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SIMATIC家族內(nèi)強(qiáng)大的自動(dòng)化系統(tǒng)

高超的通訊能力和強(qiáng)大的集成接口使SIMATIC S7-400成為極適合諸如對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)的較大任務(wù)過程控制器的理想選擇。CPU的分級(jí)使得性能的可擴(kuò)展成為可能。

同時(shí)，對(duì)外設(shè)I/ O能力的擴(kuò)展幾乎是無限的。而且，程序控制器信號(hào)模塊可以在系統(tǒng)運(yùn)行中（熱插拔）進(jìn)行插入和刪除操作，很容易進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展或模塊更換

S7-400 是 SIMATIC 控制器家族能為強(qiáng)大的 PLC。它可以成功實(shí)現(xiàn)全集成自動(dòng)化 (TIA) 解決方案。S7-400 是一個(gè)用于制造業(yè)和過程工業(yè)系統(tǒng)解決方案的自動(dòng)化平臺(tái)，其主要特點(diǎn)是具有模塊化的結(jié)構(gòu)并擁有性能儲(chǔ)備。

S7-400

中端到性能范圍內(nèi)功能強(qiáng)大的 PLC

可滿足要求極為苛刻的任務(wù)的解決方案

全面的模塊和各種性能等級(jí) CPU 可針對(duì)具體自動(dòng)化任務(wù)進(jìn)行調(diào)整

可實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)，適用十分靈活

連接方便

優(yōu)通信和聯(lián)網(wǎng)功能

操作方便，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，不含風(fēng)扇

任務(wù)增加時(shí)可順利擴(kuò)展

多重計(jì)算：

多個(gè) CPU 在一個(gè) S7-400 *控制器中同時(shí)運(yùn)行。

多重計(jì)算功能可對(duì) S7-400 的總體性能進(jìn)行分配。例如，可將復(fù)雜的技術(shù)任務(wù)（如開環(huán)控制、計(jì)算或通信）進(jìn)行拆分并分配給不同的 CPU?？梢詾槊總€(gè) CPU 分配自己的 I/O。

模塊化：

通過功能強(qiáng)大的 S7-400 背板總線和可直接連接到 CPU 的通信接口，可實(shí)現(xiàn)許多大量通信線路的高性能操作。例如，這樣可以擁有一條用于 HMI 和編程任務(wù)的通信線路、一條用于高性能等距運(yùn)動(dòng)控制組件的通信線路和一條“正常”I/O 現(xiàn)場(chǎng)總線。另外，還可以實(shí)現(xiàn)額外需要的與 MES/ERP 系統(tǒng)或 Internet 的連接。

工程組態(tài)和診斷：

結(jié)合使用 SIMATIC 工程組態(tài)工具，可極為高效地對(duì) S7-400 進(jìn)行組態(tài)和編程，尤其對(duì)于采用高性能工程組件的廣泛自動(dòng)化任務(wù)。為此，可以使用高級(jí)語言（如 SCL）以及用于順序控制、狀態(tài)圖和工藝圖的圖形化組態(tài)工具。

新的模塊化 SIMATIC S7-1200 控制器是我們新推出產(chǎn)品的核心，可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單卻高度精確的自動(dòng)化任務(wù)。SIMATIC S7-1200 控制器實(shí)現(xiàn)了模塊化和緊湊型設(shè)計(jì)，功能強(qiáng)大、投資安全并且*適合各種應(yīng)用。

中低端緊湊型控制器

大規(guī)模集成，節(jié)省空間，功能強(qiáng)大

具有出色的實(shí)時(shí)性能和功能強(qiáng)大的通信選件：

帶有集成 PROFINET IO 接口的控制器，可與 SIMATIC 控制器、HMI、編程設(shè)備和其它自動(dòng)化組件進(jìn)行通信

所有 CPU 都可用于單機(jī)模式、網(wǎng)絡(luò)以及分布式結(jié)構(gòu)

安裝、編程和操作極為簡(jiǎn)便

集成式 Web 服務(wù)器，帶有標(biāo)準(zhǔn)和用戶特定 Web 頁面

數(shù)據(jù)記錄功能，用于歸檔用戶程序的運(yùn)行數(shù)據(jù)

強(qiáng)大的集成工藝功能，如計(jì)數(shù)、測(cè)量、閉環(huán)控制和運(yùn)動(dòng)控制

集成數(shù)字量和模擬量輸入/輸出

靈活的擴(kuò)展設(shè)備

可直接用于控制器的信號(hào)板卡

可通過 I/O 通道對(duì)控制器進(jìn)行擴(kuò)展的信號(hào)模塊

附件，如電源、開關(guān)模塊或 SIMATIC 存儲(chǔ)卡等

本機(jī)集成24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O 點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O 點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?？?適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。

SIMATIC HMI 操作員控制和監(jiān)視系統(tǒng) – 高效的機(jī)器級(jí)操作員控制和監(jiān)視

當(dāng)人們必須使用執(zhí)行各種任務(wù)的機(jī)械和設(shè)備（從轉(zhuǎn)筒式干燥機(jī)到廢物壓實(shí)機(jī)）進(jìn)行作業(yè)時(shí)，需要監(jiān)視和操作員控制設(shè)備。為您的具體任務(wù)找到合適的設(shè)備并不難。面臨的挑戰(zhàn)是找到一個(gè)不會(huì)過時(shí)、靈活的解決方案，該解決方案既可集成到更高級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)中，又可滿足對(duì)透明度和數(shù)據(jù)提供提出的日益增長的需求。多年來，SIMATIC HMI 面板已在所有工業(yè)領(lǐng)域的各種不同應(yīng)用中證明了它們的價(jià)值。目前使用的系統(tǒng)范圍與相應(yīng)設(shè)備中的應(yīng)用程序和技術(shù)的范圍一樣廣泛。

SIMATIC HMI 代表高效的機(jī)器級(jí)操作員控制和監(jiān)視，并具有一些*優(yōu)勢(shì)：

高效工程

可視化的創(chuàng)建可比以前更快更輕松。

創(chuàng)新的設(shè)計(jì)和操作

可視化成為機(jī)器的顯著特點(diǎn)。

明亮的 HMI 操作面板

適合每種應(yīng)用的適宜操作面板。

安全備份

保護(hù)投資和專有技術(shù)，安全操作。

快速調(diào)試

大幅節(jié)省測(cè)試和維修時(shí)間：

基于 PC 的開放性

適用于靈活、獨(dú)立的應(yīng)用

SIMATIC HMI 軟件 – 絕不僅僅是可視化軟件

通過產(chǎn)品系列 SIMATIC WinCC（TIA Portal）、SIMATIC WinCC 和 SIMATIC WinCC Open Architecture，SIMATIC HMI 涵蓋了適用于人機(jī)界面的整個(gè)工程組態(tài)和可視化軟件產(chǎn)品系列。

幾乎全部 SIMATIC 操作面板均可使用 SIMATIC WinCC flexible 的后續(xù)版本 SIMATIC WinCC (TIA Portal) 進(jìn)行組態(tài)。

功能涵蓋機(jī)器層的可視化任務(wù)以及基于 PC 的多用戶系統(tǒng)上的 SCADA 應(yīng)用。

SIMATIC WinCC 的當(dāng)前版本 V7.4 可用于極復(fù)雜的過程可視化任務(wù)和 SCADA 應(yīng)用，例如，考慮采用冗余解決方案、垂直集成直至工廠智能解決方案。

終，SIMATIC WinCC 開放式架構(gòu)解決了需要廣泛的客戶特定調(diào)整或管理大型和/或復(fù)雜應(yīng)用程序的應(yīng)用程序，以及需要特殊系統(tǒng)要求和功能的項(xiàng)目。

控制系統(tǒng)對(duì)一臺(tái)熱浸鍍鋅設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化

參考：V7 控制室

作為一種半成品，鍍鋅鋼板在工業(yè)生產(chǎn)中（例如在汽車制造中）扮演著重要角色。防止鋼板生銹的一種成熟方法是通過一種熱浸鍍鋅工藝對(duì)鋼板鍍鋅；在該工藝中，鋼板條通過一個(gè)含有鋅溶液的電鍍槽。該工藝所用的裝置十分復(fù)雜且需要連續(xù)運(yùn)行，這對(duì)所用的工藝控制系統(tǒng)和設(shè)備提出了很高要求。

SIMATIC SCADA 系統(tǒng)和 SIMATIC IPC 解決方案的優(yōu)點(diǎn)：

借助于 SIMATIC WinCC V7 SCADA 控制系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和開放性，還可在將來實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展。

控制系統(tǒng)和操作站具有冗余配置，采用工業(yè)兼容的 SIMATIC 工業(yè) PC 和瘦客戶機(jī)。

由于在控制室中以及整個(gè)工廠和生產(chǎn)車間內(nèi)超過 27 個(gè)操作站中采用多顯示器解決方案，可取得概覽。

為了實(shí)現(xiàn)可追溯性，在 SIMATIC Process Historian 中提供*生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

對(duì)裝置可用率、能源消耗和質(zhì)量進(jìn)行*分析，提高了生產(chǎn)力。

通過 Web 以及 SIMATIC WinCC WebNavigator 快速訪問裝置數(shù)據(jù)，提供更有效的支持，縮短了停產(chǎn)時(shí)間。

SIMATIC WinCC V7 SCADA 系統(tǒng)

基于自動(dòng)化與可視化集成解決方案，實(shí)現(xiàn)食品與飲料領(lǐng)域中工廠的升級(jí)改造

WinCC Professional 參考案例

升級(jí)改造涉及為 3 條生產(chǎn)線配備一個(gè)擴(kuò)展 SCADA 系統(tǒng)、一個(gè)新的控制架構(gòu)、多個(gè)變頻器和電機(jī)起動(dòng)器。該項(xiàng)目順利得到執(zhí)行，采用 TIA Portal 的硬件和軟件解決方案簡(jiǎn)化了工程組態(tài)過程。

采用 SIMATIC SCADA 系統(tǒng)（TIA Portal 中的 WinCC Professional、S7-1500 和 SIMATIC IPC）的優(yōu)點(diǎn)是：

簡(jiǎn)化了應(yīng)用組態(tài)

通過高效監(jiān)視生產(chǎn)線，可為每個(gè)批次定義優(yōu)生產(chǎn)路徑。

提高生產(chǎn)效率

通過高質(zhì)量的顯示實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、直觀的操作

對(duì)過程中的電機(jī)進(jìn)行更佳控制

將生產(chǎn)數(shù)據(jù)集成到現(xiàn)有 ERP 系統(tǒng)中

易于定位當(dāng)前過程中的故障

長鐵路隧道的隧道控制系統(tǒng)

采用 WinCC OA 的控制室

SIMATIC WinCC Open Architecture 隧道控制系統(tǒng)是整個(gè)隧道基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)控系統(tǒng)的核心。整個(gè)系統(tǒng)連續(xù)正常運(yùn)行對(duì)于確保瑞士圣哥達(dá)基線隧道 (Gotthard Base Tunnel) 的順利運(yùn)行來說十分重要。

圣哥達(dá)基線隧道在南北入口處具有一個(gè)隧道控制中心。那里安裝的兩個(gè)隧道控制系統(tǒng)監(jiān)視并控制所有安裝的系統(tǒng)與裝置。所有所需的數(shù)據(jù)都通過該隧道控制系統(tǒng)進(jìn)行采集、整理和可視化。配有一塊大型顯示屏的該隧道控制系統(tǒng)還包括一個(gè)全集成式維護(hù)管理工具和一個(gè)運(yùn)行控制系統(tǒng)。

該解決方案的優(yōu)點(diǎn)：

由于采用雙重冗余隧道控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了高故障安全性 – 災(zāi)難恢復(fù)系統(tǒng)（2x2 冗余）

集中監(jiān)視基礎(chǔ)設(shè)施簡(jiǎn)化了故障管理

通過集中控制整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)置實(shí)現(xiàn)更高效的運(yùn)行

由于在整個(gè)項(xiàng)目中將 OPC UA 用作標(biāo)準(zhǔn)化接口，可集成眾多系統(tǒng)（子系統(tǒng)）

在所有裝置中采用統(tǒng)一用戶界面，實(shí)現(xiàn)了用戶友好性，可在一個(gè)工作站以及通過一塊大型顯示屏概覽所有系統(tǒng)（多監(jiān)視器管理）

收程序同樣也需要設(shè)計(jì)背景數(shù)據(jù)塊本例中為Db44塊和接收數(shù)據(jù)塊本例中為DB5塊。(3)裝載設(shè)計(jì)好的發(fā)送接收程序FC 1與FC2。參數(shù)化遠(yuǎn)程從站RTU ．以上介紹的是Modbus主站的應(yīng)用與程序設(shè)計(jì)，沒有對(duì)遠(yuǎn)程終端RTU從站進(jìn)行介紹．其實(shí)在進(jìn)行程序調(diào)試時(shí)必須對(duì)從站進(jìn)行一些參數(shù)設(shè)置使其參數(shù)與主站要求的*，包括協(xié)議類型、從站地址、寄偶校驗(yàn)、傳輸超時(shí)等，否則通訊很難?？偨Y(jié)隨著儀表自動(dòng)化技術(shù)的，帶各種通訊接口設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備將被大量應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)領(lǐng)域，使全數(shù)字化、串行、雙向、互操作多快好省的遠(yuǎn)距離大數(shù)據(jù)量通訊成為可能．為數(shù)據(jù)監(jiān)控和中心監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工作狀態(tài)和挖掘數(shù)據(jù)關(guān)系提供了方便。Modibus RTU通訊是現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)的一個(gè)簡(jiǎn)單例證，的解決了現(xiàn)場(chǎng)儀表數(shù)據(jù)和PLC通題，節(jié)省了因儀表布線所需的大量電纜，并且可靠性了大幅度。是我們今后現(xiàn)場(chǎng)采集通訊值得借鑒的一個(gè)典型代表。同步光纖6ES79601AA045AA0同步光纖，1米驅(qū)動(dòng)器裝置。器是極其緊湊的。由于各個(gè)單體部件容易,所以為這種30A~600A 的流器的模塊化設(shè)計(jì)提供了方便的服務(wù)。

S7-200PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)與8種CPU可供選擇使用。

S7-400H

• 具有冗余設(shè)計(jì)的高可用性自動(dòng)化。
• 用于具有很高故障要求的應(yīng)用
  重新啟動(dòng)成本很高、停產(chǎn)代價(jià)高昂、幾乎不需要且選項(xiàng)較少的。
• 冗余設(shè)計(jì)的集能
• I/O 的可用性切換式 I/O 配置
• 也可使用具有可用性的 I/O單側(cè)配置
• 熱后備發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)切換到備用設(shè)備。
• 包含 個(gè)單獨(dú)機(jī)架或一個(gè)分隔式機(jī)架的配置
• 通過冗余 PROFIBUS DP 或冗余 PROFINET I/O 來連接切換式 I/O。

S7-400F/FH

• 故障型自動(dòng)化，適用于具有很高要求的工廠
• 符合相關(guān)的要求（IEC 6150的 SIL 3、DIN V 1925的 AK以及EN 954-的 Cat.4）
• 如果需要，也可通過冗余設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)
• 不對(duì)相關(guān) I/O 進(jìn)行額外接線
• 通過采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP 實(shí)現(xiàn)通信
• 基于帶有故障模塊的 S7-400H 和分布式 ET I/O
• 適用于非相關(guān)應(yīng)用的模塊也可以在自動(dòng)化中使用
• 隔離模塊用于在一個(gè) ET 200M 的下組合使用故障模塊和模塊。

產(chǎn)品目錄 ST 70

在產(chǎn)品目錄 ST 70 中也可找到有關(guān) SIMATIC S7-40的信息AdZ模具聯(lián)盟網(wǎng)

Area of application

S7-400

SIMATIC S7-40是中端到性能范圍內(nèi)功能強(qiáng)大的 PLC。AdZ模具聯(lián)盟網(wǎng)

SIMATIC S7-40具有模塊化、無風(fēng)扇設(shè)計(jì)和較高擴(kuò)展能力，并具有的通信和網(wǎng)絡(luò)功能，可以簡(jiǎn)便實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)，用戶操作十分方便，因此成為中端到性能范圍內(nèi)要求極為苛刻的任務(wù)的解決方案。AdZ模具聯(lián)盟網(wǎng)

SIMATIC S7-40的應(yīng)用領(lǐng)域包括AdZ模具聯(lián)盟網(wǎng)

• 汽車工業(yè)，如裝配線
• 機(jī)械設(shè)備制造，包括機(jī)械設(shè)備制造
• 倉儲(chǔ)技術(shù)
• 鋼鐵工業(yè)
• 樓宇
• 發(fā)電和配電
• 造紙和印刷領(lǐng)域
• 木材加工
• 食品和飲料領(lǐng)域
• 工程，如水務(wù)和污水處理
• 化工和石化領(lǐng)域
• 儀表和控制
• 包裝機(jī)械
• 制藥工業(yè)

由于具有多種性能等級(jí)的 CPU，并有具備大量用戶友好的功能的廣泛模塊，用戶可以根據(jù)具體情況執(zhí)行其自動(dòng)化任務(wù)。AdZ模具聯(lián)盟網(wǎng)

任務(wù)擴(kuò)展時(shí)，可通過附加模塊隨時(shí)對(duì)控制器進(jìn)行擴(kuò)展，成本不會(huì)很高。AdZ模具聯(lián)盟網(wǎng)

SIMATIC S7-40是一種通用控制器AdZ模具聯(lián)盟網(wǎng)

• 具有很高電磁兼容性以及抗沖擊性和抗振性，因此擁有*的工業(yè)適用性。
• 可以帶電連接和斷開各模塊。

S7-400H

在自動(dòng)化技術(shù)的許多領(lǐng)域中，對(duì)自動(dòng)化的可用性（從而故障性）的需求在不斷。在許多領(lǐng)域中，設(shè)備停機(jī)會(huì)產(chǎn)生*的成本。此時(shí)，只有冗余才能可用性要求。AdZ模具聯(lián)盟網(wǎng)

容錯(cuò)型 SIMATIC S7-400H 即能這些要求。即使在一個(gè)或多個(gè)故障控制器的部件出現(xiàn)故障時(shí)，也能繼續(xù)運(yùn)行。通過以這種實(shí)現(xiàn)的可用性讓 SIMATIC S7-400H 尤其適用于以下應(yīng)用領(lǐng)域AdZ模具聯(lián)盟網(wǎng)

• 控制器發(fā)生故障后重啟會(huì)產(chǎn)生很高費(fèi)用的（通常在工業(yè)中）。
• 停產(chǎn)的代價(jià)十分高昂的。
• 涉及貴重材料的（例如在制藥工業(yè)中）。
• 無人的應(yīng)用
• 涉及較少人員的應(yīng)用

訂貨數(shù)據(jù)AdZ模具聯(lián)盟網(wǎng)

關(guān)于 S7-400H 組件的訂貨數(shù)據(jù)，請(qǐng)參見在“S7-400/S7-400H/S7-400F/FH”下的相應(yīng)模塊。AdZ模具聯(lián)盟網(wǎng)

S7-400F/FH

SIMATIC S7-400F/FH 故障自動(dòng)化可在要求較高的工廠中使用。它可對(duì)立即停機(jī)不會(huì)給人員或帶來危險(xiǎn)的進(jìn)行控制。S7-400F/FH 具有兩種基本設(shè)計(jì)AdZ模具聯(lián)盟網(wǎng)

• S7-400F
  故障自動(dòng)化。在控制中發(fā)生故障的情況下，生產(chǎn)會(huì)切換到狀態(tài)并中斷。
• S7-400FH
  故障和高可用性自動(dòng)化。在控制中發(fā)生故障的情況下，冗余控制部分將發(fā)揮作用，繼續(xù)控制生產(chǎn)。

TI認(rèn)為在可穿戴設(shè)備中，電池通常非常小(例如100 mAh)，設(shè)備又需要持續(xù)幾天甚至是幾個(gè)星期而又不用充電，因此功耗是一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)考慮因素。因此，高功率轉(zhuǎn)換效率將是一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)要素。時(shí)尚的手腕式可穿戴設(shè)備要想保持其酷炫特點(diǎn)，電子電路需要保持在極小的尺寸以內(nèi)。這推動(dòng)了高水平的包括電源管理IC在內(nèi)的全器件集成。此外，功率器件的占板面積和封裝應(yīng)做到盡可能小。另外，可穿戴設(shè)備可能采用新型電源，例如對(duì)太陽能或熱能進(jìn)行能量采集。同時(shí)，某些產(chǎn)品可能更傾向于非接觸式充電。這些非接觸式充電當(dāng)中包括了無線充電。

　　對(duì)于可穿戴電源目前存在的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，總結(jié)了以下五點(diǎn)。

　　1、在鋰電池過充或溫度過高會(huì)導(dǎo)致起火，鋰電池的安全性問題仍讓人擔(dān)憂的同時(shí)，充電器應(yīng)具有幾乎所有類型的安全設(shè)計(jì)，包括過壓保護(hù)、過流保護(hù)、過溫保護(hù)、短路保護(hù)和低溫充電等，甚至是在充電器IC及解決方案尺寸必須保持非常小的情況下也是如此。

　　2、因?yàn)榭纱┐髟O(shè)備中的電池較小，充電精度的需求提高使為這些小電池充電并非易事。充電器必須能夠提供更小的充電截止電流。換言之，充電器的精度應(yīng)該更高，達(dá)m*。例如，在智能系統(tǒng)中，2,000 mAh電池的正常充電電流為1.2 A(0.6 C)，充電截止電流應(yīng)為正常充電電流的1/10～1/20，即120 mA～60 mA。然而在手環(huán)中，由于電池容量可能為100 mAh，正常充電電流將為60 mA，充電截止電流應(yīng)為6 mA～3 mA。滿足這種要求的充電器器件很難找到。

　　3、可穿戴設(shè)備應(yīng)具有較長續(xù)航時(shí)間。通常，如果消費(fèi)者每天都要為設(shè)備充電，他們就會(huì)不高興。在現(xiàn)在許多的智能都必須一兩天充電一次的情況下，終端用戶顯然期待能夠有所改善。整個(gè)電源管理應(yīng)能夠提供高效率的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，這包括：穩(wěn)壓器效率，以及穩(wěn)壓器和電池充電器應(yīng)提供低靜態(tài)電流、低待機(jī)電流和低漏電流。具有極低漏電流和待機(jī)電流以及低靜態(tài)電流的電源管理器件更加難于設(shè)計(jì)。

　　4、甚至是現(xiàn)今的電池技術(shù)也不能完*電池運(yùn)行時(shí)間的訴求。我們需要在使用可穿戴設(shè)備的同時(shí)，開發(fā)新的電源。新型電源的瓶頸在于其轉(zhuǎn)換為可用功率時(shí)，功率密度和轉(zhuǎn)換效率極低。

　　5、在可穿戴設(shè)備中，因?yàn)闈穸取⒏g等關(guān)系，許多產(chǎn)品的失效點(diǎn)為充電/信號(hào)連接器。

　　針對(duì)這些設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，TI 的應(yīng)對(duì)措施如下。

　　1、TI的充電器IC和電量計(jì)IC為工作中的電池提供了較廣泛的保護(hù)和監(jiān)控。TI在保持相同水平保護(hù)功能的同時(shí)縮小半導(dǎo)體尺寸的過程中取得了成功。例如，bq24040和bq25100都與JEITA標(biāo)準(zhǔn)兼容。兩者都具有Ts輸入用于監(jiān)控電池?zé)崦綦娮?，以保證充電溫度在合適范圍內(nèi)。bq24040尺寸為2mm×2mm，并且在2014 年中期推出bq25100之前是小的充電器。bq25100尺寸為1.6 mm×0.9 mm，與0603尺寸的電容相當(dāng)(圖1)。

　　2、主流可穿戴設(shè)備品牌采用TIbq24040/45或bq24232(帶電源通路)充電器IC，是因?yàn)樗鼈兊某叽巛^小(分別為2mm×2mm和3mm×3mm)、精度較高。并且在適配器連接時(shí)，甚至是電池電量耗盡時(shí)，bq24232允許系統(tǒng)立即上電。在*的可穿戴設(shè)計(jì)中，精度和電源通路特青睞。另外，bq25100允許正常充電電流小為10 mA，并且能夠?qū)⒊潆娊刂闺娏骰蝾A(yù)充電電流設(shè)置為1mA，這是針對(duì)可穿戴設(shè)備的業(yè)界精度。

　　3、為了在電源管理系統(tǒng)中降低功耗，TI針對(duì)可穿戴設(shè)備在極低的流耗下工作改造了這些器件。例如，bq25100在工作模式下的靜態(tài)電流小于1μA，并且在bq25100處于關(guān)閉模式時(shí)，電池漏電流低至75 nA。同時(shí)，“Nano -Buck”TPS62736降壓轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)電流極低，僅為380nA，在15nA低負(fù)載的情況下，能夠幫助實(shí)現(xiàn)超過90%的效率。與在低負(fù)載條件下的傳統(tǒng)DC/DC轉(zhuǎn)換相比，這能夠延長30%～50%的電池運(yùn)行時(shí)間。

　　4、能量采集技術(shù)刺激了可穿戴設(shè)備的新應(yīng)用。TPS25504能夠從單個(gè)太陽能電池(約0.3～0.6V)或TEG(熱電發(fā)生器，0.3V)等低能量源中獲取能量。它對(duì)啟動(dòng)電壓的要求較低，僅為0.33V，并且能夠在低至80 mV的電壓下工作。其靜態(tài)電流也很低，僅為330nA。

　　5、隨著Moto360等應(yīng)用取得*成功，無線充電變成了可穿戴設(shè)備，尤其是智能手表的取代性選擇方案。使用無線充電可使可穿戴設(shè)備無需使用連接器，做到更好地密封;無線充電有利于推廣帶有定制底座的易于充電的使用案例;無線充電Rx*是Qi兼容的，這樣可穿戴設(shè)備能夠在任何標(biāo)準(zhǔn)的Qi充電器上進(jìn)行充電. Tx可以是Qi兼容的,但有些設(shè)計(jì)限于尺寸或特殊形狀要求，TX線圈需要定制(非Qi規(guī)范)。 ST：小體積、單芯片電源管理方案是發(fā)展趨勢(shì)

　　意法半導(dǎo)體(ST)認(rèn)為可穿戴設(shè)備有以下三點(diǎn)趨勢(shì)。*，超低靜態(tài)電流和小封裝電源管理單芯片是個(gè)趨勢(shì)。該電源管理芯片需集成線性充電、LDO和DC/DC等功能。LDO和DC/DC給其他模塊供電，比如藍(lán)牙、傳感器、MCU、GPS等。比如，STNS01是一個(gè)集成路徑管理、3 .1V/ 100mA超低靜態(tài)電流LDO、線性充電和過放保護(hù)的電源管理芯片。整個(gè)芯片尺寸只有3mm×3mm ,同時(shí)待機(jī)功耗只有100 nA。路徑管理可以保證即插即用，和減少電池充放電次數(shù)以延長電池壽命。3.1V/100mA超低靜態(tài)電流LDO在沒有負(fù)載時(shí)可以實(shí)現(xiàn)1nA的靜態(tài)電流。線性充電的充電電流可以通過外圍電阻設(shè)置充電電流從15mA～200mA，可以滿足所有各種可穿戴設(shè)備對(duì)充電電流的要求。

　　第二，太陽能充電及無線充電將廣泛用于智能手表。隨著國家對(duì)節(jié)能要求和可穿戴設(shè)備用戶戶外運(yùn)動(dòng)比較多的特點(diǎn)，太陽能充電就是一個(gè)很好的解決方案。無線充電本身帶有封閉性好的特點(diǎn)，尤其對(duì)一些戶外運(yùn)動(dòng)或水下運(yùn)動(dòng)的可穿戴設(shè)備將是一個(gè)很好的充電解決方案。第三，AMOLED屏驅(qū)動(dòng)芯片。AMOLED屏將廣泛應(yīng)用于智能手表。跟傳統(tǒng)LCD屏比較，AMOLED屏具有更高的亮度、更薄、更好的分辨率和更省電等特點(diǎn)。STOD32W是一個(gè)能滿足不同尺寸要求的驅(qū)動(dòng)芯片。

　　在可穿戴設(shè)備電源方面，ST有很多解決方案，包括：PMIC(電源管理IC)、線性充電器、超低靜態(tài)電流的LDO、太陽能和無線充電方案、顯示屏驅(qū)動(dòng)芯片。比如，STNS01是一款帶有路徑管理、3.1V/100mA LDO、線性充電和過放保護(hù)功能的電源管理芯片。STLQ015具有超低靜態(tài)電流的LDO。在沒有負(fù)載的狀態(tài)下，其靜態(tài)電流只有1uA，不工作狀態(tài)下只有1nA。同時(shí)，ST還提供太陽能和無線充電方案。STOD32W是一款100mA電流和三路輸出的AMOLED屏驅(qū)動(dòng)芯片，可以給3”的AMOLED屏供電。SPV1050是一款集成兩路LDO的太陽能充電芯片。

　　在可穿戴設(shè)備電源設(shè)計(jì)方面，不同芯片平臺(tái)廠家將會(huì)推出自己不同功能的可穿戴設(shè)備解決方案，設(shè)計(jì)適合不同廠家平臺(tái)的電源管理芯片將是一個(gè)挑戰(zhàn);還有就是超低功耗和小尺寸。另外，目前還沒有適合不同尺寸要求的無線充電。現(xiàn)有的無線充電三大標(biāo)準(zhǔn)下，對(duì)于用于無線充電線圈大小定義都不適合現(xiàn)有可穿戴設(shè)備尺寸。我們將會(huì)推出更小尺寸(比如CSP封裝)的電源管理芯片。同時(shí)對(duì)于現(xiàn)有的無線充電三大標(biāo)準(zhǔn)下，用于無線充電的線圈大小定義都不適合現(xiàn)有可穿戴設(shè)備尺寸的情況，ST將推出具有自定義無線充電線圈大小的解決方案。比如針對(duì)智能手表，我們將會(huì)推出基于Qi標(biāo)準(zhǔn)的2.5W無線充電方案。另外，ST計(jì)劃推出的產(chǎn)品還有：更高效率的AMOLED驅(qū)動(dòng)器芯片，CSP封裝的集成線性充電器、LDO或DC/DC等功能的電源管理芯片等。”

　　ADI：迎合電源管理低功耗、小體積及低成本要求

　　可穿戴設(shè)備本身是很寬泛的概念覆蓋各類產(chǎn)品形態(tài)，包括傳統(tǒng)便攜設(shè)備(如手表)，也包括在非設(shè)備類的穿戴產(chǎn)品中附件上各類傳感器進(jìn)而成為可穿戴設(shè)備的范疇，例如衣服鞋帽等。可穿戴設(shè)備所提供的功能目前多集中在在工具類(如GPS、環(huán)境等)和運(yùn)動(dòng)健康類(如計(jì)步、睡眠、心率、體脂分析，以及血氧等)。

　　可穿戴設(shè)備現(xiàn)狀有如下幾個(gè)特點(diǎn)：整個(gè)智能可穿戴設(shè)備市場(chǎng)還是在啟動(dòng)培養(yǎng)階段，例如功能的豐富性，結(jié)果實(shí)用性及服務(wù)性特征等，都需要進(jìn)一步的完善;很多功能及性能實(shí)現(xiàn)還需要進(jìn)一步的技術(shù)突破，例如功耗、體積以及使用的方便性等;開發(fā)可穿戴設(shè)備的公司越來越多，幾乎所有的品牌廠商都在進(jìn)行著某種形式的投資及開發(fā);越來越多的IDH(獨(dú)立設(shè)計(jì)公司)參與到相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，尤其是在軟件數(shù)據(jù)處理方面。

　　從可穿戴設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)角度來看，以下幾點(diǎn)可能會(huì)被業(yè)內(nèi)關(guān)注：宏觀來看必將是電子設(shè)備市場(chǎng)的新的增長點(diǎn);持續(xù)不斷的增加并完善健康保健類功能，甚至某些性能到達(dá)或通過醫(yī)療級(jí)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn);高集成度、小體積、低功耗以及低成本的傳感器硬件在將來的可穿戴設(shè)備開發(fā)中會(huì)成為越發(fā)關(guān)鍵的要素;后臺(tái)數(shù)據(jù)的分析處理及反饋到終端用戶將是維持用戶持續(xù)使用的必經(jīng)之路。

　　ADI作為在傳感器及模擬混合信號(hào)的*供應(yīng)商，在可穿戴設(shè)備領(lǐng)域也會(huì)緊跟客戶及市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，并用專門的醫(yī)療保健團(tuán)隊(duì)提供系統(tǒng)級(jí)包括軟件在內(nèi)的*的方案。除此以外，在迎合可穿戴設(shè)備中電源管理特定的低功耗、小體積及低成本的要求，例如ADP150、ADP160等，在可穿戴市場(chǎng)都有很好的表現(xiàn)。

　　關(guān)于ADP16x系列而言，ADP160/ADP161/ADP162/ADP163均為超低靜態(tài)電流、低壓差線性穩(wěn)壓器，工作電壓為2.2V～5.5V，輸出電流可達(dá)150mA。在150mA負(fù)載下壓差僅為195mV，不僅可提高效率，而且能使器件在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)工作。

　　ADP16x 經(jīng)過專門設(shè)計(jì)，利用1μF±30%小陶瓷輸入和輸出電容便可穩(wěn)定工作，適合高性能、空間受限應(yīng)用的要求。ADP160可提供1.2V～4.2V范圍內(nèi)的15種固定輸出電壓選項(xiàng)ADP160/ADP161還包括一個(gè)開關(guān)電阻，當(dāng)LDO禁用時(shí)，該電阻自動(dòng)使輸出放電。ADP162不包括輸出放電功能，其余與ADP160*相同。ADP161和ADP163可用作可調(diào)輸出電壓穩(wěn)壓器，僅提供5引腳TSOT封裝。ADP163不包括輸出放電功能，其余與ADP161*相同。短路和熱過載保護(hù)電路可以防止器件在不利條件下受損。 村田：用微型DC/DC轉(zhuǎn)換器沿用到可穿戴設(shè)備中

　　日前，村田制作所(Murata)在展會(huì)推出了可穿戴設(shè)備的整體解決方案。展出的可穿戴設(shè)備集成了薄膜型溫度傳感器(用于檢測(cè)體表的溫度)、光傳感器(用于檢測(cè)心率)以及MEMS氣壓傳感器(檢測(cè)氣壓，進(jìn)而檢測(cè)高度)三種傳感器。同時(shí)，它還集成了藍(lán)牙智能模塊、微型DC-DC轉(zhuǎn)換器，以及片狀多層陶瓷電容。對(duì)于該產(chǎn)品的續(xù)航能力，村田工程師介紹說：“產(chǎn)品的續(xù)航時(shí)間取決于具體應(yīng)用設(shè)計(jì)。這款展示方案采用CR2032鋰錳扣式電池，若所有功能全開，可以工作3～4天時(shí)間。

　　其中，該設(shè)備采用的微型DC-DC轉(zhuǎn)換器模塊系列集成了功率IC、功率電感，以及輸入和輸出電容(圖4)。該系列模塊尺寸為2.5mm×2.0mm×1.1/1.2mm，其特點(diǎn)是體積非常小，抗EMI*力強(qiáng)。該系列輸出電壓為1.0V～3.3V，輸入電壓為2.3V～5.5V，負(fù)載電流為600mA。它總共有3大類：降壓、升降壓和升壓。