揭秘纳芯微磁传感器出货超亿颗的秘密!

Release time:2024-07-24
author:AMEYA360
source:网络
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  磁传感器是传感器中重要的品类,是电流传感、接近传感、线性位置检测、转动速率检测、旋转位置检测等传感器主要实现方式之一,在汽车、工业、能源和消费电子等领域有着广泛的应用。根据贝哲斯咨询的统计数据,2022年全球磁传感器市场规模为224.25亿元(人民币),预计到2028年将达到463.32亿元,2023-2028期间的年均复合增长率(CAGR)高达12.83%。

       过往,人们提到磁传感器,主要讨论的都是几家国际厂商。随着终端市场对磁传感器需求爆发,国产磁传感器厂商紧抓这波机遇,目前已经初见规模。根据纳芯微最新发布的2023年业绩报告,其传感器产品营收实现逆势增长,2023年实现营业收入16575.26万元,同比增长49.18%。纳芯微磁传感器技术市场经理谢奔在和记者交流时表示,“当前纳芯微磁传感器产品出货量已经超过1亿颗,汽车和工业等领域的一些头部厂商都已经是我们的客户。”

       出货超1亿颗是一个门槛,也是一个契机,那么纳芯微是如何完成这一成绩的?有哪些引领市场的核心技术?在这篇文章中将给出答案。

  磁传感器技术、产品和市场概述

  磁传感器基于电磁感应原理,对位置、速度、电流等变量进行检测。如果按照技术原理来分,磁传感器主要分为霍尔(Hall)传感器和磁阻传感器两大类,其中磁阻传感器又可以继续细分为AMR(各向异性磁阻)、GMR(巨磁阻)、TMR(隧道磁阻)三大类。

       霍尔传感器利用霍尔效应对磁场进行检测,是目前磁传感器中最大的门类。主要原因在于,霍尔传感器发展历史悠久、技术成熟,且可以用硅基工艺制造。谢奔从产品设计的角度谈道:“在磁传感器领域,霍尔传感器出现时间最早,在产品设计方面就会有两大明显的优势:其一是应用于霍尔传感器的成熟IP比较多;其二是硅基工艺让霍尔传感器更加有益于产品集成。”按照Yole的统计数据,以出货量口径计算,霍尔传感器在磁传感器中占比高达69%,AMR、GMR、TMR传感器占比则分别是13%、5%和13%。

       从技术发展来看,霍尔传感器之后,依次出现的技术是AMR、GMR、TMR。作为最新的技术,TMR在低功耗和高精度方面,有着天然的优势。正如上述数据所示,目前磁传感器发展正处于高速增长期。作为一个大的传感器类别,磁传感器能够长久存在且不断进行技术迭代,背后的支撑力是庞大的市场需求。磁传感器具有精度高、响应速度快、灵敏度高,且具有无接触、无摩擦、无振动等优点,广泛用于汽车、工业、消费电子、医疗器械、计算机等领域,主要的产品形态包括磁位置传感器、磁速度传感器、磁开关、磁电流传感器、电子罗盘和锁存器等,市占比分别为38.2%、20%、16.8%、16.2%、8.5%和0.3%。

  纳芯微四大磁传感器产品矩阵

  作为现代传感器产业的一个主要分支,磁传感器不仅产品类别丰富,且应用广泛。谢奔指出,纳芯微公司的使命是“‘感知’‘驱动’未来,共建绿色、智能、互联互通的‘芯’世界”。因而,磁传感器是纳芯微重要的产品布局。目前,纳芯微在磁传感器方面共有四大产品矩阵:

  ·电流传感器,包含集成式电流传感器、线性电流传感器,其中线性电流传感器又可分为有磁芯和无磁芯的方案。

  ·位置传感器,包含角度传感器、磁开关,其中磁开关又包含了车规霍尔开关/锁存器、工规霍尔开关、工规TMR开关/锁存器。

  ·速度传感器,主要是ABS轮速传感器。

  ·磁传感器调理芯片,用于xMR或GaAs霍尔传感器的信号调理。

揭秘纳芯微磁传感器出货超亿颗的秘密!

  对照上面的市占比信息,可见纳芯微的磁传感器类别是非常全面的,技术上主要倾向于布局成熟的霍尔传感器,以及TMR磁阻效应传感器。记者对比纳芯微和多家厂商的磁传感器产品后发现,无论是基于怎样的技术原理,纳芯微磁传感器在精度和灵敏度方面都有一定的优势,谢奔称,这是因为纳芯微对此专门做了技术增强,尤其是针对霍尔传感器。

       他介绍说,霍尔传感器作为一个历史悠久的磁传感器类别,和其他后面出现的技术(指AMR、GMR、TMR)相比,在精度和灵敏度等方面会有劣势。纳芯微深知这一点,基于多年的传感器调理芯片设计经验,以及在产品开发与应用过程中积累的大量客户需求与应用经验,针对性地设计了一阶+二阶温度补偿电路,保证了霍尔传感器在温度范围内的输出稳定性。

揭秘纳芯微磁传感器出货超亿颗的秘密!

       为了让霍尔传感器也能够拥有较高的精度,纳芯微开发了霍尔板堆叠、旋转电流驱动等技术。一般而言,霍尔传感器相比xMR传感器会有更高的噪声,为了实现产品的低噪声,纳芯微在产品内部进行霍尔板堆叠,虽然产品内部看起来还是一个霍尔点,不过这个点内会包含6个、8个,甚至更多的霍尔板,进而让产品有更加优质的噪声表现。

揭秘纳芯微磁传感器出货超亿颗的秘密!

       产品有了更高的信噪比,就会更加容易实现高精度。同时,纳芯微还在霍尔传感器内部加入了旋转电流驱动等专利技术,有两象限旋转或者四象限旋转等多种方式,从而降低了霍尔传感器的零漂,这也能进一步提升产品精度。

       谢奔指出,“为了提升霍尔传感器的特征性能,在纳芯微内部,上述这样的技术创新非常多。”他以纳芯微霍尔效应角度传感器举例,该产品一个突出的优势是能够在更宽的温度和磁场变化范围内保持高精度。这主要得益于差分检测与Cordic算法。相关器件采用四盘霍尔差分检测,针对差分后的正余弦信号,又设计了自动增益调整模块,可以将动态变化的原始模拟信号灵活地调整到14bit ADC的70%或80%量程。再加上Cordic算法,纳芯微霍尔效应角度传感器便具有了抵抗外界杂散磁场干扰的能力,不受环境温度变化的影响,器件内的动态角度补偿、滤波器等则进一步提升了测量精度。

       记者在和谢奔的沟通中能够明显感觉到,在纳芯微每一款霍尔传感器背后,都会有一个技术创新的故事。通过这些技术创新,纳芯微的霍尔传感器具备了线性区间大,抗干扰能力强,等优点,且产品精度处于行业领先地位,也进一步提升了产品的性价比。和霍尔传感器一样,纳芯微在TMR传感器方面同样进行了大量的技术创新,以进一步发挥TMR在低功耗和高精度方面的技术优势。

       除了产品性能方面的优势之外,谢奔表示,无论是当下,还是未来的产品规划,汽车都是纳芯微磁传感器重点关注的方向。为了让产品能够满足汽车应用中复杂、严苛的环境挑战,“高品质”是纳芯微磁传感器的另一张名片。高品质体现在很多方面,包括性能冗余、应力补偿和高可靠性。

       首先看性能冗余,谢奔以纳芯微集成式电流传感器举例,产品提供隔离电压功能。其中,SOW-16封装的集成式电流传感器的基本绝缘工作电压是1550Vpk/1097Vrms,是UL62368法规基于其爬电距离8.0mm所允许的工作电压。不过,该产品内部的绝缘物质的绝缘能力远不止于此。在绝缘油中,其最大浪涌隔离耐压(Vsurge)可达10kV。

       再看应力补偿,无论是在汽车应用中,还是在工业、能源应用中,外部应力都是一个很大的挑战。为了让纳芯微的磁传感器能够应对这些应力情况,该公司在电路设计和结构设计上都给出了方案。在电路设计上,纳芯微部分产品带有应力补偿功能;在结构设计上,纳芯微磁传感器在形状设计和封装材料选择方面充分考虑了应力的影响,在工程验证阶段,会在变化的环境中根据应力对性能的影响调整框架设计,并选择具有更低应力系数的封装材料。

       最后看一下产品高可靠性保障,在这个方面,纳芯微通过三大抓手进行保障——可靠性设计、可靠性验证、高覆盖度下线测试。“在纳芯微内部,针对汽车芯片开发有一套产品设计开发的准则,通过设计审查的方式来评估一颗芯片是否满足汽车应用的需求,在过孔数量、线宽、走线等方面都有非常严格的要求。另外,车规级的磁传感器,不仅需要严格遵循车规级测试和可靠性标准,同时也需要使用车规级电路的设计规则,采用车规晶圆,以及符合要求的车规封测专线。”谢奔说。

       根据他的描述,实际上除了这三大抓手,纳芯微针对一些特殊应用的车规级产品的可靠性测试还会“加严”——进行更加严格的额外测试,比如汽车芯片一般会有1000小时的长时间老化测试,纳芯微的标准是双倍的,要测2000小时。这种严格的产品测试流程在工业和消费级磁传感器方面同样有所体现。同时,纳芯微工业和消费级磁传感器在生产端也有相应的生产管控,比如3西格玛(3σ)管理,进而保障产品无质量问题。

  纳芯微磁传感器的应用领域

  从应用角度来看,磁传感器的应用是非常广泛的,国计民生的各个领域都有涉及。那么,纳芯微四大磁传感器产品矩阵主要面向哪些领域呢。谢奔回复称,汽车、能源、工业和消费电子是纳芯微磁传感器重点覆盖的领域。

        面向汽车领域,纳芯微提供集成式电流传感器、线性电流传感器、角度传感器、车规霍尔开关/锁存器、速度传感器等产品。其中,集成式电流传感器主要用于汽车OBC、DC-DC;线性电流传感器主要用于汽车牵引电机的相电流与母线电流检测;角度传感器主要用于汽车热管理系统水阀位置检测、雨刮器位置检测、方向盘转角位置检测、EGR阀等;车规霍尔开关/锁存器主要用于汽车座椅位置、车窗控制、天窗、尾门位置检测、车载电机换相等;速度传感器主要用于汽车ABS轮速检测。谢奔强调,后续包括主动悬架、EPS等汽车应用,纳芯微的磁传感器也会陆续支持。

       面向工业、能源和消费电子领域,纳芯微提供集成式电流传感器、线性电流传感器、工规霍尔开关、工规TMR开关/锁存器等产品。其中,集成式电流传感器主要用于工业变频器、电源、光伏逆变器等领域;线性电流传感器主要用于电流传感器模块等应用;工规霍尔开关主要用于家电、智能门锁、电动两轮车、无人机、鼠标键盘、电动工具、笔记本电脑、民用电表等市场;工规TMR开关/锁存器主要用于工业液位计、干簧管替代、民用表计(水表、气表、热量表)、工业伺服编码器等领域。

       纳芯微磁传感器调理芯片主要用于xMR或GaAs霍尔的信号调理。综合谢奔的深入讲解和纳芯微的官方资料,纳芯微磁传感器品类全、应用广,全面的技术支持在中间起到积极串联作用。针对上述应用,纳芯微提供完善的文档和工具支持、及时的现场技术支持,且工具中有很多易于用户使用的改进。以可编程霍尔开关NSM1030应用为例,GUI上设计了Auto trim功能,用户不需要在应用中手动一步步调整code, 取而代之可以通过一键自动调教的方式自动寻找开关点,大幅提升了编程效率。

       此外,和其他磁传感器供应商相比,纳芯微有一个显著的竞争优势就是出色的产品定制化能力。谢奔称,纳芯微有完善的产品开发流程,多年的大客户合作开发经验,保障了开发过程的科学性,降低人为因素造成开发事故的可能性。同时,加严的可靠性测试进一步确保了芯片的可靠性。

     “在纳芯微传感器、电源、信号链、驱动、隔离接口等众多产品线中,积累了大量的IP,这些经过不同应用场景验证过的IP可以被芯片设计人员直接调用,从而大大提高开发效率并有效降低产品开发失败、存在品质问题的可能性。这些复用的IP让纳芯微的产品无论是标准品还是定制产品,都具有超高的性价比。”他进一步讲到。

       事实上,上面提到的纳芯微速度传感器就属于一款定制芯片,是纳芯微与大陆集团旗下合资公司陆博合作开发的轮速传感器,主要应用于防抱死制动系统(ABS)、车身电子稳定系统(ESP)、自动变速器等控制系统。在这个案例中,纳芯微充分发挥自己的技术优势和领先的产品、市场理解,为陆博提供符合其本土化战略及市场需求的解决方案。据悉,这款产品将于今年第四季度量产,既是一款定制化产品,也是一款面向通用市场的产品。

       谢奔表示,“在定制化业务合作中,还有一点也很重要,作为一家上市公司,纳芯微具有稳健的财务能力与业务透明度,保障定制化项目合作方的供应链安全。”


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纳芯微丨低资源占用、快速切换:单 Bank Flash MCU 在线升级方案解析
  随着智能产品进入规模化应用,现场固件更新能力已成为产品持续迭代的重要支撑。对于 MCU 系统而言,固件升级不仅要完成新版本程序写入,还需尽量降低升级过程对设备运行状态和用户使用体验的影响。  针对单 Bank Flash MCU 平台,本文提出一种不断电固件升级方案,通过软件架构设计实现安全、快速、用户低感知的现场固件更新,为单 Bank Flash MCU 提供在线升级能力。  01 方案背景  目前,MCU 常见固件升级方式包括 IAP(In Application Programming)、ISP(In System Programming)、双 Bank 升级、OTF(On The Fly)、LFU(Live Firmware Update)以及 LiveUpdate 等。其中,不断电升级通常要求系统在升级过程中保持业务运行,不依赖设备重启,并实现新旧固件的平稳切换。  现阶段,OTF 和 LFU 是较为常见的不断电升级方案,但通常依赖 MCU 具备双 Bank 架构的 Flash 存储器。而在实际应用中,单 Bank Flash MCU 仍然占据较大存量。由于单 Bank Flash 不具备动态 Bank 切换能力,如何在不依赖双 Bank Flash 架构的前提下,实现无停机、无复位、业务连续的现场固件升级,成为单 Bank Flash MCU 在线升级设计中的关键问题。  02 系统架构与核心技术点  由于单 Bank 架构的 Flash 不具备动态切换 Bank 或启动时自动切换 Bank 的功能,因此需增加 Bootload 程序,负责系统引导、启动选择及运行环境构建。Bootload 支持烧录 App 固件、读取 App 信息区、并为 App 区配置运行环境。  这种架构可支持多个 App 区,每个 App 区均设有独立的信息区。信息区用于存储对应固件分区的关键参数,包括加载地址(LoadAddress)、运行地址(RunAddress)、代码长度(Length)以及中断初始化程序等必要信息。  整体方案的组成框架如图 1.1 所示。需要实现的关键技术包括:  ① APP 区信息的保存与动态分析;  ② 切换 APP 区时的定点切换;  ③ 在主循环内更新主循环本身。  图 1.1 单 Bank 不断电升级方案框架  03 固件分区与信息提取  Bootload 与 App 区在运行过程中需动态读取固件信息,以便为后续执行的目标代码构建运行环境。需特别说明的是,Bootload 跳转至 App 区的机制与 App 区之间的跳转机制并不相同。在本文提供的方案中,Bootload 跳转至 App 区采用传统的 IAP 跳转方式;而 App 区之间的跳转则基于固定代码区的锁定机制,以确保跳转过程的安全性。  Flash 存储器需要通过 FMC 模块与 CPU 进行通信,Flash 在执行擦除操作时需耗费一定时间,若在此期间 CPU 发起对 Flash 的读取请求,将会因为等待 FMC 完成擦除而导致阻塞。  这引入了第一个需要解决的问题—— App 区内擦除 Flash 阻塞。为避免该问题,在擦除 Flash 时应避免 CPU 同时读取 Flash,相关操作需置于 SRAM 或 ITCM 中执行。  为简化实现流程,本方案将 App 区固定运行于 SRAM 中。Bootload 在启动阶段将 App 代码从 Flash 手动拷贝至 SRAM,从而有效避免擦写冲突,确保升级过程的稳定与可靠。  App 区的分区功能使用的是 Sct 分散加载脚本功能,如程序清单 1.1 所示。  程序清单 1.1 App 区的 Sct 文件  以 App0 为例,其分区信息与作用描述如表 1.1 所示。  表 1.1 App 区的分区功能描述  固件信息区 FIRM_DROM 用于存储程序清单 1.1 中各个分区的关键参数,包括加载地址(LoadAddress)、运行地址(RunAddress)、代码长度,以及用户自定义和其他辅助信息。这些信息通过编译器自动生成的全局环境变量进行记录,具体声明方式如程序清单 1.2 所示。  程序清单1.2 分区信息保存方法  清楚如何将 Load 地址拷贝到 Image 、和复制长度,即可动态搭建不同固件的运行环境。  04 固定代码区  堆栈污染防护机制  在 C 程序运行过程中,堆(Heap)用于程序源动态申请和释放临时变量,而栈(Stack)则用于在子函数调用或中断触发时保存临时变量、返回地址等上下文信息,通过“进栈-出栈”机制实现函数调用链的正确返回与运行环境恢复。  基于上述机制,引入本方案需解决第二个关键问题——App区相互跳转前后,堆栈中保存的返回地址与新固件无法对接,即“堆栈污染”问题。由于 App0 与 App1 区的代码随用户程序迭代而不断变化,若直接跳转极易因堆栈不一致导致系统异常。为此,方案引入固定代码区以保障跳转过程的稳定性。  固定代码区本质上位于 main() 函数内的主循环(如 while(1) )中。该循环具备一个重要特性:所有子函数执行完毕后均会返回至主循环入口,中断服务程序执行完毕后也同样返回到此位置。根据堆栈行为特点,当程序运行于主循环内部时,堆栈中不会保留函数调用信息,此时堆栈处于“最干净”状态,从而有效避免了跳转过程中的堆栈污染问题。  要做到这点,需要将 main() 放到 FIXCODE 区域内,然后 main 内部的初始化和主循环内统一调用子函数,增减的代码都在子函数内处理,让切换 App 区执行代码不发生偏移。如程序清单 1.3 所示。  程序清单 1.3  05 运行时固定代码区更新策略  FIXCODE 本身是 main() 和主循环,里面同样包含用户层的应用代码,所以更新固件这部分也同样需要更新到最新版本。本方案需要解决第三个关键问题——程序运行期间不能被擦除,否则会导致指令读成乱码,所以在更新固定代码区的操作要放在非固定代码区,且保证执行完后能回到正确的堆栈点。  图1.2 更新固定代码区  06 中断向量表与函数分区更新实现  中断处理包括中断向量表处理和中断函数处理。中断函数通过声明中断服务函数以及其调用的子函数分配到 RW_APP0_ITCM 区,这样就可以通过分区更新功能统一更新。本方案需要重点处理中断向量表。  中断向量表涉及的方面包含以下几处地方:  ① Sct 文件内声明的 RESET 区域,如程序清单 1.1 所示;  ② SDK 包内默认的中断向量表地址,包括 Flash 中断向量表和 VT_DTCM 的中断向量表;  ③ 在切换新固件的中断部分,准备好内存空间,最后修改 VTOR;  在第二点中,SDK 内对中断向量表的操作如程序清单 1.4 所示。  程序清单 1.4 SDK 包中断表处理  代码路径:interrupt.c  VECTOR_TABLE_FLASH_ADDRESS 是指固件的头部装载地址,需要留意的是,这个表里还包含了默认处理函数句柄以及 Reset 等前面不可屏蔽的处理函数。  SDK内默认将 VECTOR_TABLE_FLASH_ADDRESS 设置为 0x08000000,对每个 APP 区必须在 interrupt.h 内改为对应地址。  程序清单 1.3 内的函数实现的主要目的,是将存放在 DTCM 空间内的 vectorTableDTCM 表重初始化。  在 App 区内的操作流程如图 1.3 所示。可看到板级初始化做的是 App 本身所占用的中断表地址,而切换则是搭建新固件的中断表地址。  07 变量偏移防护与共享内存设计  由于业务逻辑要持续运行,所以对于关键的状态变量、计数变量等需要做特殊处理。这里就提出第四个问题——由于编译器为节省空间,会将变量紧密排序,从而导致全局变量在切换到新固件时产生不可预计的偏移。简单而言就是将这类需要继承的变量,存放在 ShareMemory 空间内,并以绝对地址的形式固定下来。这种方案相较于其他依赖编译器的固定方式最直接快速。
2026-06-04 10:23 reading:279
纳芯微丨AI 服务器电源功率密度提升,隔离采样芯片如何应对采样与保护挑战?
  随着 AI 服务器电源功率密度和运行频率持续提升,系统对关键节点电压、电流的采样精度、响应速度和隔离安全提出了更高要求。  在服务器电源系统中,从 AC/DC PFC 输入级到 DC/DC LLC 谐振级,各级功率转换均依赖精确的电压、电流监测数据,以支撑系统高效、稳定运行。在高压、高频、高功率密度工作条件下,如何在高压侧与低压控制侧之间实现可靠的物理隔离,并保障关键信号的准确、及时传输,成为系统设计中的重要问题。  隔离采样技术可在高压侧与低压控制侧之间建立安全隔离,同时实现电压、电流等关键信号的采集与传输,帮助降低高压串扰、雷击或瞬态过压等因素对低压控制电路的影响,并为系统控制与保护提供必要反馈。  01  隔离采样技术演进  从基础隔离到智能集成  纳芯微隔离采样产品矩阵体现了从基础隔离采样向集成化、智能化方向的演进。  以 0–2V 单端输入的 NSI1311 为起点,纳芯微隔离采样产品逐步向隔离电压采样、隔离电流采样和隔离比较器等方向拓展。  在隔离电压采样方向,产品由单端输入的 NSI1311,发展至差分输入的隔离运放 NSI1312 和差分输入的隔离 ADC NSI1316,进一步覆盖不同应用需求。随着产品迭代,集成化趋势更加明显。NSI36xx 系列将隔离 DC-DC 电源集成于采样芯片内部,有助于简化高压侧供电设计。其中,NSI36CxxR 版本进一步集成比较器和运放,可简化系统电路,并支持硬件过流、过压保护。  在隔离电流采样方向,产品由 NSI1300 演进至 NSI1400/1200C 系列,并推出了集成隔离电源的 NSI360x 系列。  面向快速响应和简化设计需求,纳芯微推出隔离比较器 NSI22C12。该产品集成窗口比较器、隔离通道及高压侧 LDO,可用于实现过压或过流保护,尤其适用于服务器电源 LLC 谐振腔的快速过流保护场景。  在服务器电源系统中,PFC 电路通常负责对输入交流电进行整形和升压,LLC 谐振拓扑随后完成 DC/DC 变换并形成最终输出。整个能量转换链路的安全、稳定运行,依赖于对关键节点电压和电流的精确监测。  纳芯微隔离采样芯片可部署于服务器电源各核心监测点,覆盖 PFC 输入电压/电流检测、PFC 输出电压检测、LLC 谐振腔电流检测与快速过流保护,以及 DC/DC 输出电流检测等环节,支持电源系统实现从输入到输出的全链路监测与保护。  02  三款新品详解  面向服务器电源的集成化设计  服务器电源对功率密度、可靠性和效率要求较高。围绕不同层面的设计挑战,纳芯微推出了三款新品。  首先是集成隔离电源的 NSI36xx 系列。相较于上一代 NSI13xx 系列,NSI36xx 系列进一步提升了集成度。传统方案通常需要分别为高压侧和低压侧设计供电电路,在浮地采样等场景下,设计复杂度和 PCB 占板面积较高。  NSI36xx 系列仅需在低压侧提供单一电源即可正常工作,可省去高压侧供电电路设计,降低电源设计复杂度,并节省约 30%–50% 的板上面积,在空间受限的服务器电源系统中具备应用优势。  NSI36CxxR 是该系列的差异化产品,集成内部比较器和单端准差分运放,可在百纳秒级时间内检测异常并触发保护机制,提升系统安全性和可靠性。  第二款新品是 0–4V 宽压输入的隔离电压采样运放 NSI1611。面向服务器电源向更高电压发展的趋势,NSI1611 将输入范围扩大一倍,有助于提升系统抗干扰能力和采样精度。  在相同扰动电压下,更宽的输入范围可降低扰动对采样结果的相对影响。同时,NSI1611 在保持 1GΩ 高阻输入的基础上拓宽输入范围,可进一步提升系统采样精度。  NSI1611 提供单端输出或比例输出版本。其中,比例输出版本可将后级参考电压直接接入芯片 Reference 引脚,由芯片完成差分转单端转换及简单自适应放大,帮助客户充分利用后级 ADC 满量程,提升整体采样精度。  第三款新品是面向快速保护设计的隔离比较器 NSI22C12。在服务器电源谐振腔过流采样中,传统方案通常采用 CT 方案或分立方案。CT 方案体积较大,输入端还需增加额外调理电路,会增加成本和 PCB 占板面积;在 DC 负载过流保护中,部分客户则采用普通比较器搭配高速光耦或数字隔离器的分立方案。  NSI22C12 采用单芯片集成设计,集成窗口比较器,支持正负阈值设定;同时集成内部隔离通道,比较后可直接输出隔离数字信号。其高压侧集成高压 LDO,供电范围为 3.1V 至 27V,可直接接入驱动供电,简化外围供电设计。  该产品保护延时最大仅 250 纳秒,可用于快速过压、过流检测,帮助服务器电源系统在异常工况下及时触发保护机制,提升系统控制的安全性和可靠性。  03  服务器电源应用  从PFC到DC/DC全链路保护  在典型服务器电源架构中,隔离采样芯片可部署于电能转换链路的关键环节,用于实现电压、电流检测及保护反馈。  电源系统通常始于 PFC 电路。PFC 电路负责对输入交流电进行整形和升压,优化电网供电质量,并为后级电路提供稳定的高压直流电源。纳芯微隔离采样芯片可部署于 PFC 输入端和输出端,实时监测输入电压/电流及输出电压,为 PFC 控制回路提供关键反馈信号。  随后,LLC 谐振电路完成 DC/DC 转换,将高压直流电转换为服务器主板所需的低压直流电。在这一环节,谐振腔电流检测与过流保护尤为关键。纳芯微隔离比较器 NSI22C12 凭借低于 250 纳秒的快速响应时间,可检测异常电流并触发保护机制,帮助降低功率器件损坏风险。  在输出端,DC/DC 输出电流检测同样需要高精度隔离采样。通过监测输出电流,电源管理系统可根据不同负载条件调整工作状态,提升系统运行效率与稳定性。  通过覆盖 PFC 输入/输出、LLC 谐振腔及 DC/DC 输出等关键环节,纳芯微隔离采样产品可支持服务器电源实现从输入到输出的全链路监测与保护。  04  精度、安全与成本  隔离采样的三重优势  纳芯微隔离采样芯片从采样精度、隔离安全和系统成本三个方面,为服务器电源设计提供支持。  在采样精度方面,NSI1611 系列输入偏置电压优化至 ±0.8mV,较前代产品的 ±1.5mV 进一步降低;增益温漂由前代的 45ppm/℃ 优化至 40ppm/℃,提升全温区精度稳定性。其采样带宽达到 330kHz,可适配 SiC、GaN 等高频开关器件控制需求,满足系统高动态响应要求;  在隔离安全方面,纳芯微“隔离+”产品提供高于基础隔离要求的安全等级,帮助系统建立高低压安全边界。NSI1611 系列隔离耐压可达 5700Vrms,最大浪涌隔离耐压 VIOSM 可达 10kV,可适配高温、高压等严苛应用环境;  在系统成本方面,集成隔离电源的 NSI36xx 系列可省去外置隔离电源模块,降低整体 BOM 成本约 10%–20%;同时可节省 PCB 面积约 30%–50%,有助于实现更小型化的电源设计。NSI1611 的单端输出信号可直接接入 MCU 的 ADC 接口,省去传统差分输出方案所需的后级运放及调理电路,进一步降低 BOM 成本和 PCB 布局复杂度。
2026-06-03 10:02 reading:303
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