,如:10-bit PTM、多通道12-bit ADC、低耗電HIRC、UART/I2C/SPI通訊界面等資源。   此產品最大特色為感煙探測器AFE與雙通道IR發射驅動電路,感煙探測器AFE內部集成雙運放及放大濾波電路,除了將傳統分立元件構成的AFE電路完全整合外,還可透過軟體方式開關運放、調整放大增益與交直流偶合切換,在應用與開發上更為便利及省電,無煙下的穩定度也有所提升。雙通道IR發射驅動電路可軟體調整32階定電流(CH0:Max 360mA / Step 10mA;CH1:Max 205mA / Step 5mA),支持雙發射方案有效解決靈敏度問題,結合前2項功能,應用上只要加上紅外對管就可完成偵煙功能,大幅減少外圍元件使用。   BA45F5240/BA45F5240-2提供16-pin NSOP封裝以及20-pin...
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HOLTEK新一代A/D Touch MCU抗干擾更強

Holtek新推出新一代觸摸Flash MCU系列型號BS84C12C,內建12-bit ADC並全面提升抗干擾的能力,適用於同時需求「最多12個觸摸鍵」、「顯示功能」及「類比訊號(如溫度)量測」的產品應用,例如:電陶爐、電磁爐、觸摸溫控器、冰箱、烤箱、電飯煲、油煙機、取暖桌等。 BS84C12C為BS84B08C之延伸型號,除觸摸鍵增加至12鍵外,系統資源也較為豐富,此新一代觸摸MCU,可抵抗各式雜訊的干擾,如:電源雜訊、RF干擾、電源波動等等,更通過CS動態10V的測試。BS84C12C工作電壓2.2V~5.5V,最大提供12個觸摸按鍵,LVR從2.1V~3.8V共4段選擇,ADC提供8個輸入通道,內建10-bit PTM及10-bit CTM可輸出PWM訊號,通訊介面支援SPI及I2C,接腳定義與BS84C12A-3完全兼容,原有PCB可直接替換,封裝提供20-pin SOP/SSOP、24-pin SOP/SSOP、28-pin SOP/SSOP。 BS84C12C可當主控MCU,也可與其它主控MCU搭配只負責觸控按鍵偵測。Holtek同時提供軟、硬體功能齊全的發展系統,在軟體上提供完整的觸摸函式庫,使客戶能快速上手,硬體使用e-Link,並搭配專用的OCDS(On Chip Debug Support)架構的MCU,可提供客戶快速的開發及模擬,達到Time to Market的目的。
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HOLTEK推新一代抗干擾MCU

Holtek 24-bit Delta Sigma A/D Flash MCU系列新增BH66F5250、BH67F5250/60成員。具有抗RF干擾能力強,非常適合惡劣的24-bit A/D量測應用環境,內建LDO輸出作為感測器的電源供應,例如:秤重、壓力與溫度的量測,對於各式電子秤、血壓計、血糖儀、壓力開關與其它量測類產品是很好的選擇。 BH66F5250和BH67F5250/60內建LED Driver、LCD Driver、OPA、LDO、PGA與24-bit Delta Sigma A/D,可以減少產品零件數目、降低成本及提高產能。在系統資源上具備8K/16K×16 Flash Program Memory、512/1024×8 RAM、128/256×8 True EEPROM、MDU、IAP、UART/SPI/I2C及Timer Module。 BH66F5250提供48-pin LQFP封裝型式,BH67F5250提供64-pin LQFP封裝型式,BH67F5260提供64-pin及80-pin LQFP兩種封裝型式。
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貿澤供應ATmega4809 8位元MCU

貿澤電子(Mouser Electronics)開始供應Microchip Technology的ATmega4809 8位元微控制器。ATmega4809為最新的megaAVR微控制器系列,專門用於反應迅速的命令與控制應用設計。此微控制器具備核心獨立周邊(CIP),可直接在硬體內執行作業,無需透過軟體,另外亦具備含電壓參考的整合式高速類比轉數位轉換器(ADC),可快速轉換類比訊號。硬體式CIP的優點讓ATmega4809微控制器成為Arduino Uno Wi-Fi Rev 2板內建微控制器的最佳首選。 貿澤電子所供應的Microchip ATmega4809 8位元微控制器搭載高效能的8位元AVR RISC CPU,彈性且低功耗的架構提供三種休眠模式,能讓開發人員在處理速度與耗電量之間取得最佳的平衡。ATmega4809的CIP含可組態的自訂邏輯(CCL)、循環冗餘檢查(CRC)及五個16位元計時器,可降低延遲回應的頻率,進而改善使用者體驗。ATmega4809微控制器可靠耐用且反應迅速,作業電壓範圍介於1.8V至5.5V,作業溫度範圍介於-40ºC至125ºC。在經工廠校正的振盪器支援下,ATmega4809能在極端溫度的條件下提供高達20MHz的穩定效能。 貿澤亦同時供應ATmega4809 Xplained Pro評估套件,此評估套件由Atmel Studio整合開發平台提供支援,可做為ATmega4809微控制器的展示與開發平台,幫助開發人員瞭解如何將微控制器整合到自訂設計內。ATmega4809 Xplained Pro評估套件內建嵌入式除錯工具,無需外部的程式設計或除錯工具。此外,評估套件亦支援可擴充微控制器功能的其他周邊。
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盛群推霧化器Flash MCU新品

盛群(Holtek)霧化器系列新增BS45F3833成員。採用新型觸摸檢水方式,大幅提升缺水保護/檢測的精準性,內建霧化器控制模組單元,方便MCU對霧化器進行追頻與缺水檢測控制,在缺水保護/檢測時可省略磁簧管/干簧管,對於各式霧化器與加濕器產品是很好的選擇。 BS45F3833內建強大的驅動能力能直接驅動功率MOS管,運作效能高,不會有發熱問題,可省略MOS管的散熱片,可以減少產品零件數目,同時能降低生產BOM Cost以及PCB Size。 在系統資源上BS45F3833內建觸摸按鍵電路、2K×16 Flash Program ROM、128 Byte Data RAM、32 Byte True EEPROM、內建1組精準RC Oscillator (HIRC 12MHz),12-bit ADC及Timer Module可實現LED調光調色功能。BS45F3833提供16-pin及20-pin NSOP封裝型式。
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HOLTEK推32-bit Flash微控制器新品

盛群(Holtek)推出Arm Cortex-M0+核心的全新5V寬電壓32-bit Flash微控制器--HT32F502xx系列產品HT32F50220/30/31/41。最高運行速度為20MHz,操作電壓為2.5~5.5V單一電源,適合多種應用領域:例如安防應用、工業控制、智慧家電、家庭自動化、健康醫療、電源系統等。 HT32F502xx全系列的Flash容量為16~64KB,SRAM的容量為4~8KB,內置硬體除法器可提供更高運算效能;具備豐富的周邊資源包括:12通道1MspsSAR ADC、16通道16-bit PWM,並搭配多組高速周邊如USART、UART、SPI、I2C、RTC等。此外,內建高精確度Internal RC Oscillator,提供20MHz及32kHz兩種頻率,具備外部Crystal Oscillator失效時自動切換為內部RC Oscillator之安全機制,並提供多種電源管理模式、電源復位(POR)、多級低電壓檢測(LVD)與掉電檢測(BOD)等功能,確保系統運作的安全與穩定。 封裝型式為28SOP、24/28SSOP、24/33QFN和44/48LQFP,GPIO腳位可達18~40。其中28SOP及44/48LQFP封裝更具有獨立電源管腳VDDIO,支援額外1.8 V ~ 5.5 V I/O工作電壓,具備極佳資源與使用彈性。 開發平台除支持IAR、Keil等專業IDE廠商外,盛群提供自有低價學習板及開發套件、ICE工具e-Link32 Pro、所有週邊的驅動函式庫與應用範例原始程式碼及各種應用指南等,搭配Holtek ISP(In-System Programming)及IAP(In-Application Programming)技術方案,可輕易升級韌體,能協助客戶縮短產品開發時程。
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