幻灯片 1
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- 鹭乳 阮
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1 KungFu 工业级超低功耗 Flash MCU 在家电领域的应用 上海芯旺微电子技术有限公司 Professional Industry & Automotive Grade MCU 1
2 ChipON 简介及产品定位 ChipON 位于上海浦东张江高科技园区, 是一家专注于工业级 & 汽车级混合信号集成电路研究 设计与销售的 Fabless 公司 ChipON 工业 & 汽车级 KungFu8 系列 8 位 Flash MCU 基于产品的超低功耗 高抗干扰能力 内嵌可擦写 100 万次 BEE 丰富的模拟外设 宽工作电压和宽工作温度范围等特点, 可广泛应用于家用电器 脉冲点火 电容触摸按键 安防 汽车电子 BLDC 电机控制 LED 照明调光 电动工具等行业 ChipON 将陆续推出 KungFu32 系列 32 位 MCU/DSC 射频和 24 位高速高精度 ADC 产品, 继续针对家用电器 汽车电子 工业 / 安防 电机控制 电力电子 无线通信与仪表仪器市场提供独具特色的单片机产品 2
3 KungFu MCU 主要性能特点 KungFu8 内核,16 位精简指令集, 高性能 8 位 MCU 全系列 FLASH( 可擦写 10 万次 ) 产品, 内置 EEPROM( 可擦写 100 万次 ) 高抗干扰性能, 高可靠性 (EFT>4.2KV, 芯片 I/O 可直接承受 8KV ESD ) 常温下 ±1% 精度 OSC, 全温度范围内 ±3% OSC 数模混合信号 MCU, 丰富的外设 : 双运放 比较器 ADC 电容触摸模块 基准源 BLDC 驱动模块 宽工作温度 ( -40~+105 / 125 ) 宽工作电压 (2.3V ~ 5.5V) 超低功耗, 待机低至 0.2uA; 3.3V, 4M, 工作电流 230uA 工业级 & 汽车级品质 3
4 KungFu MCU 结构框图 kungfu8 内核! 大部分指令单个机器周期内完成! SFR 无分组, 无需切区, 简化程序设计 R0~R7 寄存器组 4
5 家电中采用工业级 MCU 时代来临了 家电对 MCU 的要求家电对品质的要求家电对性能的要求家电对价格的要求 抗干扰, 抗静电性能, 宽工作温度, 高可靠性和稳定性等 高集成度, 掉电存储, 测量控制精度, 能效比等 价格敏感 ChipON 工业级单片机的使命 : 满足家电领域对工业级 MCU 的需求! 5
6 同志们行动起来吧! 6
7 通用型 MCU 在家电中的应用 7
8 通用型单片机 MCU 特色 功能特色 : 内置 2K/4K/8K*16 Flash 宽的工作电压 (2.3V ~ 5.5V) 高可靠性 抗干扰能力强 I/O 可承受 8Kv ESD 和 4.2Kv EFT 内置看门狗定时器上电复位 欠压复位 14/16/18/20/24/28/44-Pin SOIC/SSOP/DIP/LQFP 等丰富的封装类型 通用型 MCU 分类 : 1 通用价值型 2 通用 EEPROM 型 3 通用 LCD 型 8
9 通用价值型 MCU Part No. OSC VDD Flash RAM ADC Timer PWM CMP UART Package KF8F200 8M 2.3~5.5V 2K*16 256B 11*10bit 2 2 N N SOIC20 KF8F300 8M 2.3~5.5V 4K*16 256B 11*10bit 2 2 N N SOIC20 KF8F222 16M 2.3~5.5V 4K*16 256B 12*10bit SOIC28 KF8F221 16M 2.3~5.5V 4K*16 256B 12*10bit SOIC24 KF8F323 16M 2.3~5.5V 4K*16 256B 12*10bit SOIC28 KF8F321 16M 2.3~5.5V 4K*16 256B 12*10bit SOIC24 9
10 通用价值型 MCU 通用价值型 MCU 特点 : 内置高 ±1% 精度 OSC 内置 POR BOD WDT 等复位电路 多通道 10 位 ADC 1 个 8 位定时器 / 计数器,1 个 8 位定时器,1 个 16 位定时器 2 个 8 位 PWM 内置模拟比较器 基准源电路 10
11 通用价值型 MCU 的应用 KF8F200/300 Home applications 饮水机 KF8F222/323 Home applications 光波炉 电压力锅 / 电饭煲 微波炉 排气扇 豆浆机 11
12 通用 EEPROM 型 MCU Part No. OSC VDD Flash RAM Block EEPRO M ADC Timer PWM OP CMP Touch UART Package KF8F333 16M 2.3~5.5V 4K*16 256B *10bi t 3 2+1E SOIC28 KF8F334 16M 2.3~5.5V 4K*16 256B *10bi t 3 2+1E LQFP44 12
13 通用 EEPROM 型 MCU 通用带 EEPROM 型 MCU 特点 : 高达 16M 晶振 256B BLOCK EEPROM, 读写达到 100 万次内置增强型 PWM 模块内置 1 个运算放大器 /2 个比较器 8Key/16Key 电容触摸按键通道 13
14 通用 EEPROM 型 MCU 的应用 KF8F333 KF8F334 Home applications 空调 Home applications 冰箱 三表 洗衣机 脉冲点火器 咖啡机 14
15 通用 LCD 型 MCU Part No. OSC VDD Flash RAM Block EEPRO M ADC Timer PWM OP CMP Touch UART Package KF8F337 16M 2.3~5.5V 4K*16 256B *10bit 3 2+1E SOIC28 KF8F338 16M 2.3~5.5V 4K*16 256B *10bit 3 2+1E LQFP44 15
16 通用 LCD 型 MCU 通用带 LCD 型 MCU 特点 : 4K*16 Flash 3 个定时器 / 计数器 1 个运算放大器 2 个模拟比较器 2 路 PWM+1 路增强型 10 位 PWM 8Key/16Key 电容触摸按键通道 16
17 通用 LCD 型 MCU 应用 KF8F337 KF8F338 Home applications 温控器 Home applications 电动自行车仪表盘 电饭煲 跑步机仪表盘 健身器材 17
18 电容触摸控制 MCU 的创新与应用 18
19 电容触摸控制 MCU 的创新 2KEY&8Pin Touch pad KF8S1011 Touch pad 4 种检测频率 控制 Display 16KEY&44Pin Slide SENSOR MCU I/O motor MORE... wheel 4 种参考电压 UART/SPI 通信 Other control KF8xxx 控制 MCU 触摸芯片 MCU 19
20 电容触摸控制 MCU 的特点 FLASH 容量大 (4KX16), 触摸 & 控制合一 速度快, 变化率高,us 级扫描速度 抗干扰能力强, 有效应对强磁干扰, 电火花干扰, 防水性能优异 多种参考电压可选, 拥有内部 1.9V LDO(±1%), 可有效防止电源纹波对触摸造成的影响 检测频率可变, 可进行跳频处理, 规避干扰频率 常温 ±1% 精度振荡器 电路设计精简, 节约开发成本, 仅增加一个电容 20
21 电容触摸控制 MCU Part No. OSC VDD Flash RAM Block EEPROM ADC Timer I/O Touch UART Package KF8S M 2.3~5.5V 4K*16 256B - 1*10bit SOIC/DIP 8 KF8S M 2.3~5.5V 4K*16 256B - 5*10bit SOIC/DIP 14 KF8S M 2.3~5.5V 4K*16 256B - 3*10bit SOIC/DIP 16 KF8S M 2.3~5.5V 4K*16 256B 256*16 5*10bit SOIC/DIP 20 KF8S M 2.3~5.5V 4K*16 256B 256*16 7*10bit SOIC/DIP 28 KF8F334 16M 2.3~5.5V 4K*16 256B 256*16 12*10bit LQFP44 21
22 电容触摸控制 MCU 电容触摸控制 MCU 特性 单片机内核 KungFu8 内核,16 位 RISC 指令集 系统时钟 内部 OSC 16M( 精度 ±1%) 工作电压 2.3~5.5V 工作温度 -40~+105 Flash 4K*16 RAM 256B BLOCK EEPROM 256B ADC 多达 12 路 10 位 ADC 触摸通道 多达 16 个 I/O 多达 36 个 通信 UART/SPI 22
23 电容触摸控制 MCU 的应用 电容触摸按键的应用家电类 : 电磁炉 电热水壶 洗衣机 液晶电视与空调等家居类 : 触摸开关 灯具 电热水器与遥控器等消费电子类 :MP3 录音笔等 23
24 基于 BLDC 电机控制 MCU 的 SOC 创新方案 24
25 BLDC 电机控制 MCU 的创新 内置带死区控制的三相 PWM 输出模块 内置无 Hall 检测阵列 死区延时 25
26 BLDC 电机控制 MCU 的创新 自动关断和自动重启功能 内置运算放大器 26
27 BLDC 电机控制 MCU 的创新 工业级 MCU 高可靠性 抗干扰能力强 I/O 可承受 8Kv ESD 和 4.2Kv EFT 内置带死区控制的三相 PWM 输出模块, 同步整流 内置无 Hall 检测阵列 自动关断和自动重启功能 内置运算放大器, 输出直接连接到 ADC 内置多路比较器 内置无霍尔零启动单元 27
28 BLDC 电机控制 MCU Part No. OSC VDD Flash RAM Block EEPRO M ADC Timer PWM I/O OP CMP UART Package KF8S M 2.3~5.5V 4K*16 256B 256*16 7*10bit 3 1+1E 26 1 无 Hall 阵列 +1 1 SOIC28 KF8S M 2.3~5.5V 4K*16 256B 256*16 9*10bit 3 2+1E 36 1 无 Hall 阵列 +1 1 LQFP44 28
29 BLDC 电机控制 MCU BLDC 直流无刷控制 MCU 特性 单片机内核 KungFu8 内核,16 位 RISC 指令集 系统时钟 内部 OSC 20M( 精度 ±1%) 工作电压 2.3~5.5V 工作温度 -40~+105 Flash 4K*16 RAM 256B BLOCK EEPROM 256B PWM 2 路 8 位 PWM+1 路增强型 PWM I/O 多达 36 个 通信 UART/SPI 模拟电路 运算放大器 + 模拟比较器 29
30 BLDC 电机控制 MCU 的应用 BLDC 电机控制 MCU 的应用直流节能风扇 吊扇智能型抽油烟机 豆浆机 排气扇和搅拌机电动工具电动自行车电调 : 车模, 航模等 30
31 BLDC 电机控制 MCU 的 SOC 方案 马达驱动 马达保护机制 方向 : 六步控制 转速 :PWM 调制 转子侦测 :HallSensor/Sensorless 驱动电路 :MOS 启动特色 : 无霍尔零启动, 噪音小 过电流保护 过电压保护 欠压保护 堵转保护 短路保护 霍尔传感器错误保护 31
32 BLDC 电机控制 MCU 的 SOC 方案 三相电机控制系统图 : 32
33 电磁炉控制 MCU 的创新与应用 33
34 电磁炉控制原理框图 AC 220 EMC 防护及整流电路 高频谐振 浪涌保护电路 高低压监测电路 功率控制 KF8S1005 电源电路 同步电路 PPG 脉冲 驱动电路 风扇, 温度检测 34
35 电磁炉控制 MCU 的创新 内置模拟比较器 KF8S1005 中共集成 5 路比较器可用于 : 电压浪涌保护电流浪涌保护 IGBT 过压保护以及其他保护电路 比较器关断 I/O VREOUT 1/2VDD I/O CMP C1OE C1OUT CXOUT IO 口输入 VRE1.9V 输入 1/2VDD 输入 35
36 电磁炉控制 MCU 的创新 内置运算放大器 用于电流检测电路电路构建方便 OP2IN+/P2.7 OP2IN-/P OP2OUT/P2.5 AMP2ON 36
37 电磁炉控制 MCU 的创新 工业级 MCU 内置 EEPROM 高可靠性 抗干扰能力强 I/O 可承受 8KV ESD 和 4.2KV EFT 内置可编程 PPG 模块, 可直接对 PPG 进行开启 关断 检测等 内置多路模拟比较器模块, 可提供过流 过压 浪涌和 IGBT 过压保护 内置运算放大器模块 37
38 电磁炉控制 MCU Part No. OSC VDD Flash RAM ADC Timer PWM OP CMP UART Package KF8S M 2.3~5.5V 4K*16 256B 11*10bit 2 1PPG SOIC/DIP16/20 38
39 电磁炉控制 MCU 电磁炉控制 MCU 特性 单片机内核 KungFu8 内核,16 位 RISC 指令集 系统时钟 内部高速 RC 16M( 精度 ±1%) 工作电压 2.3~5.5V 工作温度 -40~+105 ROM 4K*16 RAM 256B ADC 11 路 10 位 ADC 模拟比较器 5 个 PWM PPG 运算放大器 1 个 通信 UART/SPI 封装 SOIC16/DIP16/SOIC20/DIP20 39
40 电磁炉控制 MCU 的应用方案 40
41 KF8FXXX MCU 实现数字移动电源控制方案 41
42 数字电源特点 很强的适应性与灵活性, 具备直接监视 处理并适应系统条件的能力 远程诊断以确保持续的系统可靠性, 实现故障管理 过电压 ( 流 ) 保护 自动冗余等功能 自动诊断 调节的能力使调试和维护工作变得轻松 不存在模拟电源中常见的误差 老化 ( 包括模拟器件的精度 ) 温度影响 漂移 补偿等问题, 无须调谐 可靠性好, 可以获得一致 稳定的控制参数 更易于实现非线性控制 ( 可改善电源的瞬态响应能力 ) 和多环路控制等高级控制算法 42
43 数字移动电源控制 MCU Part No. OTC VDD Flash RAM LDO ADC Timer PWM OP CMP Package KF8S213 16M 2.3~5.5V 2K*16 256B 1.9V 8*10bit 3 2+1E 1 1 SOIC16/ SSOP20 KF8S321 16M 2.3~5.5V 4K*16 256B 1.9V 8*10bit 3 2+1E 1 1 SSOP24 ua V 3.0V 4.0V 5.OV 休眠模式 超低功耗 43
44 数字移动电源控制 MCU 数字移动电源控制 MCU 特性 单片机内核 KungFu8 内核,16 位 RISC 指令集 系统时钟内部 OSC 16M( 精度 ±1%) 工作电压 工作温度 Flash RAM ADC LDO 工作模式 PWM 功耗 封装 2.3V~5.5V -40~+105 2K*16/4k*16 256B 8 路 10 位 ADC 内置高精度 (±1%)1.9V LDO 正常工作模式 + 休眠模式 2 路 8 位 PWM+1 路 10 位增强型 PWM 半桥输出 + 全桥输出 + 死区延时控制 超低功耗, 休眠模式下 MCU 功耗低至 0.2uA SOIC16/SSOP20/SSOP24 44
45 数字移动电源控制 MCU 竞争力 KF8F213 MCU 充电 IC 升压 IC KF8F321 MCU 充电 IC 升压 IC LCD 驱动 45
46 数字移动电源控制方案 10 位增强型 PWM 可进行半桥 全桥模式输出 死区延时控制可更好保护电路 + -- AD-V OPOUT VR 带同步续流控制的 Boost 控制环路 半桥输出模式 46
47 数字移动电源控制方案 ChipON MCU 数字移动电源控制方案 通过 KF8FXX 内部自带带死区控制 10 位 PWM, 配置为半桥带死区控制, 输出 P3A 和 P3B PWM 信号 当 N 型 MOS Q2 处于通态时, Q1 断开, 电感 L 积蓄能量 当 Q2 断开时,Q1 延时 250ns 导通,L 释放能量, 通过 L 储能后的电压泵升和电容 C 的储能作用, 使电源输出电压 VCC 保持稳定 在这个过程中存在一个同步续流过程, 提高了能量的转换效率 47
48 数字移动电源控制方案优势 KungFu 数字移动电源与模拟移动电源效率对比 48
49 数字移动电源控制方案优势 超低功耗, 低至 0.2uA ua V 3.0V 4.0V 5.OV 休眠模式 整机待机功耗 KF8F213 数字移动电源 传统移动电源 <10uA 80uA 左右 49
50 数字移动电源控制方案优势 KF8F213 数字移动电源方案 BOM 成本更低 Item Qty Reference Description 1 1 C12 100pF,25V,X7R,SMD C9 10nF,25V,X7R,SMD C5 100nF,25V,X7R,SMD C7,C8 1μF,25V,X7R,SMD C10 4.7μF,25V,X7R,SMD C11 22μF,25V,X7R,SMD C1,C2,C3 47μF,25V,X7R,SMD R9,R Ω,SMD R18 47Ω±5%,SMD R1 1KΩ±5%,SMD R7 3KΩ±5%,SMD R16,R17,R19 5.6KΩ±5%,SMD R14 7.5KΩ±5%,SMD R15 30KΩ±5%,SMD R5 43KΩ±5%,SMD R12,R KΩ±1%,SMD R6 75KΩ±5%,SMD R11 390KΩ±5%,SMD R21 2KΩ ±1%,SMD R20 30KΩ±%,SMD LED1,LED2,LED3, LED4 LED,Blue,SMD D1 SS34,3A28V,Schottky Barrier Diode,DO-214AB 23 1 Q2 A04616,7A30V,Complementary MOSFET,SO Q4 AO3401,4.2A30V,P-Channel MOSFET,S0T U1 KF8F213B,SO L1 10μH,Low ESR,LX S1 SW,SW_SOP 28 1 USB1 Mini, B-USB-Receptacle,SOP USB2 A-USB-Receptacle-8P 30 1 PCB Double Sides Board 50
51 数字移动电源控制方案优势 集成充电管理与升压功能, 内置高精度 LDO LED 照明快速充电 - 涓充 / 恒流 / 恒压高效放电 - 恒压 / 限流同步整流 : 效率高达 93% 软件模拟, 参数定制充放电保护 - 过充自动保护 低电量自动保护待机电流低于 10uA, 正常为 100uA 元件少 功能强, 高性能, 目前已被广泛采用 51
52 人在江湖, 哪能没有真功夫 52
53 更多内容请访问 : 谢谢! 53
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