• 大佬带你看无人驾驶技术,无人驾驶是否需要自学习

    大佬带你看无人驾驶技术,无人驾驶是否需要自学习

    无人驾驶技术在当前已经得到一定的发展,很多国家都进行过无人驾驶汽车上路实验。上篇文章中,小编对限制无人驾驶汽车量产的成本因素有所探讨。为增进大家对无人驾驶的了解,本文将探讨无人驾驶汽车是否需要具备学习能力。如果你对无人驾驶具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 无人驾驶汽车是智能汽车的一种,也称为轮式移动机器人,主要依靠车内的以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶的目的。它是利用车载传感器来感知车辆周围环境,并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息,控制车辆的转向和速度,从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。 传统计算机的决策功能仅依靠人类嵌入的设计和程序来执行动作。 不管它多么复杂,它最终都是一种人工工具。但是随着技术的发展,人工智能不再仅仅是一种工具,而是具有学习能力和自主权的个人。人工智能将在此基础上分析和判断其触摸的事物以及所获得的信息,获得新的知识和技能,并做出超出编程的行为,因此,人工智能将在行为决策方面超越人类的控制。然而,不受人类控制的人工智能也失去了人类道德和道德的约束,甚至可能对人类安全构成威胁。 无人驾驶汽车是否还需要具有深度学习能力,这是在我国无人驾驶汽车的研究与开发中必须考虑的一个问题。 2017年3月,丰田汽车发布了新开发的具有学习能力的自动驾驶汽车,随着时间的推移,它将变得越来越“智能”。具有学习能力的自动驾驶汽车将超越程序设置,并在驾驶过程中自动做出一些行为。在行为期间,它将不受任何人员或程序的控制,并且没有道德价值,这是一种威胁。德国道德委员会提出了人工智能的道德要求,要求人工智能算法必须遵守一系列道德法律,其核心是将人的生命放在首位。道德判断受到个性化个性特征和心理状态的深刻影响。当遇到道德困境和道德冲突时,即使在人与人之间也很难达成共识,甚至不可能要求人工智能通过书面道德程序给出正确答案。” 小编认为,无人驾驶汽车的学习能力会对乘客构成一定的风险。一旦具备学习能力,无人驾驶汽车将有能力违反制造商制定的规则,超出预设目的行事,甚至违反规则以维持自身生存。对于无人驾驶汽车,是否具有学习能力并不是其技术的核心。无人驾驶汽车的核心是安全的自动驾驶。只要他们能够按照既定程序解决各种路况并在紧急情况下安全驾驶,就无需开发具有深度学习能力的无人驾驶汽车。如果无人驾驶汽车的功能有缺陷或不完善,驾驶员可以通过系统升级来升级自动驾驶的功能。该系统的新知识是通过人工升级系统来实现的,升级控制权在驾驶员手中,与车辆本身无关。另一方面,如果无人驾驶汽车具有学习能力,则必须考虑其道德操守。但是道德是一个复杂的命题。甚至人类也无法通过道德来解决所有驾驶问题。如何期望汽车通过预设算法做出道德选择。机器有其自身的逻辑,不应使汽车成为万能的。无人驾驶汽车不具有学习能力,并且不是静态的。当我国缺乏人工智能立法并且无法通过算法伦理实现人工智能伦理时,这只是一种审慎的方法。 但是,无人驾驶集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体,是计算机科学、模式识别和智能控制技术高度发展的产物,也是衡量一个国家科研实力和工业水平的一个重要标志,在国防和国民经济领域具有广阔的应用前景 以上便是此次小编带来的“无人驾驶”相关内容,通过本文,希望大家对无人驾驶是否需要具备自学习能力的问题具备自己的观点。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-04-06 关键词: 无人驾驶 指数 无人驾驶汽车

  • 无人驾驶普及难点在哪?我国应如何选择无人驾驶道路?

    无人驾驶普及难点在哪?我国应如何选择无人驾驶道路?

    无人驾驶是目前的研究热点,也是各国都在积极推进的一项技术。因为,在未来,无人驾驶必将是主流。通过无人驾驶,我们能够解放自己的双手。但是,无人驾驶到来的日子还需要一些年限,其中一个原因便是成本问题。此外,本文中,小编还将介绍我国无人驾驶汽车发展道路的选择。如果你对无人驾驶具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、无人驾驶受成本约束 无人驾驶汽车尚不能投入量产,除了安全性目前仍无法保证外,高昂的生产成本也是另外一大制约因素。 无人车必须依靠传感装置录入周边信息,就好像司机的眼睛一样。据工作人员介绍,百度无人车一共有8只最主要的“眼睛”,其中造价最高的是车顶360度不断旋转的圆柱体,也就是64线激光雷达,能检测到120米范围内的障碍物。 包括谷歌在内的不少公司都采用了同样的激光雷达,而今年该装置卖价曾经高达50万元人民币,甚至超出了百度采购国产车的成本。 “目前最大的问题在于,全世界只有一家企业能够生产这种激光雷达。”,百度联合福特共同投资了Velodyne的公司,要求其在5年内将该激光雷达的价格降至500美元。 目前64线激光雷达的卖价高,并非因为成本高,而是因为产量低,销量少。加上研发成本和公司利润,才导致售价高昂。 二、我国无人驾驶汽车发展进路的选择 在发展无人驾驶汽车的过程中,欧洲汽车制造商指出,他们将采取渐进战略,因为一旦直接采用全自动无人驾驶汽车,将需要修改大量法律,而该法律尚未得到修订、修改。另一方面,汽车制造商不能确定是否应对全自动无人驾驶汽车造成的交通事故负责。 小编认为,选择无人驾驶汽车发展道路的标准应该从欧洲汽车制造商等立法角度出发,而不是从像Google这样的无人驾驶汽车的价值角度出发。 因为方法上的差异只是过程上的差异,所以结果必须全部指向全自动无人驾驶汽车。 在特定的道路上,小编认为,我国的无人驾驶汽车应遵循循序渐进的道路。一是因为全自动无人驾驶车辆具有更高的技术要求,并且相应地具有更高的法规要求。在缺乏辅助自动驾驶的相关实践和法律经验的情况下,直接为全自动无人驾驶车辆制定相关立法在技术上必然会很困难。通过辅助自动驾驶到全自动无人驾驶汽车,随着技术水平的不断提高,将提高公众对无人驾驶汽车技术的理解,制定全自动无人驾驶汽车立法的经验将更加成熟。第二是在责任方面需要协助自动驾驶阶段的过渡或缓冲。我国目前对机动车交通事故的责任主要是驾驶员过失的责任,但没有全自动无人驾驶汽车的驾驶员,由无人驾驶汽车引起的交通事故的责任主体将发生颠覆性变化,即使从人员公司的责任已变成产品责任,巨大的变化挑战了法规。但是,如果首先进行半自动驾驶的开发,则立法已经在制造商,驾驶员和其他主体之间分配了一定程度的责任,并且对无人驾驶的责任有了更清晰的理解。为全自动和无人驾驶分配职责将更加合理和谨慎。第三是基于社会公众接受度的观点。公众接受无人驾驶汽车将花费一些时间,尤其是由于对其安全性的怀疑。在全自动无人驾驶汽车的初期开发中,他们可能会处于观望状态。在此过程中,即使是全自动无人驾驶汽车偶尔发生的交通事故,即使它们远低于当前的汽车事故率,由于受害乘客的无误和“无能为力”,公众也会加深对无人驾驶汽车的怀疑。。为了增加对无人驾驶汽车的接受度,必须给公众时间以批准,半自动驾驶汽车恰巧为他们提供了学习无人驾驶汽车的机会。 以上便是此次小编带来的“无人驾驶”相关内容,通过本文,希望大家对限制无人驾驶汽车量产的成本因素以及我国应当如何选择无人驾驶进路具备一定的了解哦。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-04-06 关键词: 无人驾驶 指数 无人驾驶汽车

  • 后疫情时代新常态下,上云或成为企业生存关键

    后疫情时代新常态下,上云或成为企业生存关键

    经历了一年多的全球疫情抗争,当前美国的累积确诊率已经超过10%,同时随着各种疫苗的面世,各国致死率下降、接种率和自然抗体率提升,其实在新冠在全球已经逐渐被视为为一种“大流感”,后疫情时代的新常态将会在全球开启,可以预见到全面的复工复产即将开启。在疫情盛行期间 ,我们可以看到全人类生活方式的转化,各行各业上云是重要趋势。而据亚马逊全球副总裁、亚马逊云科技大中华区执行董事张文翊女士近期在亚马逊云科技中国业务战略媒体沟通会上的分享,疫情后时代新常态下,上云不再是锦上添花,更成为企业生存的关键。 企业需要重塑来保持生命力,而上云是重塑的关键 重塑(re:Invent)这一主题是亚马逊云科技(下文简称AWS)近年来一直在强调的主题,在此前的多次活动中,常用Fortune的世界500强名单变化来作为说明——50年前500强企业如今只剩下17%仍在列。20年前500强企业中如今在列也仅剩50%。放眼整个世界经济发展成长的过程中,企业时刻面临着各种各样的挑战。时刻保持敏锐的洞察力,定期完成自我重塑才能保持持久的生命力。去年以来的疫情,更是放大了不少企业本身存在的系统隐患,带来了更大的冲击。 据张文翊女士分享,从亚马逊的全球客户的服务经验来看一共有三个趋势:趋势一,疫情推动了整个企业的重塑,很多企业也积极拥抱云,利用云的敏捷性、弹性和成本节约的优势来快速响应外部的变化和改善他们的成本。趋势二,越来越多的企业直接在云上进行创新,全方位盘活数据,开展人工智能、机器学习、物联网业务。他们除了能让数据服务于日常的运营之外,更推出了一些创新的用户体验,也加速了他们的业务数字化和智能化。趋势三,企业正在加速全球业务布局,无论是中国企业向海外拓展,还是跨国公司发展中国业务,都在利用亚马逊云统一的技术架构来快速地进入业务的落地。 持续增加云生态立体投入,做数字经济增长引擎 作为云服务的发明者,亚马逊云科技已经具备了全球领先的云服务优势,首先在硬件基础上,拥有25个地理区域、80个可用区,服务了245个国家;有了这样的很好的基础,并持续地在符合上云安全合规的要求下,对于全国各行各业不同体量的百万活跃用户持续提供服务,在这期间积累和收集了成熟和丰富的全球客户实践经验。除了亚马逊云外,亚马逊主体本身优势的电商、智能设备、物流等构件的全球业务体系,也为客户提供了强大支撑。在Gartner《云基础设施和平台服务魔力象限》报告中连续十年被评为领导者。 重塑不仅仅是对于亚马逊云科技的企业客户而言的,对于亚马逊云科技自身同样也是持续贯彻的理念。虽然处于领先的位置上,但亚马逊仍积极探寻和发明更多适用于客户需求的新的服务,并持续在云生态的上下游实现投入。在中国这边,亚马逊云科技计划将两个可用区 进行扩建和增加。据张文翊女士分享,在宁夏区域将进行二期扩容,预计二期的扩容新增的厂房设计面积、可支持的计算容量将会达到一期的1.3倍;在北京将会发布第三个可用区域。在2020年亚马逊云科技发布了机器学习的重点服务Amazon SageMaker,大大降低了客户开展机器学习的技术和资源门槛,提高了机器学习的开发效率。今年又发布了基于自研云原生处理器Amazon Graviton2,近期也把刚刚在re:Invent上发布的多个SageMaker核心功能落地了北京区域和宁夏区域,也属于全球比较早落地的区域之一。宁夏区域从2017年正式商用以来,受到了数以千计中国客户的欢迎,二期的扩建也会进一步提高其云服务能力,北京区也一直是亚马逊云科技 在中国的重要根据地之一 ,这两个区的扩展将会更好地帮助客户拥抱数字化、智能化,加快重塑步伐。 在人才培育方面,亚马逊云科技也实现了从青少年、到中学、高等教育乃至在职人员的多种不同的培训计划。据张文翊女士分享,亚马逊云科技与清华、北大等全国200多所院校达成了合作,开发了28门定制的课程,已经有超过20万的学生受益。现在也有超过20万客户和合作伙伴的员工接受了云计算和各种计算领域的培训和认证。放眼全球,亚马逊云科技宣布到2025年将在全球投入数亿美金,为200多个国家和地区的2900万人提供免费的云计算技术的培训,来助力于他们提升他们的技术能力。 在此次发布会上,亚马逊云科技还和华米科技达成了战略合作,支持华米科技涵盖70多个国家和地区的“芯端云”的战略,来提升其全球竞争力。随着疫情发展态势的逐步稳定,后疫情时代将会迎来全面复工复产的浪潮,而如何抢夺先机,获得决胜机会,完成企业重塑,上云是关键操作。亚马逊云科技针对全球深入的本地化服务和全球性的业务结构,将会是这些企业的最好选择之一。

    时间:2021-04-02 关键词: 云计算 数据中心 机器学习 AWS

  • 云存储有哪些应用?8大云存储应用领域介绍

    云存储有哪些应用?8大云存储应用领域介绍

    存储的重要性不言而喻,对于存储,我们自然是十分熟悉的,比如手机存储、SD卡存储、SSD存储等。但是,对于云存储,您又有多少了解呢?为增进大家对云存储的认识,本文将对云存储的应用领域予以介绍。如果你对云存储具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、云物联应用 云计算和物联网之间的关系可以用一个形象的比喻来说明:“云计算”是“互联网“中的神经系统的雏形,“物联网”是“互联网”正在出现的末梢神经系统的萌芽。 二、云存储应用 云存储是在云计算(cloud computing)概念上延伸和发展出来的一个新的概念,是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能,将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作,共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。当云计算系统运算和处理的核心是大量数据的存储和管理时,云计算系统中就需要配置大量的存储设备,那么云计算系统就转变成为一个云存储系统,所以云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统。 三、云呼叫应用 云呼叫中心是基于云计算技术而搭建的呼叫中心系统,企业无需购买任何软、硬件系统,只需具备人员、场地等基本条件,就可以快速拥有属于自己的呼叫中心,软硬件平台、通信资源、日常维护与服务由服务器商提供。具有建设周期短、投入少、风险低、部署灵活、系统容量伸缩性强、运营维护成本低等众多特点;无论是电话营销中心、客户服务中心,企业只需按需租用服务,便可建立一套功能全面、稳定、可靠、座席可分布全国各地,全国呼叫接入的呼叫中心系统。 四、私有云应用 私有云(Private Cloud)是将云基础设施与软硬件资源创建在防火墙内,以供机构或企业内各部门共享数据中心内的资源。创建私有云,除了硬件资源外,一般还有云设备(IaaS)软件;现时商业软件有VMware的 vSphere 和Platform CompuTIng 的ISF, 开放源代码的云设备软件主要有Eucalyptus和OpenStack。 私有云计算同样包含云硬件、云平台、云服务三个层次。不同的是,云硬件是用户自己的个人电脑或服务器,而非云计算厂商的数据中心。云计算厂商构建数据中心的目的是为千百万用户提供公共云服务,因此需要拥有几十上百万台服务器。私有云计算,对个人来说只服务于亲朋好友,对企业来说只服务于本企业员工以及本企业的客户和供应商,因此个人或企业自己的个人电脑或服务器已经足够用来提供云服务。 五、云游戏应用 云游戏是以云计算为基础的游戏方式,在云游戏的运行模式下,所有游戏都在服务器端运行,并将渲染完毕后的游戏画面压缩后通过网络传送给用户。在客户端,用户的游戏设备不需要任何高端处理器和显卡,只需要基本的视频解压能力就可以了。就现今来说,云游戏还并没有成为家用机和掌机界的联网模式,因为至今X360仍然在使用LIVE,PS是PS NETWORK,wii是wi-fi。但是几年后或十几年后,云计算取代这些东西成为其网络发展的终极方向的可能性非常大。如果这种构想能够成为现实,那么主机厂商将变成网络运营商,他们不需要不断投入巨额的新主机研发费用,而只需要拿这笔钱中的很小一部分去升级自己的服务器就行了,但是达到的效果却是相差无几的。对于用户来说,他们可以省下购买主机的开支,但是得到的确是顶尖的游戏画面(当然对于视频输出方面的硬件必须过硬)。你可以想象一台掌机和一台家用机拥有同样的画面,家用机和我们今天用的机顶盒一样简单,甚至家用机可以取代电视的机顶盒而成为次时代的电视收看方式。 六、云教育应用 视频云计算应用在教育行业的实例:流媒体平台采用分布式架构部署,分为web服务器,数据库服务器、直播服务器和流服务器,如有必要可在信息中心架设采集工作站搭建网络电视或实况直播应用,在各个学校已经部署录播系统或直播系统的教室配置流媒体功能组件,这样录播实况可以实时传送到流媒体平台管理中心的全局直播服务器上,同时录播的学校也可以上传存储到信息中心的流存储服务器上,方便今后的检索、点播、评估等各种应用。 七、云会议应用 云会议是基于云计算技术的一种高效、便捷、低成本的会议形式。使用者只需要通过互联网界面,进行简单易用的操作,便可快速高效地与全球各地团队及客户同步分享语音、数据文件及视频,而会议中数据的传输、处理等复杂技术由云会议服务商帮助使用者进行操作。 目前国内云会议主要集中在以SAAS(软件即服务)模式为主体的服务内容,包括电话、网络、视频等服务形式,基于云计算的视频会议就叫云会议。云会议是视频会议与云计算的完美结合,带来了最便捷的远程会议体验。及时语移动云电话会议,是云计算技术与移动互联网技术的完美融合,通过移动终端进行简单的操作,提供随时随地高效地召集和管理会议。 八、云社交应用 云社交是一种物联网、云计算和移动互联网交互应用的虚拟社交应用模式,以建立著名的“资源分享关系图谱”为目的,进而开展网络社交,云社交的主要特征,就是把大量的社会资源统一整合和评测,构成一个资源有效池向用户按需提供服务。参与分享的用户越多,能够创造的利用价值就越大。 以上便是此次小编带来的“存储”相关内容,通过本文,希望大家对8大云存储应用领域具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-04-01 关键词: 存储 云存储 指数

  • 云存储是如何工作的?三类云存储介绍

    云存储是如何工作的?三类云存储介绍

    存储是数据保存必备的技术以及设备,如果没有存储,我们浏览的数据就没有办法进行数字化存储。为增进大家对存储以及云存储的认识,本文将对云存储的工作原理以及云存储的分类予以介绍。如果你对存储具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、云存储工作原理 云存储是一种网上在线存储(英语:Cloud storage)的模式,即把数据存放在通常由第三方托管的多台虚拟服务器,而非专属的服务器上。托管(hosting)公司运营大型的数据中心,需要数据存储托管的人,则透过向其购买或租赁存储空间的方式,来满足数据存储的需求。数据中心营运商根据客户的需求,在后端准备存储虚拟化的资源,并将其以存储资源池(storage pool)的方式提供,客户便可自行使用此存储资源池来存放文件或对象。实际上,这些资源可能被分布在众多的服务器主机上。 云存储是在云计算(cloud computing)概念上延伸和衍生发展出来的一个新的概念。云计算是分布式处理(Distributed Computing)、并行处理(Parallel Computing)和网格计算(Grid Computing)的发展,是透过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序,再交由多部服务器所组成的庞大系统经计算分析之后将处理结果回传给用户。通过云计算技术,网络服务提供者可以在数秒之内,处理数以千万计甚至亿计的信息,达到和”超级计算机”同样强大的网络服务。 云存储的概念与云计算类似,它是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能,网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作,共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统,保证数据的安全性,并节约存储空间。简单来说,云存储就是将储存资源放到云上供人存取的一种新兴方案。使用者可以在任何时间、任何地方,透过任何可连网的装置连接到云上方便地存取数据。如果这样解释还是难以理解,那我们可以借用广域网和互联网的结构来解释云存储。 二、云存储的分类 云存储可分为以下三类: 1.公共云存储 像亚马逊公司的Simple Storage Service(S3)和Nutanix公司提供的存储服务一样,它们可以低成本提供大量的文件存储。供应商可以保持每个客户的存储、应用都是独立的,私有的。其中以Dropbox为代表的个人云存储服务是公共云存储发展较为突出的代表,国内比较突出的代表的有搜狐企业网盘,百度云盘,乐视云盘,移动彩云,金山快盘,坚果云,酷盘,115网盘,华为网盘,360云盘,新浪微盘,腾讯微云,cStor云存储等。 公共云存储可以划出一部分用作私有云存储。一个公司可以拥有或控制基础架构,以及应用的部署,私有云存储可以部署在企业数据中心或相同地点的设施上。私有云可以由公司自己的IT部门管理,也可以由服务供应商管理。 2.内部云存储 这种云存储和私有云存储比较类似,唯一的不同点是它仍然位于企业防火墙内部。至2014年可以提供私有云的平台有:Eucalyptus、3A Cloud、minicloud安全办公私有云、联想网盘等。 3.混合云存储 这种云存储把公共云和私有云/内部云结合在一起。主要用于按客户要求的访问,特别是需要临时配置容量的时候。从公共云上划出一部分容量配置一种私有或内部云可以帮助公司面对迅速增长的负载波动或高峰时很有帮助。尽管如此,混合云存储带来了跨公共云和私有云分配应用的复杂性。 三、云存储的数据存储在哪里的 云储存数据储存在哪里?云储存数据存放在“云端”,即通常由第三方托管的多台虚拟服务器,而非专属的服务器上。云储存的数据存储时间取决于你向云服务器提供商支付的可用时长费用。 随着总体数据量的迅速增长,传统的存储方式已经不能满足当前企业的存储需求,因此,众多企业选择云存储服务以应对数据增长的挑战。数据存储在云端可以为企业带来与其他云服务相类似的收益。 以上便是此次小编带来的“存储”相关内容,通过本文,希望大家对云存储的工作原理以及云存储的分类具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-04-01 关键词: 存储 云存储 指数

  • 实现云存储有何前提?大佬带你看云存储架构

    实现云存储有何前提?大佬带你看云存储架构

    存储是我们每天都在打交道的对象,目前,云存储更是风靡全球。往期文章中,小编对云存储和传统存储的区别有所阐述。为增进大家对云存储的认识,本文将对云存储的实现前提以及云存储架构予以介绍。如果你对存储、云存储具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、云存储实现前提 (一)宽带网络的发展 真正的云存储系统将会是一个多区域分布、遍布全国、甚至于遍布全球的庞大公用系统,使用者需要通过ADSL、DDN等宽带接入设备来连接云存储。只有宽带网络得到充足的发展,使用者才有可能获得足够大的数据传输带宽,实现大量容量数据的传输,真正享受到云存储服务,否则只能是空谈。 (二) WEB2.0技术 Web2.0 技术的核心是分享。只有通过web2.0技术,云存储的使用者才有可能通过 PC、手机、移动多媒体等多种设备,实现数据、文档、图片和视音频等内容的集中存储和资料共享。 (三)应用存储的发展 云存储不仅仅是存储,更多的是应用。应用存储是一种在存储设备中集成了应用软件功能的存储设备,它不仅具有数据存储功能,还具有应用软件功能,可以看作是服务器和存储设备的集合体。应用存储技术的发展可以大量减少云存储中服务器的数量,从而降低系统建设成本,减少系统中由服务器造成单点故障和性能瓶颈,减少数据传输环节,提供系统性能和效率,保证整个系统的高效稳定运行。 (四)集群技术、网格技术和分布式文件系统 云存储系统是一个多存储设备、多应用、多服务协同工作的集合体,任何一个单点的存储系统都不是云存储。 既然是由多个存储设备构成的,不同存储设备之间就需要通过集群技术、分布式文件系统和网格计算等技术,实现多个存储设备之间的协同工作,多个存储设备可以对外提供同一种服务,提供更大更强更好的数据访问性能。如果没有这些技术的存在,云存储就不可能真正实现,所谓的云存储只能是一个一个的独立系统,不能形成云状结构。 (五)CDN内容分发、P2P技术、数据压缩技术 CDN内容分发、P2P技术、数据压缩技术、重复数据删除技术、数据加密技术 CDN内容分发系统、数据加密技术保证云存储中的数据不会被未授权的用户所访问,同时,通过各种数据备份和容灾技术保证云存储中的数据不会丢失,保证云存储自身的安全和稳定。如果云存储中的数据安全得不到保证,想来也没有人敢用云存储,否则,保存的数据不是很快丢失了,就是全国人民都知道了。 (六)存储虚拟化技术、存储网络化管理技术 云存储中的存储设备数量庞大且分布多在不同地域,如何实现不同厂商、不同型号甚至于不同类型(如FC存储和 IP存储)的多台设备之间的逻辑卷管理、存储虚拟化管理和多链路冗余管理将会是一个巨大的难题,这个问题得不到解决,存储设备就会是整个云存储系统的性能瓶颈,结构上也无法形成一个整体,而且还会带来后期容量和性能扩展难等问题。 云存储中的存储设备数量庞大、分布地域广造成的另外一个问题就是存储设备运营管理问题。虽然这些问题对云存储的使用者来讲根本不需要关心,但对于云存储的运营单位来讲,却必须要通过切实可行和有效的手段来解决集中管理难、状态监控难、故障维护难、人力成本高等问题。因此,云存储必须要具有一个高效的类似与网络管理软件一样的集中管理平台,可实现云存储系统中所有存储设备、服务器和网络设备的集中管理和状态监控。 二、云存储的优势 (1)存储管理可以实现自动化和智能化,所有的存储资源被整合到一起,客户看到的是单一存储空间; (2)提高了存储效率,通过虚拟化技术解决了存储空间的浪费,可以自动重新分配数据,提高了存储空间的利用率,同时具备负载均衡、故障冗余功能; (3)云存储能够实现规模效应和弹性扩展,降低运营成本,避免资源浪费; 云存储技术在安防领域应用存在的问题: 受限于安防视频监控自身业务的特点,监控云存储和现有互联网云计算模型会有区别,如安防用户倾向于视频信息存储在本地、政府视频监控应用比较敏感、视频信息的隐私问题、视频监控对网络带宽消耗较大等问题。 三、云存储架构 架构方法分为两类:一种是通过服务来架构;另一种是通过软件或硬件设备来架构。 传统的系统利用紧耦合对称架构,这种架构的设计旨在解决HPC(高性能计算、超级运算)问题,正在向外扩展成为云存储从而满足快速呈现的市场需求。下一代架构已经采用了松弛耦合非对称架构,集中元数据和控制操作,这种架构并不非常适合高性能HPC,但是这种设计旨在解决云部署的大容量存储需求。各种架构的摘要信息如下: 1. 紧耦合对称(TCS)架构 构建TCS系统是为了解决单一文件性能所面临的挑战,这种挑战限制了传统NAS系统的发展。HPC系统所具有的优势迅速压倒了存储,因为它们需要的单一文件I/O操作要比单一设备的I/O操作多得多。业内对此的回应是创建利用TCS架构的产品,很多节点同时伴随着分布式锁管理(锁定文件不同部分的写操作)和缓存一致性功能。这种解决方案对于单文件吞吐量问题很有效,几个不同行业的很多HPC客户已经采用了这种解决方案。这种解决方案很先进,需要一定程度的技术经验才能安装和使用。 2. 松弛耦合非对称(LCA)架构 LCA系统采用不同的方法来向外扩展。它不是通过执行某个策略来使每个节点知道每个行动所执行的操作,而是利用一个数据路径之外的中央元数据控制服务器。集中控制提供了很多好处,允许进行新层次的扩展: ● 存储节点可以将重点放在提供读写服务的要求上,而不需要来自网络节点的确认信息。 ● 节点可以利用不同的商品硬件CPU和存储配置,而且仍然在云存储中发挥作用。 ● 用户可以通过利用硬件性能或虚拟化实例来调整云存储。 ● 消除节点之间共享的大量状态开销也可以消除用户计算机互联的需要,如光纤通道或infiniband,从而进一步降低成本。 ● 异构硬件的混合和匹配使用户能够在需要的时候在当前经济规模的基础上扩大存储,同时还能提供永久的数据可用性。 ● 拥有集中元数据意味着,存储节点可以旋转地进行深层次应用程序归档,而且在控制节点上,元数据经常都是可用的。 以上便是此次小编带来的“存储”相关内容,通过本文,希望大家对云存储实现的前提以及云存储架构具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-04-01 关键词: 存储 云存储 指数

  • 嵌入式系统硬件结构了解吗?认识下嵌入式系统软件体系吧

    嵌入式系统硬件结构了解吗?认识下嵌入式系统软件体系吧

    对于很多朋友而言,嵌入式系统就是一个黑匣子。很多情况下,我们都是在使用封装好的嵌入式系统,但是你知道嵌入式系统的组成吗?为增进大家对嵌入式系统的认识,本文将就软件、硬件部分对嵌入式系统予以介绍。如果你对嵌入式系统具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、嵌入式系统组成 从外部特征上看,一个嵌入式系统,通常是一个功能完备、几乎不依赖其他外部装置即可独立运行的软硬件集成的系统。如果对这样一个系统进行剖分的话,可以发现它大致可能包括这样几个层次,如图1所示。 嵌入式系统最核心的层次是中央处理单元部分,它包含运算器和控制器模块,在cpu的基础上进一步配上存储器模块、电源模块、复位模块等就构成了通常所说的最小系统。由于技术的进步,集成电路生产商通常会把许多外设做进同一个集成电路中,这样在使用上更加方便,这样一个芯片通常称之为微控制器。在微控制器的基础上进一步扩展电源传感与检测、执行器模块以及配套软件并构成一个具有特定功能的完整单元,就称之为一个嵌入式系统或嵌入式应用。 二、硬件结构 尽管各种具体的嵌入式系统的功能、外观界面、操作等各不相同,甚至千差万别,但是基本的硬件结构却是大同小异的,而且和通用计算机的硬件系统有着高度的相似性。嵌入式系统的硬件部分看起来与通用计算机系统的没有什么区别,也由处理器、存储器、外部设备、I/O接口、图形控制器等部分组成。但是嵌入式系统应用上的特点致使嵌入式系统在软硬件的组成和实现形式上与通用计算机系统有较大区别。为满足嵌入式系统在速度、体积和功耗上的要求,操作系统、应用软件、特殊数据等需要长期保存的数据,通常不使用磁盘这类具有大容量且速度较慢的存储介质,而大多使用EPROM、E2PROM或闪存(Flash Memory)。在嵌入式系统中,A/D或D/A模块主要用于测控方面,这在通用计算机中用得很少。根据实际应用和规模的不同,有些嵌入式系统要采用外部总线。随着嵌入式系统应用领域的迅速扩张,嵌入式系统越来越趋于个性化,根据自身特点采用总线的种类也越来越多。另外,为了对嵌入式处理器内部电路进行测试,处理器芯片普遍采用了边界扫描测试技术(JTAG)。 三、软件体系 嵌入式系统的软件体系是面向嵌入式系统特定的硬件体系和用户要求而设计的,是嵌入式系统的重要组成部分,是实现嵌入式系统功能的关键。嵌入式系统软件体系和通用计算机软件体系类似,分成驱动层、操作系统层、中间件层和应用层等四层,各有其特点。 1. 驱动层 驱动层是直接与硬件打交道的一层,它为操作系统和应用提供硬件驱动或底层核心支持。在嵌入式系统中,驱动程序有时也称为板级支持包(BSP)。BSP具有在嵌入式系统上电后初始化系统的基本硬件环境的功能,基本硬件包括微处理器、存储器、中断控制器、DMA、定时器等。驱动层--般可以有三种类型的程序,即板级初始化程序、标准驱动程序和应用驱动程序。 2. 操作系统层 嵌入式系统中的操作系统具有一般操作系统的核心功能,负责嵌入式系统的全部软硬件资源的分配、调度工作控制、协调并发活动。它仍具有嵌入式的特点,属于嵌入式操作系统(Embedded Operating System,EOS)。主流的嵌入式操作系统有Windows CE、Palm:OS、Linux、VxWorks.pSOS.QNX.LynxOS等。有了嵌入式操作系统,编写应用程序就更加快速、高效、稳定。 3. 中间件层 中间件是用于帮助和支持应用软件开发的软件,通常包括数据库、网络协议、图形支持及相应开发工具等,例如:MySQL、TCP/IP、GU1等都属于这一类软件。 4. 应用层 嵌入式应用软件是针对特定应用领域,用来实现用户预期目标的软件。嵌入式应用软件和普通应用软件有一定的区别,它不仅要求在准确性、安全性和稳定性等方面能够满足实际应用的需要,而且还要尽可能地进行优化,以减少对系统资源的消耗,降低硬件成本。嵌入式系统中的应用软件是最活跃的力量,每种应用软件均有特定的应用背景。尽管规模较小,但专业性较强,所以嵌入式应用软件不像操作系统和支撑软件那样受制于国外产品,是我国嵌入式软件的优势领域。 以上便是此次小编带来的“嵌入式系统”相关内容,通过本文,希望大家对嵌入式系统的软件、硬件结构具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-03-31 关键词: 嵌入式 嵌入式系统 指数

  • 嵌入式系统4大分类介绍,大佬带你看嵌入式系统诸多特点

    嵌入式系统4大分类介绍,大佬带你看嵌入式系统诸多特点

    嵌入式系统作为主流系统之一,在各大行业中都有其身影。上篇文章中,小编对嵌入式系统的嵌入方式有所解读。为增进大家对嵌入式系统的认识,本文将对嵌入式系统的分类和嵌入式系统的特点予以介绍。如果你对嵌入式系统具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、嵌入式系统的分类 有些人把单个嵌入式微处理器就当作嵌入式系统,这是不对的。因为嵌入式系统实质上是一个嵌入式计算机系统,因此,只有将嵌入式微处理器构成了一个计算机系统,并作为嵌入式应用时,这样的计算机系统才可称为嵌入式系统。 根据不同的分类标准嵌入式系统有不同的分类方法,如按其形态的差异,一般可将嵌入式系统分为:芯片级(MCU、SoC)、板级(单片机、模块)和设备级(工控机)三级。如按其复杂程度的不同,又可将嵌入式系统分为以下四类: (1)主要由微处理器构成的嵌入式系统,常常用于小型设备中(如温度传感器、烟雾和气体探测器及断路器); (2)不带计时功能的微处理器装置,可在过程控制、信号放大器、位置传感器及阀门传动器等中找到; (3)带计时功能的组件,这类系统多见于开关装置、控制器、电话交换机、包装机、数据采集系统、医药监视系统、诊断及实时控制系统等等; (4)在制造或过程控制中使用的计算机系统,这也就是由工控机级组成的嵌入式计算机系统,是这四类中最复杂的一种。也是现代印刷设备中经常应用一种。 二、嵌入式系统的特点 (1)嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。嵌入式CPU能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部,从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化,移动能力大大增强,跟网络的耦合也越来越紧密。 (2)嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计,量体裁衣、去除冗余,力争在同样的硅片面积上实现更高的性能,这样才能在具体应用中对微处理器的选择更具有竞争力。 (3)嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起,它的升级换代也是和具体产品同步进行,因此嵌入式系统产品一旦进入市场,具有较长的生命周期。 (4)高实时性的系统软件(OS)是嵌入式软件的基本要求。而且软件要求固态存储,以提高速度;软件代码要求高质量和高可靠性。 (5)嵌入式系统本身不具备自举开发能力,即使设计完成后用户通常也不能对其中的程序、功能进行修改。而且还必须有一套开发工具和环境才能进行开发。 (6)专用性强。由于嵌入式系统通常是面向某个特定应用的,所以嵌入式系统的硬件和软件,尤其是软件,都是为特定用户群设计的,通常具有某种专用性的特点。 (7)体积小型化。嵌入式计算机把通用计算机系统中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部,从而有利于实现小型化,方便将嵌入式系统嵌入目标系统中。 (8)实时性好。嵌入式系统广泛应用于生产过程控制、数据采集、传输通信等场合,主要用来对宿主对象进行控制,所以对嵌入式系统有或多或少的实时性要求。例如,对武器中的嵌入式系统,某些工业控制装置中的控制系统等的实时性要求就极高。有些系统对实时性要求也并不是很高,例如,近年来发展速度比较快的掌上电脑等。但总体来说,实时性是对嵌入式系统的普遍要求,是设计者和用户应重点考虑的一个重要指标。 (9)可裁剪性好。从嵌入式系统专用性的特点来看,嵌入式系统的供应者理应提供各式各样的硬件和软件以备选用,力争在同样的硅片面积上实现更高的性能,这样才能在具体应用中更具竞争力。 (10)可靠性高。由于有些嵌入式系统所承担的计算任务涉及被控产品的关键质量、人身设备安全,甚至国家机密等重大事务,且有些嵌入式系统的宿主对象工作在无人值守的场合,如在危险性高的工业环境和恶劣的野外环境中的监控装置。所以,与普通系统相比较,嵌入式系统对可靠性的要求极高。 (11)功耗低。有许多嵌入式系统的宿主对象是一些小型应用系统,如移动电话、MP3、数码相机等,这些设备不可能配置交流电源或容量较大的电源,因此低功耗一直是嵌入式系统追求的目标。 (12)嵌入式系统本身不具备自我开发能力,必须借助通用计算机平台来开发。嵌入式系统设计完成以后,普通用户通常没有办法对其中的程序或硬件结构进行修改,必须有一套开发工具和环境才能进行。 (13)嵌入式系统通常采用“软硬件协同设计”的方法实现。早期的嵌入式系统设计方法经常采用的是“硬件优先”原则,即在只粗略估计软件任务需求的情况下,首先进行硬件设计与实现,然后在此硬件平台之上进行软件设计。如果采用传统的设计方法,则一旦在测试中发现问题,需要对设计进行修改时,整个设计流程将重新进行,对成本和设计周期的影响很大。系统的设计在很大程度上依赖于设计者的经验。20世纪90年代以来,随着电子和芯片等相关技术的发展,嵌入式系统的设计和实现出现了软硬件协同设计方法,即使用统一的方法和工具对软件和硬件进行描述、综合和验证。在系统目标要求的指导下,通过综合分析系统软硬件功能及现有资源,协同设计软硬件体系结构,以最大限度地挖掘系统软硬件能力,避免由于独立设计软硬件体系结构而带来的种种弊病,得到高性能、低代价的优化设计方案。 以上便是此次小编带来的“嵌入式系统”相关内容,通过本文,希望大家对嵌入式系统的分类以及特点具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2021-03-31 关键词: 嵌入式 嵌入式系统 指数

  • 一文讲解AC/DC电源三步:整流,PFC及隔离

    一文讲解AC/DC电源三步:整流,PFC及隔离

    什么是电源?电源是将来自电源的能量转换成为负载供电所需的电压值,比如电机或电子设备。电源主要有两种设计:线性电源和开关电源。 线性电源:线性电源设计使用变压器降低电压。然后将电压整流并转换为直流电压,然后对其进行滤波以提高波形质量。线性电源使用线性调节器在输出端保持恒定的电压。这些线性调节器以热量的形式消散额外的能量。 开关电源:开关电源设计是一种较新的方法,旨在解决线性电源的诸多问题,包括变压器尺寸和电压调节。在开关电源设计中,输入电压不再降低,而是在输入端进行整流和滤波。然后电压通过斩波器,再将其转换成高频脉冲串。在电压达到输出之前,它会被再次过滤和整流。 开关电源是如何工作的?多年来,线性AC/DC电源已经成为主流,将电网中的交流电源转换为运行家用电器或照明设备的直流电压。大功率应用对小型电源的需求,意味着线性电源已主要用于特定的工业和医疗用途,在这些领域由于其低噪声而仍然需要它们。但由于开关电源体积更小,效率更高,而且能够处理高功率,所以已经取代了开关电源。图1介绍了开关电源中从交流(AC)到直流(DC)的一般过程。 图1:隔离开关式AC/DC电源 输入整流是将交流电压转换为直流电压的第一步。人们普遍认为直流电压是一条笔直的、不动摇的恒压线,就像从电池里出来的那种。然而,定义直流电的是电荷的单向流动。这意味着电压流向相同,但不一定是恒定的。正弦波是交流电(AC)最典型的波形,前半个周期为正,其余周期为负。如果反向或消除负半周期,则电流停止交替,变成直流电。这可以通过一个叫做矫正的过程来实现。整流可以通过使用无源半桥整流器来实现,用二极管消除正弦波的负半部分(见图2)。二极管允许电流在正半波期间流过,但当电流反向流动时,二极管会阻断电流方向。 图2:半桥整流器 整流后,产生的正弦波平均功率较低,不能有效地为设备供电。一个更有效的方法是改变负半波的极性并使其变成正电压。这种方法被称为全波整流,它需要四个二极管配置成一个电桥(见图3)。无论输入电压如何,这种配置都能保持稳定的电流流向极性。 图3:全桥整流器 全整流波的平均输出电压比半桥整流器的高,但离为电子设备供电所需的恒定直流波形仍有很大差距。虽然这是一个直流波,但由于电压波形,供电是低效的,因为电压波的值变化非常快和频繁。这种周期性的直流电压变化被称为纹波。减少或消除纹波是一个有效的电源供应的关键。减少纹波最简单和最常用的方法是在整流器输出端使用一个大电容器,称为储能电容器或平滑滤波器(见图4)。电容器在电压峰值时存储电压,然后向负载提供电流,直到其电压小于现在上升的整流电压波。得到的波形更接近所需的形状,可以认为是没有交流分量的直流电压。这个最终的电压波形现在可以用来给直流电供电设备。 图4:带平滑滤波器的全桥整流器 无源整流使用半导体二极管作为不受控制的开关,是整流交流波最简单的方法,但不是最有效的方法。二极管是相对有效的开关;它们可以以最小的功率损耗快速打开和关闭。半导体二极管的唯一问题是它们的正向偏置电压降为0.5V到1V,这会降低效率。有源整流用可控开关代替二极管,如MOSFET或BJT晶体管(见图5)。这种方法的优点有两个:首先,基于晶体管的整流器消除了与半导体二极管相关的0.5V到1V的固定电压降,因为它们的电阻可以很小,因此电压降也很小。第二,晶体管是可控开关,这意味着开关频率可以控制,从而得到优化。缺点是,有源整流器需要更复杂的控制电路来达到其目的,这就需要额外的元件,从而使它们变得更贵。 图5:全桥有源整流器 功率因数校正(PFC)开关电源设计中的第二个阶段是功率因数校正(PFC)。功率因数校正电路与交流电源到直流电源的实际转换关系不大,但却是大多数商用电源的关键部件。 图6:整流器输出的电压和电流波形 如果你观察整流器电容器的电流波形(见图6),你会看到充电电流在很短的时间内流过电容器,特别是电容器输入电压大于电容器电荷到整流信号的峰值。这会在电容器中产生一系列短电流尖峰,因此不仅对电源造成严重问题,而且由于这些电流尖峰注入电网的谐波量很大,对整个电网都是一个重大问题。谐波会产生失真,可能会影响连接到电网的其他电源和设备。在开关电源设计中,功率因数校正电路的目标是通过滤除这些谐波来最小化影响。为此,有两种选择:有源和无源功率因数校正。 无源PFC电路是由无源低通滤波器组成的,它试图消除高次谐波。然而,电源,特别是在大功率应用中,仅仅使用无源PFC无法满足谐波噪声的国际规定,必须采用有源功率校正。 有源PFC改变电流波形,使之跟随电压变化。谐波被移到更高的频率,使其更容易滤除。在这种情况下,最广泛使用的电路是升压变换器,也称为升压变换器。 隔离:隔离开关电源与非隔离开关电源。无论功率因数校正电路是否存在,功率转换的最后一步是将整流后的直流电压逐步降低到适合预期应用的幅度。因为输入的交流波形已经在输入端整流,所以直流电压输出将会很高:如果没有功率因数校正,整流器的输出直流电压将为320V左右。如果有有源功率因数校正电路,升压变换器的输出将是稳定的400V或更高。这两种情况都是极其危险的,对于通常需要显著降低电压的大多数应用来说毫无用处。表1显示了在选择正确的隔离拓扑时应该考虑的几个转换器和应用方面。 在选择使用哪种降压方法时,主要考虑的是安全性。电源在输入端与交流电源相连,这意味着,如果输出端有电流泄漏,可能会严重伤害,并损坏任何负载设备。安全隔离可以通过磁隔离输入和输出电路来实现。隔离AC/DC电源中使用最广泛的电路是反激变换器和谐振LLC变换器,因为它们包括电流隔离或磁隔离(见图7)。 图7:反激变换器(左)和LLC谐振变换器(右) 使用变压器意味着信号不能是平坦的直流电压。相反,为了通过感应耦合将能量从变压器的一侧传输到另一侧,必须存在电压变化,从而改变电流。因此,反激式和LLC变换器都将输入直流电压“斩波”成方波,方波可以通过变压器降压。然后输出波形必须在输出前再次校正。 反激变换器主要用于低功耗应用。反激变换器是一种隔离的buck-boost变换器,这意味着输出电压可以高于输入电压,也可以低于输入电压,这取决于变压器在一次绕组和二次绕组之间的匝数比。反激变换器的工作原理与升压变换器非常相似。当开关闭合时,初级线圈由输入端充电,产生磁场。当开关断开时,初级电感器中的电荷转移到次级绕组,次级绕组向电路注入电流,为负载供电。反激式变换器相对容易设计,并且比其他变换器需要更少的元件,但是效率不高,因为强制晶体管任意打开和关闭的硬开关会造成很大的损耗(见图8)。特别是在大功率应用中,这对晶体管的生命周期非常不利,并产生显著的功率损耗,这就是为什么反激变换器更适合低功率应用,通常高达100W。 谐振LLC转换器在大功率应用中更为常用。这些电路也通过变压器进行磁隔离。LLC变换器是基于谐振原理,即当它与滤波器的固有频率相匹配时,对某一频率的放大。在这种情况下,LLC转换器的谐振频率由串联的电感器和电容器(LC滤波器)和变压器初级电感器(L)的附加效应而定,因此命名LLC转换器。LLC谐振变换器是大功率应用的首选,因为它们可以产生零电流开关,也称为软开关(见图8)。这种开关方法在电路中的电流接近零时打开和关闭开关,最大限度地减少晶体管的开关损耗,从而减少电磁干扰,提高效率。不幸的是,这种性能的提高是有代价的:很难设计一个LLC谐振变换器,它可以实现大范围负载的软开关。为此,MPS开发了一种特殊的LLC设计工具,以确保转换器在正确的谐振状态下工作,以实现最佳开关效率。 图8:硬开关(左)与软开关(右)损耗 在本文的前面,我们讨论了为什么AC/DC电源的限制之一是输入变压器的尺寸和重量,由于工作频率较低(50Hz),为了避免饱和,需要使用大电感器和磁芯。在开关电源中,电压的振荡频率要大得多(至少在20kHz以上)。这意味着降压变压器可以更小,因为高频信号在线性变压器中产生较少的磁损耗。输入变压器的尺寸减小使得系统小型化。有些直流设备不需要变压器提供的隔离。

    时间:2021-03-30 关键词: 隔离 电源 整流 滤波 PFC DC AC

  • 迎接氮化镓的新浪潮

    迎接氮化镓的新浪潮

    ST(意法半导体)推出了MasterGaN平台,该平台集成了基于硅技术的半桥驱动器和一对氮化镓功率晶体管。ST在接受EE-Times采访时强调了这个新平台如何通过提供更轻的方案,3倍充电时间以及80%的系统体积缩小。但最重要的是,它简化了设计,从而优化了上市时间。 MasterGaN将硅与GaN相结合,以加速下一代紧凑高效的电池充电器和电源适配器的开发,适用于高达400W的消费和工业应用。通过使用GaN技术,新设备可以在优化效率的同时处理更多的功率。ST强调了GaN与驱动器的集成如何简化设计,并具有更高的性能水平。 GaN市场前景 GaN晶体管是当今“最Cool”的元件之一。它的具有高的断态击穿强度以及导通状态下的优异沟道导电性,使器件效率更高并且温升更小,即便在高温和极端条件下。这就是为什么这种材料在许多关键部门得到广泛应用的主要原因之一,在这些部门,对大电流是主要需求。 目前的GaN市场通常由分立功率晶体管和驱动集成电路组成,这需要设计者学习新的实现技术以获得最佳性能。ST的MasterGaN方法旨在提供更快的上市时间,同时在更小的面积内保持高效的性能,同时简化组装复杂度,并用更少的组件提高系统可靠性。ST表示,利用GaN技术和集成产品,充电器和适配器相比标准硅基解决方案,减少80%的尺寸和70%的重量。 在功率GaN晶体管中,温度起重要作用的元件有两个参数:工作损耗的RDSon和与之相关的开关损耗的跨导。保持小温升有很多好处,具体如下: 在最恶劣的运行条件下防止热失控 总体上减少散热开销 提高系统性能和效率 增加系统功率密度 提高电路的可靠性 ST的解决方案 ST的MasterGaN1平台,包含两个半桥GaN功率晶体管,集成了高边和低边硅驱动器。该平台使用600V半桥门驱动器和常关型GaN晶体管(HEMT)。 高电子迁移率允许GaN晶体管仅为硅MOSFET开关的1/4。此外,在给定的工作模式下,开关损耗大约是硅晶体管的10%到30%。因此,GaN高电子迁移率晶体管(HEMTs)的驱动频率比硅MOSFET、IGBT高得多。由于GaN-HEMTs具有极化效应,所以需要增加极化网络,芯片供应商已将其集成到器件中。 与基于硅的传统解决方案相比,氮化镓在功率转换器等应用中实现了显著的改进:更高的功率效率、更小的尺寸、更轻的重量和更低的总体成本。 MasterGaN的内置功率Gan具有150MΩ的RDSon和650V击穿电压,内置栅极驱动器的高压侧可以很容易地由内置的自举二极管供电。 图1:MasterGaN1的框图。 图2:MasterGaN1的开发板。 MASTERGAN1逻辑输入与3.3V到15V的信号兼容,因此提供了与微控制器和各种传感器的简单接口。上下驱动器均设有UVLO保护,防止电源开关在低效或危险条件下工作,联锁功能可避免交叉传导情况。 这些器件将以引脚兼容的半桥产品形式提供,允许工程师以最小的硬件更换来扩展。利用GaN晶体管的低导通损耗和二极管恢复特性,该产品在高端高效拓扑中提供了更高的整体性能,如有源箝位反激或正激,谐振,PFC极无桥图腾和其他软、硬开关拓扑,用于AC/DC和DC/DC变换器。 EVAL MASTERGAN1评估板允许评估MASTERGAN1的特性并快速创建新拓扑,而无需进行完整的PCB设计。板上提供了一个可编程的死区时间发生器,带有一个VCC电源(6 V型)。集成3.3V线性电压调节器为微控制器或FPGA提供逻辑。该电路板同时提供定制化功能,如使用外部自举二极管,各种解决方案的独立电源,以及峰值电流拓扑使用低侧并联电阻。

    时间:2021-03-30 关键词: 氮化镓 GaN

  • MOV选型要领

    MOV选型要领

    几乎每个设计师都知道金属氧化物变阻器(MOV或浪涌抑制)是将过高电压转换成地电位和/或中间值的分立元件,以限制浪涌或瞬态发生的过电压。但是,如何从多种外形尺寸和各种电涌保护范围中选择最适合您的设计的MOV呢? 第一步:确定应用的浪涌需求。例如,选择MOV的一个好的经验法则是Inom通常是其Imax额定值的一半。 第二步:确定工作电压和应用的最大峰值电压。 第三步:确定是否有特殊要求,如工作温度。 第四步:考虑被保护设备能承受的最高箝位电压(Vc)。 在确定合适的MOV时,设计者还可以将MOV并联以降低箝位电压。虽然这确实增加了浪涌额定值,但并不总是单个MOV额定值的两倍。这是因为这两个MOV没有平等地分享浪涌电流。一个好的建议是从60/40规则开始,这意味着第一个对Surge做出反应的MOV可能需要处理总Surge的60%。将MOV并联的可以使用多层压敏电阻。mlv是由多层mov叠层而成,并且固有地提供匹配的电压。 此外,了解制造商可以根据法规标准(如IEC 61643-331)对其MOV(交流、直流和/或最大连续运行)进行评级,并列出1 mA DC下的箝位电压。 Bourns拥有业界最全面的MOV系列之一,拥有从节省空间的SMT到高性能产品和符合AEC-Q200的恶劣环境的各种设备,除此之外还提供定制MOV产品。

    时间:2021-03-30 关键词: AEC-Q200 MOV 金属氧化物变阻器

  • 数字电源浅析之一:数字电源的分类

    数字电源浅析之一:数字电源的分类

    数字电源有很多种形态,在几乎所有的数字转换器中,一个共同的元素是具有通信总线,通常基于PMBus协议。 第一类数字电源可以执行各种监视和控制功能的管理IC,但是没有嵌入在功率转换器中。第二类是在带有模拟控制回路的功率转换器中嵌入数字通信,这通常被称为“数字封包(digital wrapper)”。第三类是增加一个外部数字控制回路,以快速控制模拟回路。最后,还有全数字控制的功率转换器,完全取消了模拟控制回路。 数字电源优势 通过采用先进的控制算法,数字电源可以动态地改变控制参数,使系统适应输入和负载的变化。此外的好处是,电源系统中的关键部件可以合并成一个芯片。 模拟和数字电源控制的区别。(图片:Microchip) 数字电源可以在多个操作模式下方方面面地优化效率。对于PFC-Boost变换器,通过在较低的开关频率下操作变换器,可以在较轻的负载时降低开关损耗。由于负载较轻,磁控技术仍能处理较低的开关频率。如果采用了交错式PFC变换器,则可以在轻负载下关断一相。类似地,对于移相全桥变换器,通过关闭同步Mosfet的开关并使用体二极管,可以在轻负载下消除额外的开关损耗。 另一个例子是Buck变换器的应用。同步Buck变换器通常是大电流输出的首选。然而,使用同步MOSFET会在轻负载下产生循环电流,造成更高的损耗。因此,当Buck变换器以不连续电流模式工作时,可以使同步/续流(free wheeling)MOSFET失效。 许多新技术可以在数字域中实现,这些技术几乎不可能或太复杂而无法在模拟域中实现。一个例子是非线性控制系统的实现。它还可以实时改变控制回路,动态地改变系统的工作条件,例如,改变输入和输出负载条件。 数字电源管理集成电路 数字电源管理芯片是数字电源的最基本形式。设备可用于实现各种电力系统管理功能,如提供单个DC/DC转换器的增强监视和控制的数字监控器、具有数字监控功能的热插拔控制器、带有PMBus接口的系统电源管理IC等等。 Vicor的D44TL1A0是一款数字电源系统控制器,系统控制器可以通过隔离的UART接口和最多四个具有PMBUS的BCM(Bus Converter Modules)进行通信。通过D44TL1A0,主处理器可以配置、设置保护限值和监控每个BCM。 Maxim的MAX16545B/C是一款断路器保护IC,集成低电阻MOSFET和无损电流检测电路,具有PMBus/SMBus遥测功能,具有广泛的状态监测和报告功能。该芯片旨在为系统12V电源的分配、控制、监控和保护提供最佳解决方案。内部LDO为保护IC提供偏置电源电压。提供了三种过电流保护方法。可编程的中等电压OCP电平允许在有限的时间内抵抗浪涌电流。如果检测到电流严重超过OCP阈值,用户可使用OCP电平提供快速断开连接。一个额外的固定高电压关闭OCP提供瞬时断开功能,以进一步保护设备。 具有PMBus控制引脚的MAX16545B/C断路器保护IC的典型应用电路。(图片:Maxim) 针对热插拔应用,ADI提供了ADM1075,这是一种负电压热插拔控制器,具有恒定功率回退和高精度数字电流和电压测量,允许安全地将电路板从带电的−48V DC背板上插入或移除。该器件提供精确和稳健的电流限制和保护,以防止瞬态和非瞬态短路以及过压和欠压保护。 电流、电压和功率测量可以由PMBus命令启动,可设置为连续运行模式。用户可以在需要时读取最新的转换数据。还提供了一个功率累加器来报告在用户指定的时间段内消耗的总功率(总能量)。 TI的LM25056A结合了高性能模拟和数字技术以及PMBus接口,可精确测量电气系统的工作状态,包括连接到背板电源总线的计算和存储设备。该器件连续向系统管理主机提供实时的电源、电压、电流和温度数据。 数字封包 数字封包以各种格式提供,从非常简单的功率转换器芯片到复杂的系统控制器。IR38063 PMBus SupIRBuck是英飞凌一款具有I2C/PMBus接口的全集成DC/DC调节器。IR38063可以通过PMBus进行综合配置,配置存储在系统中。此外,PMBus命令允许运行时控制、故障状态检测和遥测。IR38063还可以作为标准模拟调节器运行,无需任何编程,并且可以提供模拟输出的电流和温度遥测。 Microchip提供其数字增强功率模拟(DEPA)控制器,该控制器包含模拟控制回路和数字监控,使用模拟基准、放大器和PWM发生器调节输出,同时由一个嵌入式8位MCU进行配置、监控、测量和动态调整。这使得系统能够报告遥测,动态地进行操作调整,并使用定制的、特定于应用程序的代码来响应故障。如果没有这种额外的集成,灵活、健壮的设计可能需要单独的芯片来调节输出,调整调节器的操作,测量结果,并在系统外部传递信息。 数字和模拟混合控制器 STNRGPF01是由ST开发的一种数字可配置ASIC,可在工业应用的交错PFC中驱动多达三个通道。STNRGPF01实现混合信号(模拟/数字)控制。电流内环由硬件实现,电压外环采用数字PI控制器。该器件对电压和电流回路进行级联控制,通过作用于电感总平均电流来调节输出电压。模拟部分确保循环电流调节,而数字控制管理非实时操作。 STNRGPF01用于三相交错PFC应用,分为内部模拟控制部分和外部数字控制部分。(图片:ST) STNRGPF01实现了一种灵活的切相策略,该策略能够根据实际负载条件来实现正确的PFC通道。通过此功能,STNRGPF01始终能够在各种负载电流要求下保证最高的功率效率。 Microchip基于其PIC MCU提供其核心独立外围(CIP core independent peripheral)混合电源控制器。这些MCU通过结合模拟和数字外围设备的灵活性来实现功率控制的混合方法,这些外围设备可以在运行时配置,使MCU能够控制各种拓扑结构。由于CIP被设计为独立于内核运行,因此它们释放了CPU性能,来执行通信和协调任务。一个控制器可以管理多达四个独立的功率转换阶段。该解决方案设计用于管理智能固态照明、汽车和楼宇自动化的高级调光、电池充电、多级功率排序以及物联网智能电源应用。 纯数字控制器 TI和英飞凌提供纯基于Arm的数字控制器。UCD3138是TI的数字电源控制器,在单芯片解决方案中提供高集成度和高性能水平。UCD3138的灵活特性使其适用于各种功率转换应用。此外,设备内部的多个外围部件经过专门优化,以提高AC/DC和隔离DC/DC应用程序的性能,并减少IT和网络基础设施解决方案的外围元器件数量。 UCD3138控制器的核心是数字控制环路外围设备,也称为数字功率外围设备(DPP)。每个DPP实现一个高速数字控制回路,包括一个专用的误差模数转换器(EADC)、基于PID的2极/2零数字补偿器和具有250ps脉冲宽度分辨率的DPWM输出。该设备还包含一个12位267 ksps的通用ADC,最多有14个通道、定时器、中断控制、PMBus和UART通信端口。 XDPP1100是英飞凌高集成和可编程数字电源控制器。该设备为具有隔离拓扑的48V DC/DC电源应用提供了先进的控制解决方案。XDPP1100设备具有许多优化的电源处理模块和预先编程的外围设备,以增强隔离的DC/DC转换器的性能,减少外围组件,并将固件开发工作减至最少。 控制器还为系统通信、高级功率转换和监控提供精确遥测的PMBus接口。集成的电流传感能力和紧凑的芯片尺寸(24pin 4平方毫米)可以通过取消各种周边元件,而大大减小解决方案的尺寸。XDPP1100包括一个高性能模拟前端、基于状态机的数字控制环路和一个Arm Cortex M0。

    时间:2021-03-30 关键词: 数字电源 PMBus BMBus

  • 数字电源浅析之二:数字通信协议

    数字电源浅析之二:数字通信协议

    数字电源通过SMBus、PMBus和AVSBus(PMBus协议的子集,用于实现自适应电压缩放)相互通信。使用支持SMBus和PMBus的设备进行功率转换提供了传统模拟电源系统无法实现的灵活性和控制。PMBus及其相关标准由System Management Interface Forum(SMIF)开发和维护。 PMBus已开发维护多年,SMIF最近庆祝了其15周年生日。2014年3月,AVSBus作为PMBus标准第1.3版的一部分发布。PMBus规范工作组目前正在对PMBus 1.3进行第二次修订。最近的版本将是PMBus 1.4,以消除意义不明确之处并向现有命令集添加一些次要功能。目前正在最后确定。 AVSBus是PMBus的一个子集,用于为FPGA、ASIC、处理器和其他大型数字IC提供自适应电压缩放。(图片:SMIF) 一项更雄心勃勃的工作也在进行中,PMBus和AVSBus都将升级至2.0,这将在PMBus/AVSBus命令集和SMBus物理层和传输层之间提供一个明确的分离。将使PMBus在未来更容易采用附加的物理层和传输层。同时为了提高数字电力通信领域的安全性,正在考虑进行更多的变更。 PMBus应用程序概要工作组(PMBus Application Profile Work Group)专注于以下几个领域: 扩展现有点对点AVSBus体系结构的行为,允许总线上有多个从设备,并进行相关的命令和监视更改。 为工业、医疗、通信和计算市场的前端电源定义PMBus应用程序配置文件。该规范将包括交流输入,48V输入,高压直流输入。 定义通用(或中性)文件格式的特性,用于在新制造的线路板上配置来自多供应商的PMBus器件。 物理总线实现统一(物理总线实现)。这将在即将到来的PMBus 2.0中得到支持。SMBus一直是PMBus的默认PHY,但有些已经实现了其他PHY,以便在较长距离上传输PMBus命令(ENET、CAN、RS485等)。这项工作将创建一种标准方法来支持PMBus而不是通过其他PHY实现。 PMBus协议目前包括大约200个命令,这些命令可以分类如下: 配置 输出电压 工作频率 OVT/OCT/OTP阈值 电源“良好”窗口 故障处理方式 软启动模式 同步 以及其他 控制 启用/禁用 输出电压 工作频率 相位节流 保证金 以及其他 监控 输入和输出电压 输入和输出电流 占空比 温度 以及其他 PMBus性能验证 作为产品验证的一部分,验证产品是否符合协议规范,以确保产品的互操作性非常重要。Soliton和Cadence的产品提供了两个验证PMBus性能的方法示例。 Soliton公司的PMBus从机验证套件是一个现成的验证工具,使用NI的PXI平台,帮助验证设备是否符合PMBus协议的时序和电气规范。该工具还可以验证设备对各种PMBus故障和异常的耐受性和恢复能力,并提供一套全面的报告。 Soliton的PMBus从机验证套件基于NI的PXI平台(图片:Soliton) PMBus验证套件包括: NI PXIe 657x 带PXIe机箱的数字Pattern 生成子卡 Soliton PVS插入板 示波器:用于进行电压测量 与Windows操作系统兼容的Soliton PMBus从机验证套件软件 PMBus的Cadence验证IP(VIP)结合了最新的协议更新,提供了完整的总线功能模型(BFM)、集成的自动协议检查、覆盖模型和合规测试。PMBus的VIP设计用于在IP、片上系统(SoC)和系统级的测试台上轻松集成。它有助于减少测试时间,加快验证结果,并确保最终产品质量。PMBus的VIP运行在所有主要的模拟器上,支持SystemVerilog验证语言和相关方法,包括通用验证方法(UVM)和开放验证方法(OVM)。 PMBus的VIP支持最新版本的PMBus 1.3.1版: 电力系统管理协议规范第I部分——一般要求、传输和电气接口 电力系统管理协议规范第二部分-命令语言 SMBus不完全是I²C 虽然SMBus是从I²C派生的,但在电压、电流、定时、协议和操作模式方面,这两种规格之间存在着一些显著差异。 I²C规范规定输入电平为电源电压VDD的30%和70%,电压VDD可能为5V、3.3V或其他值。SMBus定义总线输入电平与VDD无关,而是将其定义为固定在0.8V至2.1V,SMBus 2.0支持3V至5V的VDD,SMBus 3.0支持1.8V至5V的VDD。 SMBus 2.0定义了一个“高功率”类,其中包括一个4mA接收器电流,不能由I²C芯片驱动。I²C总线额定值为3mA。如果上拉电阻电流为3mA,SMBus“高功率”设备和I²C总线设备将一起工作。SMBus“低功耗”类额定为350μA。 SMBus时钟定义为10-100 kHz,而I²C以0kHz开始,根据模式扩展至100kHz、400kHz、1MHz或3MHz。这意味着,运行在10kHz以下的I²C总线将不符合SMBus的要求,因为SMBus设备可能超时。当然这因制造商而异,并且已经有SMBus器件支持较低的频率。SMBus 3.0增加400kHz和1MHz总线速度。 除了I²C规范中的最小总线操作频率外,SMBus规范还限制了主设备在消息的每个字节内的最低延迟量(tLOW:MEXT). 从设备也有类似限制(tLOW:SEXT). 对总线操作的另一个SMBus限制是超时TTIMOUT,在此之后,总线被假定挂起,连接到总线的所有设备必须重置其I/O接口并准备接收启动条件。 AVSBus是PMBus的专用扩展 自适应电压标度(AVS)是一种闭环动态功率最小化技术。AVS控制允许根据瞬时工作负载和单个IC参数的需要,连续调整提供给IC的电压,自适应电压缩放可使功耗降低60%以上。 使用自适应电压技术从而节约能源(图:TI) AVSBus最初是在TI开发的,它是一种实现动态电压和频率标度(DVFS)的手段。TI向SMIF提供了AVSBus技术。在SMIF PMBus规范工作组进一步开发后,AVSBus于2014年3月作为PMBus 1.3版第三部分发布。 SMBus 3.0的1MHz最大总线速度不足以实现ASIC和FPGA等大型数字IC的自适应电压缩放。PMBus 1.3标准使用1MHz最大总线速度需要35μs才能发出电压命令,速度太慢,无法用于满足当今FPGA和ASIC迅速响应的要求。AVSbus通过两种方式加速通信:将最大总线速度推高至50MHz,并使用固定的32位帧。因此,AVSBus可以在640ns内发出“更改电压”的命令。 AVSbus扩展使用了一个简单(仅9个标准命令)和高效的命令集,专门优化以实现自适应电压缩放。主命令用于读取或设置电压,并固定在1mV/bit。它的电压设置范围从0 V到65.535V,这超出了大多数应用的要求。 总之,AVSBus是一种特定于应用程序的协议,允许诸如ASIC、FPGA或处理器等电源设备控制其自身电压以节省功耗。PMBus是一种开放的标准协议,它定义了与功率转换和其他设备通信的方法,允许有效配置和控制以及遥测数据。将这些协议组合在从属设备中是一种有效的解决方案,用于包含需要实现自适应电压缩放的负载系统。

    时间:2021-03-30 关键词: 数字电源 PMBus SMBus AVSBus

  • 数字电源浅析之三:为系统带来哪些好处

    数字电源浅析之三:为系统带来哪些好处

    PMBus可以为交直流电源和DC/DC变换器的设计和生产带来好处。它可以为复杂的电子系统带来性能上的好处,这些系统采用分布式电源结构,具有许多负载点(POL)非隔离DC/DC转换器。将PWM控制器、电感器、功率Mosfet和无源器件集成在一个小封装中,实现高效率的功率转换,功率模块集成电路可以为用户带来多项益处。下面的讨论从先进能源工业(Advanced Energy Industries)的Excelsys部门、ADI和瑞萨电子提出的三种不同观点,说明了使用PMBus通信的数字功率转换器的好处。 交直流电源产品生命周期保证 在开发新的电子系统时,先进能源工业公司的Excelsys部门发现,PMBus在整个产品生命周期中对概念开发、设计、开发、调试、生产、维护甚至预防器件老化都是有益的。在概念阶段,当测试电源的可行性时,PMBus可以支持电压和电流的快速迭代,这些电压和电流可以动态改变,使设计人员能够最大限度地灵活记录不同的配置和结果。 Excelsys 1kW无风扇模块化AC/DC电源,带PMBus通信(图片:Excelsys) 在确定设计参数时,PMBus支持电源配置和所需余量的设置。这使得在PMBus上对每个设备进行峰值测量变得很容易,包括电机启动和设备循环期间的读数。它还支持测量低电压和低电流条件下的转换性能。 在设计定型和调试过程中,PMBus可检查各种负载的顺序,测量工作裕度,检查超温运行,可用于探索裕度和排序定时的可能改进,并可帮助识别任何过载或超出规范/公差的条件。 在从生产到维护的产品生命周期中,以及在老化阶段,PMBus可以提供多种好处。在生产过程中,PMBus可用于生产线末端测试,以验证配置是否正确构建。它可以测量生产过程中的可变性,并帮助确定替代部件,检查是否改变了操作参数,并有助于确保产品的一致性。 在电源的使用寿命期间,PMBus可用于监控系统并确保其继续在规范范围内运行。它可以帮助监控老化的早期迹象,并确定预防性维护的需求,从而降低拥有成本。在产品寿命结束时,PMBus可以提供所需的数据来预测何时会发生老化,并支持在灾难性故障发生之前及时更换电源。 分布式电源体系结构中的数字用电模型 ADI对两种常见的数字用电模式进行了比较: 配置和部署 监控和运行 PMBus最重要的命令集之一是用于存储和恢复操作存储器和非易失性存储器之间的设置。当与用于更改操作内存(行为)的命令结合使用时,它们支持Configure and Deploy使用模型。 配置和部署 大多数PMBus产品的制造商都有一个GUI工具,可以通过PMBus与其产品进行通信。基本的使用模式是配置总线上PMBus设备的所有寄存器,并将它们的值存储在非易失性存储器中。然后,当系统通电或复位时,所有设备在启动期间从非易失性存储器加载数据进行操作。 这个模型的基本优点是它的简单性。工具可以通过数据、模板和项目重用来减少PMBus配置的复杂性。第二个优点是成本较低,因为不需要“额外”器件来管理总线。 该模型的缺点是失去了PMBus在正常运行期间的所有能力。在异常情况下,如故障时,所有设备必须自主反应,但灵活性有限,不能协调。重置时也是如此。所有设备必须自动启动。为了克服这一限制,许多设备都有额外的IO引脚,允许设备在没有PMBus的情况下进行通信。一种常见的方法是在设备之间使用漏极开路信号。通常有三个引脚: 同步/运行/GPIO LTM4675μ模块调节器,带有同步、运行和GPIO引脚以及用于数字电源管理的PMBus接口。(图片:ADI) 同步管脚用于在复位时建立公共时钟。这允许对开/关事件进行精确的时间校正。运行引脚允许所有设备同时复位,无论是从外部,还是从设备本身。GPIO通常是故障输出和故障输入。这允许一个设备的故障传递到其他设备。这些管脚不是PMBus规范的一部分,但却是配置和部署模型中重要的系统工作。 监控和运行 最灵活的使用模式要求PMBus控制器在系统运行期间处于活动状态。警报引脚通常连接到控制器上的中断引脚。当出现故障时,控制器通过获取故障设备的地址、通过PMBus查询条件、采取措施纠正问题或关闭电压轨来对中断做出反应。 控制器也用于遥测。这些数据可用于预测故障、测量功耗或调试罕见故障。控制器还将在复位时设置所有电压轨。 监控和运行模型具有很高的灵活性,但开发更为复杂。如果软件可以在多个设计中复用,则可以将开发成本降至最低,但增加的硬件成本仍将是一个考虑因素。 数字电源与PMBus的系统效益 10A和15A PMBus DC/DC电源模块(图片:Renesas Electronics) 数据服务器、网络设备和基站的配电系统通常需要许多电压轨,这些电压轨需要对其他轨道进行排序或跟踪,以使微处理器、微控制器、ASIC、FPGA和任何其他数字逻辑IC正确运行。使用支持PMBus的集成DC/DC电源模块可以为这些复杂系统带来几个好处: 支持智能电源管理以最大限度地提高系统性能 使用支持SMBus和PMBus的设备进行功率转换,提供了传统模拟电源系统无法实现的灵活性和控制。通过使用数字电源,可以通过SMBus和PMBus协议对主机控制器轻松地管理输出电压的调整、功率排序和多个电压轨的同步。 此外,对于系统监控,数字电源解决方案提供了多种应对故障的方法。过流、欠流、过电压、欠压和过温故障和警告阈值可以在产品的整个生命周期中配置和调整。可实现监测工作温度,动态调节冷却风扇,以降低系统功耗。 缩短系统产品开发时间 随着产品设计在各个阶段的发展,设计可能会发生变化,包括增加电源轨、增加电流或要求更严格的瞬态响应。通常这需要重新设计配电系统,但是使用数字电源,可以使用行业标准SMBus轻松地将新的电压轨添加到电源管理系统中。新电压轨被整合到具有监控、排序、边缘和故障检测方案中。新电压轨的数字电源IC具有自己的SMBus地址,没有必要重新编程或添加更多的独立电源管理集成电路。 数字电源使系统设计者能够减少他们在电源系统上的开发时间,集中精力设计关键的产品特性和功能,从而减少产品开发时间和研发成本。 降低系统BOM成本,同时提高可靠性和产品寿命 使用数字电源,许多系统管理和电源控制功能可以通过固件来实现,而不是使用额外的模拟和电源控制器件。系统设计者可以对每个电压轨使用相同的器件,并且可以在不必更改硬件的情况下更改设备的操作,因此,可以降低BOM成本。此外,使用较少的组件和数字管理的保护功能,系统还可以具有更高的可靠性和更长的寿命。 在同一机箱内实现紧凑的系统设计和产品升级 对高速数据、语音和视频通信的日益增长需求,促使数据通信和电信服务供应商要用更快、更可靠、功能更丰富的产品升级其网络设备。虽然速度和系统功能有所提高,但可用空间有限。这意味着系统设计者需要在电路板上增加更多的功能电路的同时,减少电源占用的面积。有了数字电源,许多电源监控和功率顺序控制功能可以很容易地用固件实现。结果就是减少了用于电源功能的PCB面积,并且可以在同一个板区域中添加更多的功能IC。

    时间:2021-03-30 关键词: 数字电源 PMBus SMBus AVSBus

  • 针对电动汽车应用,氮化镓的优势有哪些

    针对电动汽车应用,氮化镓的优势有哪些

    为了解决诸如行驶距离,充电时间和价格等消费者关注的问题,以加速电动汽车(EV)的采用,全球的汽车制造商都要求增加电池容量和更快的充电能力,而尺寸,重量或组件成本却不能增加。 EV车载充电器(OBC)正在迅速发展,它使消费者可以在家中或公共或商业网点通过交流电源直接为电池充电。增加充电速率的需求使充电功率水平从3.6 kW增加到22 kW,但同时,OBC必须安装在现有的车内,并始终不会移动,但是前提是不会影响行驶里程。有人已经提出将OBC的功率密度从今天的<2 kW/L增加到> 4 kW / L。 开关频率的影响 OBC本质上是一个开关电源转换器。诸如变压器,电感器,滤波器和电容器之类的无源部件以及散热器构成了其重量和尺寸的主要部分。增加开关频率意味着无源元件更小。但是,较高的开关频率会在诸如功率MOSFET和绝缘栅双极晶体管等开关元件中引起较高的功耗。 减小尺寸需要进一步降低功率损耗以保持相同的组件温度,因为现在有较小的表面积可用来散热。这种更高的功率密度要求同时增加开关频率和效率。其中存在着挑战,而基于硅的功率器件很难解决这一挑战。 提高开关速度将从根本上减少开关能量的损失。这是必要的,否则实际的最大频率将受到限制。在低电感电路路径布置中经过精心设计的,端子之间具有较低寄生电容的功率器件可提供更好的效率。 宽禁带超越硅 使用宽禁带半导体(例如氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC))构建的功率器件凭借其器件物理特性,可显着降低电容,以实现可比的导通电阻和击穿电压。更高的击穿临界电场(GaN相对于硅为10倍)和更高的电子迁移率(GaN比硅高33%)有效地实现了更低的导通电阻和更低的电容。所以GaN和SiC FET能够以比硅更低的损耗在更高的开关速度下工作。 GaN的优势尤其明显: GaN的低栅极电容可在硬开关期间实现更快的导通和关断,从而减少了转换损耗,GaN的栅极电荷因数为1nC-Ω。 GaN的低输出电容可在软开关期间实现快速的漏源转换,特别是在低负载(励磁)电流的情况下。例如,与25nC-Ω的硅相比,典型的GaN FET的输出电荷品质因数为5nC-Ω。这使设计人员可以使用较小的死区时间和低励磁电流,这对于增加频率和减少循环功耗是必不可少的。 与硅和SiC功率MOSFET不同,GaN晶体管在其结构中没有固有的体二极管,因此没有反向恢复损耗。这使得像图腾柱无桥功率因数校正这样的新型高效架构可以在数千瓦时实用,而以前是硅器件无法实现的。 所有这些优势使设计人员能够使用GaN在更高的开关频率下实现高效率,如图1所示。额定650 V的GaN FET能够实现高达10 kW的应用,例如服务器AC / DC电源,EV高压DC / DC转换器和OBC(并联堆叠可达到22 kW)。SiC器件可提供高达1.2 kV的电压,并具有高电流承载能力,非常适合EV牵引逆变器和大型三相电网逆变器。 图1:GaN在实现超高频应用方面超越了所有技术 高频设计挑战 切换到数百伏特时,典型的10 ns上升和下降时间需要仔细设计,以避免寄生寄生电感效应。FET和驱动器之间的共源极和栅极环路电感扮演着以下关键角色: 公共源极电感会限制漏极至源极的瞬态电压(dV / dt)和瞬态电流(dI / dt),降低开关速度,并增加硬开关期间的重叠损耗和软开关期间的过渡时间。 栅极环路电感会限制栅极电流dI/dt,从而降低开关速度并增加硬开关期间的重叠损耗。其他负面影响包括增加对Miller导通的敏感性,引起额外功率损耗的风险以及引入设计挑战以最大程度地减小栅极绝缘体电压过应力,如果不适当缓解,则会降低可靠性。 结果,工程师可能需要求助于铁氧体磁珠和阻尼电阻器,但这些会降低开关速度并违背增加频率的目标。尽管GaN和SiC器件本质上适用于高频工作,但想要充分发挥其优势,还需要克服系统级设计挑战。一个精心设计的产品,兼顾易用性,健壮性和设计灵活性,将加速技术的采用。 具有集成驱动器,保护,报告和电源管理的GaN FET 德州仪器(TI)的全集成式650V汽车GaN FET旨在提供GaN的高效、高频开关优势,而不会带来相关的设计和组件选择缺陷。GaN FET和驱动器紧密集成在低电感四方扁平无引线(QFN)封装中,大大降低了寄生栅极环路电感,消除了对栅极过应力和寄生Miller导通的担忧,同时共源极电感非常低实现快速切换,减少损耗。 LMG3522R030-Q1与C2000实时微控制器中的高级控制功能(如TMS320F2838x或TMS320F28004x)相结合,可在功率转换器中实现高于1 MHz的开关频率,与现有的硅和SiC相比,其磁尺寸减小了59%。 Demo的漏极至源极压摆率> 100 V/ns,与分立FET相比,可将开关损耗降低67%,而其可调性在30V/ns至150V/ns之间,可在效率与电磁干扰之间进行权衡,以降低下游产品设计风险。集成电流保护提供了鲁棒性,而新功能包括LMG3525R030-Q1提供的用于有源功率管理,健康状态监测和理想二极管模式的数字脉宽调制温度报告,从而消除了对自适应死区的需求。封装还提供顶部封装选项,这样更方便进行有效散热。 TI GaN器件具有超过4000万的器件可靠性小时,并且10年寿命的故障率低于1,可提供汽车制造商所期望的坚固性。TI GaN在广泛可用的硅衬底上制造,并使用100%内部制造设施中的现有成熟工艺节点开发,与基于SiC或蓝宝石衬底的其他技术不同,它具有确定的供应链和成本优势。

    时间:2021-03-30 关键词: 氮化镓 GaN

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