德州仪器工业4.0产品组合

“工业4.0”一词源于2011年的汉诺威工业博览会,是对第四次工业革命的参考。第一次工业革命,大约18 个世纪,关联与制造过程的机械化。第二次工业革命是指在20月初制造电气化个世纪。
80年代的第三次工业革命源于个人电脑技术,互联网和信息处理技术的进步,并得到了自动化和计算机化的支持。
正在进行的数字革命正在迎来第四次工业革命,它提供了不同行业可以嵌入技术的新渠道。其结果是制造业在向完全数字化迈进时发生了迅速变化。
数字通信是工业4.0网络化生产系统的基础。监控电机,滚动轴承和齿轮箱的性能和状态的传感器进行通讯有助于优化机器和系统的使用寿命,减少停机时间并提高生产力。
通过互联网自动化系统的网络现在允许有能力分析和处理大量数据的新商业模式。但是,为了充分利用工业4.0的优势,必须实现全面的数字化。为此,制造商将需要最新的工业通信,控制和传感器技术。为了满足这些需求,德州仪器(TI)将一系列产品组合在一起,这些产品可帮助制造商实现工业4.0。

来自Sitara家族的处理器

所述的Sitara™ AMIC110:这个装置是一个多协议可编程工业通信处理器能够提供准备使用的大多数工业以太网和现场总线通信的从站的解决方案,具有一定的主人一起。AMIC110基于Arm®Cortex®-A8处理器,外设和工业接口选件(图1)。
德州仪器的Sitara AMIC110功能框图
图1:德州仪器的Sitara AMIC110功能框图。(图片来源:德州仪器)
AMIC110支持高级操作系统(HLOS)。TI可免费提供Linux和TI-RTOS,而其他RTOS软件可从TI生态系统合作伙伴处获得。该微处理器与C2000 连接驱动器的微控制器系列配合使用,可以充当互补的通信芯片。
Sitara AM3357: Sitara AM335x微处理器基于Arm Cortex-A8处理器,支持EtherCAT和PROFIBUS等工业接口选件,并且增强了图像和图形处理功能。这些器件还支持TI提供的Android和Linux免费HLOS。
Sitara AM4379: AM437x系列处理器性能卓越,基于Arm Cortex-A9内核。因此,除了提供更新的外设(包括LPDDR2和QSPI-NOR等存储器选件)之外,这些器件还提供基于性能较低的Arm内核的系统升级。
处理器支持工业通信协议,如EtherCAT,PROFIBUS,EnDat等。还有其他增强功能,包括用于丰富图形用户界面的3D图形加速功能,以及用于确定性实时处理的协处理器。此外,这些器件支持HLOS,可从TI免费获得Linux,而其他HLOS软件则可从TI的设计网络和生态系统合作伙伴处获得。
Sitara AM5718: AM571x器件通过完全集成的混合处理器解决方案提供高处理性能。这些处理器还将高度集成的外设与可编程视频处理相结合(图2)。
德州仪器的Sitara AM571x功能框图
图2:德州仪器的Sitara AM571x功能框图。(图片来源:德州仪器)
可编程性由TI C66x VLIW浮点DSP内核以及带有Neon扩展的单核Arm Cortex-A15 RISC CPU提供。Arm处理器允许开发人员将控制功能与DSP和协处理器上编程的视觉算法分开,从而降低系统软件的复杂性。
此外,TI还为Arm和C66x DSP提供了一套完整的开发工具。这些工具包括C编译器,一个简化编程和调度的DSP汇编优化器,以及一个用于源代码执行可见性的调试接口。
Sitara AM571x Arm处理器系列符合AEC-Q100标准。
Sitara AM5728:这些处理器具有与AM571x设备相同的功能,但也具有加密加速功能。
该66AK2G:该66AK2G0x系列提供了异构多核片上系统芯片(SoC)基于TI业经验证的梯形II(KS2)架构的器件。这些器件旨在解决需要DSP和ARM性能的应用,同时集成用于网络和加密功能,高速外设和存储器接口以及HLOS支持的硬件加速。
与现有的基于KS2的SoC器件类似,66AK2G0x可使DSP和Arm内核掌握系统中的所有内存和外设。这种架构的使用有助于最大限度地提高软件的灵活性,无论是DSP还是以ARM为中心的系统设计都可以互换使用。
此外,66AK2G0x通过在处理器内核,共享存储器,模块中的嵌入式存储器和外部存储器接口中广泛实施纠错码,可显着提高器件可靠性。基于全面分析软错误率和开机时间,指定的66AK2G0x器件符合各种工业和汽车要求。
此外,TI还为Arm和C66x DSP提供了一套完整的开发工具。这些工具包括C编译器,用于简化编程和调度的DSP汇编优化器,以及用于源代码执行可视性的调试接口。

超声波传感MSP430微控制器

所述MSP430FR6047:本系列超声波传感和测量系统单芯片是高度集成的微控制器(MCU),用于水和热米优化(图3)。这些MCU通过集成的超声波传感解决方案模块为各种流速提供高精度。该模块由于最大限度的集成,只需要很少的外部元件,有助于实现超低功耗计量和降低系统成本。
德州仪器MSP430FR604x功能框图(点击放大)
图3:德州仪器MSP430FR604x的功能框图。(图片来源:德州仪器)
MSP430FR6047 MCU实现基于高速ADC的信号采集,然后使用集成的低能加速器模块优化数字信号处理。这就为电池供电计量应用优化了高精度,超低功耗计量解决方案。

集成的以太网PHY MCU

该MSP432E:该SimpleLink™MSP432E401Y的ARM Cortex-M4F微控制器适用于需要与显著控制处理连接功能的高性价比应用。
这些MCU集成了各种通信功能,使高度连接的设计能够实现功率和性能的实时控制。借助集成的通信外设以及其他高性能模拟和数字功能,这些设备为从人机界面(HMI)到联网系统管理控制器的应用提供了坚实的基础。

以太网工业接口模块

所述DP83822I:这种低功率单端口10/100 Mbps以太网PHY提供了所有用于接收和发送在两个标准双绞线电缆数据所需和连接到外部光纤收发器中的物理层功能。此外,该设备还提供了通过IEEE 802.3标准媒体独立接口(MII),千兆位媒体独立接口(GMII)或简化GMII(RGMII)连接MAC的灵活性。
此外,DP83822还支持多条工业总线,其快速链接时序以及强制模式下的Auto-MDIX,并提供集成环回功能,内置自测和电缆诊断工具。
该DP83867:该设备是一款低功耗,强大的,功能齐全的物理层收发器。它具有集成的PMD子层以支持10BASE-Te,100BASE-TX和1000BASE-T以太网协议。关于电路保护的ESD,DP83867超过了8 kV IEC 61000-4-2(直接接触)标准。
设计用于轻松实现10/100/1000 Mbps以太网LAN,DP83867通过外部变压器直接连接到双绞线介质。直接连接到MAC层是通过IEEE 802.3 MII,GMII或RGMII标准完成的。QFP软件包支持MII / GMII / RGMII,而QFN软件包仅支持RGMII。
带有数字隔离的RS-485(ISO1176T: ISO1176T是一款隔离差分线路收发器,该器件具有集成的振荡器输出,用于为隔离变压器提供初级电压,由于接地环路断开,允许器件以更大共模电压范围,ISO1176T非常适合长距离传输线路。
隔离式CAN收发器(ISO1050): ISO1050是一款符合ISO11898-2标准规范的电流隔离式CAN收发器。逻辑输入缓冲器和输出缓冲器通过氧化硅绝缘层隔离,为ISO1050DW 提供高达5,000 V RMS的电流隔离,为ISO1050DUB提供2,500 V RMS的电流隔离。当与隔离电源结合使用时,该设备将防止数据总线或其他电路上的噪声电流进入本地,并干扰或损坏敏感电路。
IO-Link收发器(TIOL111):该收发器系列实现用于工业双向点对点通信的IO-Link接口(图4)。当通过3线接口连接到IO-Link主机时,主机可以启动通信并与远程节点交换数据,而TIOL111则充当通信的完整物理层。
德州仪器的TIOL111-x IO-Link收发器典型应用图
图4:德州仪器TIOL111-x IO-Link收发器的典型应用图。(图片来源:德州仪器)
这些器件具有浪涌保护功能,能够承受高达每IEC IEC 61000-4-5标准的1.2 kV(500Ω)浪涌。TIOL111还具有集成反极性保护功能。
数字传感器输出驱动器(TIOS101): TIOS101器件可配置为高端,低端或推挽式驱动器。这些器件能够承受每个IEC 61000-4-5标准高达1.2 kV(500Ω)的电压浪涌,并具有集成反极性保护功能。
通过一个简单的引脚可编程接口便于与控制器电路接口,而输出电流限制可通过使用外部电阻进行配置。
提供欠压,过流和过热内部保护功能以及故障报告。

数据转换器可实现快速,精确和安全

所述ADS124S0x:所述ADS124S06和ADS124S08是精密,24位,Δ-Σ(ΔΣ),模拟-数字转换器(ADC)。这些器件具有低功耗和许多集成特性,可降低小信号传感器测量应用中的系统成本和元件数量。
这些ADC具有50Hz或60Hz抑制功能,适用于嘈杂的工业环境,以及可配置的数字滤波器,可提供低延迟转换结果。对于电阻电桥或热电偶应用,低噪声可编程增益放大器(PGA)可提供范围从1到128的增益,以放大低电平信号。此外,这些器件通过集成低漂移2.5 V基准电压来减少印刷电路板(PCB)面积。最后,两个可编程激励电流源允许简单精确的电阻温度检测器(RTD)偏置。
所述ADS122U04:该装置是一种精密,24位,ADC,具有两个差分或通过柔性输入多路复用器MUX四个单端输入。ADS112U04还具有集成低噪声,可编程增益放大器(PGA),可提供高达128的增益,两个可编程激励电流源,一个电压参考,一个振荡器和一个精密温度传感器。
这部分能够以高达每秒2000个样本(SPS)的数据速率进行转换,并具有单周期稳定性。当工作在20 SPS时,数字滤波器可为噪声较大的工业应用同时提供50 Hz和60 Hz抑制。PGA使得ADS122U04非常适合涉及测量小型传感器信号的应用,例如RTD,热电偶,热敏电阻和电阻式桥式传感器。
该DAC8775:该DAC8775是专为满足工业控制应用的需求。该器件是一款完全集成的四通道精密16位数模转换器(DAC),具有自适应电源管理功能。自适应功耗在启用时可最大限度地降低芯片管理电路的功耗。
DAC8775可以编程为电流或电压输出设备。当编程为电流输出时,电流输出驱动器上的电源电压基于通过集成降压/升压转换器持续反馈电流输出引脚上的电压,在4.5 V至32 V之间调节。当编程为电压输出时,该电路为电压输出级(±15 V)生成可编程电源电压。DAC8775还包含一个低压差(LDO),可从单个电源引脚产生数字电源(5 V)。
所述DAC8740H:所述DAC874xH设备HART®,基金会现场总线™和PROFIBUS PA兼容低功率调制解调器设计用于工业过程控制和工业自动化应用(图5)。
德州仪器的DAC874xH功能框图
图5:德州仪器DAC874xH的功能框图。(图片来源:德州仪器)
在HART模式下,DAC874xH集成了所有必需的电路,以半双工HART物理层调制解调器的形式工作,无论是从属还是主配置,只需最少的外部滤波元件。基金会现场总线模式中的DAC874xH集成了所有必需的电路,以作为半双工基金会现场总线兼容的H1控制器和MAU运行。

配套产品:电源,时钟和电路保护

的LM5166降压转换器:这个装置是一个紧凑的,容易使用的,3 V 65 V,超低我Q同步降压转换器。它在宽输入电压和负载电流范围内具有高效率。集成的高端和低端功率MOSFET允许在3.3 V,5 V固定输出电压或可调输出的情况下提供高达500 mA的输出电流。
LM5166旨在简化实施,同时提供优化目标应用性能的选项。为获得最佳轻负载效率,选择脉冲频率调制模式,而恒定导通时间控制模式选择几乎恒定的工作频率。两种控制方案都不需要环路补偿来提供出色的线路和负载瞬态响应,并且需要较短的PWM导通时间以实现较大的降压转换比。
该TPS7A39 LDO稳压器:该TPS7A39是一款双通道,单片式,高PSRR(电源抑制比),正,负LDO稳压器。该器件能够供应并吸收高达150 mA的电流。调节输出可以独立和外部调节为对称或非对称电压。这使该器件成为信号调理的理想双路双极电源。
TPS7A39输出,正反两方面,在启动过程中按比例跟踪对方。这有助于缓解双轨系统中常见的浮动情况和其他电源排序问题。负输出具有被调节到0 V的能力,扩大了单电源放大器的共模范围。TPS7A39还具有较高的PSRR,有助于消除电源噪声(如电源开关噪声),从而危及信号完整性。
该TPS2660的eFuse:这些小型设备是具有保护功能的全套高压eFuses。由于4.2 V至55 V的宽电源输入范围,因此可以控制许多常用的直流母线电压。该器件可承受并保护负载免受高达±60 V的正负电源电压的影响。
由于集成式背靠背FET提供反向电流阻断功能,因此TPS2660适用于在电源故障和欠压情况下具有输出电压保持要求的系统。包括过流,输出摆率和过压在内的可调功能,欠压阈值提供负载,电源和器件保护。集成的,强大的保护控制模块以及TPS2660x的高额定电压有助于简化浪涌保护系统设计。
的TPS82130降压转换器:这个装置是一个17 V输入,3的降压转换器。TPS82130 MicroSiP™电源模块针对小型解决方案尺寸和高效率进行了优化,集成了同步降压转换器和电感器,以简化设计,减少外部元件并节省PCB面积。小巧紧凑的解决方案适用于通过标准表面贴装设备进行自动化组装。
该转换器在PWM模式下工作,标称开关频率为2 MHz。它在轻负载电流下自动进入省电模式操作,以最大限度地提高效率。该器件在节能模式下的典型静态电流为20μA。TPS82130采用DCS控制拓扑实现精确的输出电压调节和出色的负载瞬态性能。
的TVS3300电涌保护器:这是一个瞬态电压抑制器(TVS)装置,其用于暴露于高瞬态电压事件的电子电路提供保护。与传统的TVS二极管不同,TVS3300精密钳位器可在较低的击穿电压下触发,并提供调节以在整个瞬态过电压事件中保持平坦的钳位电压。
与传统TVS相比,电压钳对典型德州仪器平夹钳器件的8/20μs浪涌事件的响应
图6:该图比较了典型德州仪器平板钳位器件与传统TVS相比,电压钳位响应与8/20μs浪涌事件的对比。(图片来源:德州仪器)
较低的钳位电压和较低的动态电阻的组合允许一种独特的TVS保护解决方案,与传统TVS二极管相比,它能够在浪涌事件期间降低系统的电压暴露,单向配置时可降低多达30%在双向配置中高达20%。较低的钳位电压和平坦的钳位性能允许选择最低额定电压额定值低于传统TVS二极管的下游系统组件。这样可以节省系统成本,减少电路板面积,并提高整体性能。
所述REF3425电压参考:这是一个低温度漂移(6ppm的/℃),低功耗,高精密CMOS基准电压源,具有±0.05%的初始精度,并具有小于95个微安的功耗低的工作电流。REF3425还具有非常低的5μVP -P / V输出噪声,可通过高分辨率数据转换器和噪声关键系统保持高信号完整性。采用小型SOT-23封装,REF3425为MAX6071和ADR3425器件提供增强的规范和引脚至引脚替换。

HMI显示电源解决方案

该TPS65150 LCD电源:该设备是一个紧凑和小型电源解决方案,提供了由薄膜晶体管(TFT)LCD显示器所需的所有三个电压。1.8 V至6 V的输入电压范围使该器件适用于由2.5 V或3.3 V输入电源供电的笔记本电脑,或适用于采用5 V输入电压轨的监视器应用。此外,TPS65150器件还包含一个集成的高电流缓冲器,为TFT背板提供VCOM电压。

结论

为了帮助制造商实现工业4.0,他们需要最新的工业通信,控制和传感器技术。德州仪器通过整合一系列产品来帮助制造商实现全厂数字化,从而满足这些需求。

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