芝芯方案｜傳感器如何架起物聯(lián)網的彩虹橋

點擊“東芝半導體”，馬上加入我們哦！

智慧新體系的格局

科技的高速發(fā)展帶動了一系列的產業(yè)鏈的升級，將人類生活和社會生產引進了以“智慧”為主導的物聯(lián)網新領域，為生活帶來了巨大的便捷性。那么如何以傳感器為基石來構建通用的物聯(lián)網設施呢？或許東芝能夠幫你消除疑惑。

通用性物聯(lián)網設備端的體系結構

在日常生活生產中，最常見的莫過于智能家居套件了，或許大家對它的內部構造認識基本上都來源于視頻拆解，但如果需要深入了解整個套件的框架設計，就需要對下圖進行深刻探究。

圖1. IoT傳感器總體框圖

可以看出通用性物聯(lián)網傳感器套件的設計逃不過四大板塊：供電系統(tǒng)、控制器、無線通信設備、傳感器。彼此通過規(guī)則連接，構成了一個整體的物聯(lián)網布局。

各大板塊設計構造分析

供電系統(tǒng)：連接的市電通過整流、穩(wěn)壓器件轉換成穩(wěn)定的直流電源輸出到控制器端。電源是整個設備端的靈魂，一個穩(wěn)定可靠的電源需要用到很多的MOSFET、SiC二極管、柵極驅動IC、光耦隔離器、LDO來組成。在器件選型上東芝半導體提供眾多選擇，例如MOSFET可以采用TK18A50D／TK12P50W，其具備低導通電阻、低漏電流特性，可有效降低功耗。SiC二極管可以選擇TRS4A65F／TRS4E65F，其具備高浪涌電流電阻、低漏電流、低正向電壓特性，保護后續(xù)電路不會受到浪涌電壓的影響而造成擊穿損壞。柵極電路驅動IC可以選擇HN4B101J／HN4B102J，其具備高速開關、高直流電流增益、低集電極-發(fā)射極飽電壓特性，保證工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。光耦隔離器可以選擇TLP2309／TLP2719，其具備模擬輸出、低延時高速傳輸、同時TLP2309還具備15 kv/us的共模瞬態(tài)抗擾特性，電氣隔離進一步保障電路系統(tǒng)的安全。低壓差線性穩(wěn)壓器LDO可以根據(jù)設計需求來進行選擇。

圖2. 東芝部分LDO電氣屬性圖

控制器：一般來說搭載傳感器所需的控制器需要具有穩(wěn)定傳輸數(shù)字信號的硬件IC所依賴的微控制器。這里東芝半導體推薦了TXZ+家族的M360系列以及TXZ家族的M4N系列。M360系列是基于ARM Cortex M3核構建，具備512 K的Flash，輸出頻率高達80 MHz，TXZ+系列是基于ARM Cortex M4核構建，具備512 K-2 MB的超大Flash可供選擇，輸出頻率高達200 MHz，支持USB、CAN、UART、FUART、SPI、I²C等總線通信接口。同時MCU還外接LED指示燈用來顯示設備端運行狀態(tài)，對此東芝提供了具備高集電極電壓、電流特性LED驅動IC—2SA1313。

物聯(lián)網通信設備：家庭聯(lián)網設備大多數(shù)都是基于2.4 GHz／5 GHz的WiFi模組，工業(yè)上慣用5G模組來傳輸數(shù)據(jù)。

傳感器：這個器件是物聯(lián)網的靈魂，常見傳感器包括氣體傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、環(huán)境光傳感器，它的靈敏度以及穩(wěn)定性將會決定整個物聯(lián)網系統(tǒng)是否出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差的基準。所以在和MCU通信接口連接的時候通常會加入一個運算放大器，用來保證數(shù)據(jù)的精準性，東芝提供的運放TC75S102F／TC75S67TU具有低壓動作、低功耗、低噪聲特性，保證數(shù)據(jù)的有效交互。

東芝半導體擁有全球先進的研發(fā)實驗室，提供市場豐富的高性能且穩(wěn)定性好的元器件產品線，幫助客戶高效地實現(xiàn)產品設計和落地。