村田丨额定电压100Vdc、静电容量10μF的引线型多层陶瓷电容器

发布时间：2026-09-16 14:05
作者：AMEYA360
来源：村田
阅读量：142

　　株式会社村田制作所开发了额定电压100Vdc、静电容量10µF的产品，并将其纳入汽车动力总成/安全设备用引线型多层陶瓷电容器“RCE系列”以及民用设备&工业设备用引线型多层陶瓷电容器“RDE系列”的产品阵容。本产品适用于采用48V电源系统的应用场景，并已于2026年8月开始量产。

村田丨额定电压100Vdc、静电容量10μF的引线型多层陶瓷电容器

　　在汽车12V电源系统中，EPS(电动助力转向系统：通过电动机辅助方向盘操作的系统)、制动系统和水泵等部件主要使用额定电压25～50Vdc、静电容量10μF以上的大容量电容器。

　　与此同时，随着车辆电气化程度提高，48V电源系统的应用不断扩大，市场对额定电压100Vdc、静电容量10μF以上电容器的需求日益增长。

　　在民用设备和工业设备领域，随着设备高性能化和高功率化驱动，48V电源系统在人形机器人等应用中的普及也日趋普遍。

　　为满足上述市场需求，村田开发了本款额定电压100Vdc、静电容量10µF，并已在汽车用引线型多层陶瓷电容器“RCE系列”以及民用和工业设备用引线型多层陶瓷电容器“RDE系列”中启动量产。作为额定电压100Vdc、静电容量10μF的引线型多层陶瓷电容器，本产品在体积和高度维度均实现了微小尺寸(由村田调研得出，截至2026年8月26日。引线型陶瓷电容器尺寸定义见下方示意图。)

村田丨额定电压100Vdc、静电容量10μF的引线型多层陶瓷电容器

村田丨额定电压100Vdc、静电容量10μF的引线型多层陶瓷电容器

　　此前，村田引线型多层陶瓷电容器中额定电压100Vdc产品的静电容量上限为4.7μF，而本产品将静电容量扩大至10μF。此外，与相同尺寸、额定电压50Vdc、静电容量10µF的村田过往产品相比，本产品的额定电压提高约1倍。

　　本产品采用在多层陶瓷电容器上焊接引线并以树脂封装的结构。引线可缓解基板弯曲、振动和热膨胀等因素产生的机械应力，从而减轻电容器本体承受的负荷。

　　此外，本产品还可安装在基板外部等常规片状电容器较难适配的位置，而片状电容器通常仅支持基板表面贴装。

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　　一般来说，雷达(RaDAR：Radio Detection And Ranging)是一种通过向目标物体发射电磁波(电波)并测量从目标物体反射回来的电波来检测与目标物体之间的距离和方位的装置。因此，毫米波雷达是指使用毫米波作为电波的雷达。与红外线和摄像头相比，毫米波雷达即使在雨、雪、雾等恶劣天气条件下也能保持检测能力，不仅可以检测与目标物体之间的距离和方位，还能检测目标物体的移动速度。本文介绍具有此类特征的毫米波雷达的检测原理、应用事例及其未来发展潜力。　　01　　什么是毫米波?　　图1显示了毫米波(也写作“mmWave”)在电波分类中所处的范围。一般来说，它指的是频率在30GHz到300GHz之间、波长在1mm到10mm之间的电波，之所以称为“毫米波”，是因为其波长以mm(毫米)为单位。(注：实际上，毫米波的频率范围并没有严格的定义。例如，目前全球分配给5G通信的26GHz频带和28GHz频带也被视为毫米波。)　　图1 按频率分类的电磁波分类　　毫米波具有强直线传播性和可以确保宽频带宽的特征，总结如以下两个方面：　　直线传播性：　　如图1所示，由于毫米波的频率接近光的频率，因此它像光一样具有很强的直线传播性，由此可以得出以下结论：　　由于墙壁等物体的遮蔽以及非常恶劣天气的影响，毫米波的强度会衰减　　也由于这个原因，毫米波不适合远距离通信　　在短距离通信中，毫米波与近处的毫米波系统之间不容易发生干扰　　可以穿透布料和树脂等　　频带宽　　毫米波频带是一个尚未开发的领域，且是一个需求量很少的频带，因此可以确保较宽的频带宽。(目前，比GHz更低的频率范围基本上都已被使用，确保带宽会受到电波法和商业因素的限制。)　　在雷达中，增加频带宽有助于提高距离检测(参照第2节)的精度，因此可以说频带宽是一项重要的规格。另外，在移动通信等当中，增加频带宽有助于实现通信速度的高速化。　　02　　毫米波雷达的方式及特征　　如前所述，毫米波雷达向目标物体发射毫米波，并接收来自目标物体的反射波以检测对象物体位置的装置，能检测的上限为大约300m范围内的物体。　　目前，低功率雷达可以使用的频带有24GHz频带、60GHz频带、76GHz频带和79GHz频带，每个频带都规定了各自的技术条件。其中，24GHz频带的波长为12.5mm，不在毫米波定义的10mm至1mm范围内，因此有时被称为“准毫米波”;毫米波频带(60GHz频带、76GHz频带和79GHz频带)具有较宽的带宽，因此能够进行高精度检测。　　脉冲方式和FMCW方式是毫米波雷达的代表性方式。FMCW是Frequency Modulated Continuous Wave的缩写，意思是使用对频率进行调制后的连续波的方式。两种方式的特征及相互对比如下：　　脉冲方式：　　向目标物体发射宽度很短的脉冲，脉冲宽度从几十纳秒到几微秒不等，通过测量到接收到反射脉冲为止的时间来确定与目标物体之间的距离、速度和角度(图2)。该方式的检测原理简单，电路构成也比FMCW方式更简单。　　FMCW方式：　　这种方式向目标物体发射对连续波进行频率调制后的发送波，然后从发送波与反射波之间的频率差来确定与目标物体之间的距离、速度和角度。此外，它还可以测量与目标物体之间的相对移动速度(图2)。　　图2 通过毫米波雷达检测目标物体的示意图　　图3显示了FMCW方式发射波的示意图。它有时被称为Chirp波形。　　图3 Chirp波形的示意图(Chirp指鸟鸣)　　03　　FMCW方式毫米波雷达：构成和检测　　毫米波雷达有多种方式，但基本都是从FMCW方式发展而来的方式。因此，下面将对FMCW方式毫米波雷达的构成和目标物体检测的大概原理进行说明。尽管它构成简单，但可以获取距离、速度和角度等复合信息。　　图4 通过毫米波雷达进行的目标物体检测　　毫米波雷达的构成　　毫米波雷达主要由以下几部分构成:　　合成器：生成待发送的毫米波频带电波(发送波)　　发射天线：发射发送波　　接收天线：接收反射波　　混频器：将发射信号和接收信号进行组合　　DSP：即数字信号处理装置，实施计算处理　　检测的原理　　毫米雷达波的检测原理主要包括这四个步骤：　　发送波的生成：通过合成器生成毫米波频带的发送波。　　毫米波的发射：将发送波从发射天线连续发射至目标物体。　　反射波的接收：通过接收天线接收从目标物体返回的反射波。　　计算处理：通过混频器将发送波和反射波进行组合，经A/D转换器转换为数字信号，再通过DSP进行计算处理，以确定与目标物体之间的距离、角度和速度等。　　04　　毫米波雷达应用事例　　在第3节中说明的FMCW方式毫米波雷达已被应用于很多现场。这里，我们将以汽车、工业机器人和无人机为例，对它的应用场景及贡献的功能进行说明。　　用途：汽车　　在汽车领域，通过毫米波雷达检测车辆周边的障碍物和其他车辆，由此能够实现自动刹车和车道保持辅助等功能，毫米波被认为对实现L2级自动驾驶(部分自动驾驶)不可或缺。此外，监控驾驶员和乘客的状态以及是否有儿童被遗忘在车上也被作为提高安全性所不可或缺的功能而备受关注。　　工业机器人　　通过在工业机器人手臂上配备毫米波雷达，可以检测手臂与人或物体之间的距离，并可检测速度和角度数据，从而实现诸如停止手臂运动等预设动作。此外，还可以实现自主移动，例如，AMR(Autonomous Mobile Robot：自主移动机器人)可以在行走时避开货架、墙壁、行人以及多种工业设备等障碍物。　　无人机　　无人机，尤其是飞越有人地带的无人机，需要高度的安全性。通过使用毫米波雷达探测飞行路径，可以探测与地面之间的距离、柱子、墙壁以及电力线、电话线和布置在空中的天线等物体，不受天气条件的限制，从而确保在有人地带进行安全飞行。　　05　　毫米波雷达在安全技术中的应用　　毫米波雷达已被应用在多个领域，近年来，在欧洲进行汽车安全性能评估的Euro NCAP提出了强化碰撞安全试验，因此，毫米波雷达在提高车内安全性的“座舱监控系统”中的应用备受关注。　　Euro NCAP(European New Car Assessment Programme)是欧洲新车安全评鉴协会)的缩写。该协会是一个对在欧洲销售的新车的安全性进行评估和发布的独立机构。它对碰撞安全性和行人保护等前沿安全技术进行测试和评级，已成为消费者选车的指标。另外，NCAP在各国都有，例如，在美国有IHS rating，在日本有JNCAP。　　2023年，Euro NCAP发表了新的评估项目。除了根据乘员体格自动展开安全气囊的技术以及检测安全带使用情况的技术外，为了预防近年来“因儿童被遗忘在车内而导致的中暑事故”，评估对象中还新增了儿童遗忘检测功能。为了满足这些要求，能够掌握车内状况的座舱监控系统不可或缺。　　座舱监控系统是一种利用车内传感器监控驾驶员和乘员的状况，并在需要时启动制动或警报的机制。它由驾驶员监控系统DMS(Driver Monitoring System)和乘员监控系统OMS(Occupant Monitoring System)组成，驾驶员监控系统用于确认驾驶员的身体状况和注意力，乘员监控系统用于掌握乘员的位置和行动。传感器中一直在使用摄像头，但在许多情况下，仅靠摄像头难以检测到，例如后向式儿童安全座椅上的婴儿、裹在毯子里的乘员以及安全带的佩戴状况等。　　在这些情况下，作为补充和替代摄像头的装置(传感器)，毫米波雷达被认为很有前景。毫米波雷达能够穿透织物和座椅靠背，因此可以检测到“摄像头无法看到的对象”。此外，它对于微小的动作也能捕捉到，因此对于心率和呼吸等生理功能的轻微变化也能检测。凭借这些特征，毫米波雷达有望为大幅提高座舱监控系统中的DMS和OMS的功能做贡献，并有助于符合Euro NCAP要求的新安全标准。　　06　　总结：毫米波雷达的未来是与传感器融合　　毫米波雷达是一种具有优良检测能力的装置——传感器，但为了满足今后多样化的检测需求，将包括毫米波雷达在内的超声波传感器、红外传感器和摄像头等多种传感器相组合的“传感器融合”至关重要。　　传感器融合是一种整合来自多个传感器的数据，以获取单个传感器无法获取的信息的技术。例如，通过将毫米波雷达与图像传感器相组合，不仅可以从人体运动中获取驾驶员的疲劳程度和注意力水平信息，还可以从眼球运动和面部表情中获取信息，并根据需要发出警报。　　将来，除了汽车外，在工业机器人、无人机和多种出行设备中，以毫米波雷达为中心的传感器融合技术也有望大幅提高周边状况的识别精度、安全性和可靠性。
2026-09-16 13:05 阅读量：149
村田丨用于电动车智能基础设施的直流充电解决方案
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村田丨用于电动车智能基础设施的直流充电解决方案

　　为应对全球变暖和气候变化，许多国家设定了到2050年实现二氧化碳排放净零的目标。为实现这一目标，减少交通运输部门的排放至关重要，因为该部门的能源消耗非常高。向电动汽车(EV)的转型在这项努力中发挥了关键作用。　　本文介绍了电动汽车行业的发展趋势，以及村田提供的电池电动车(BEV)智能基础设施的直流充电解决方案。　　高功率直流快速充电技术广泛普及　　为在2050年实现净零碳排放目标，许多国家和地区已设定政策目标，在2035年之前停止销售新的内燃机(ICE)车辆。这些政策转变正在推动整个汽车行业加大力度减少交通排放。此外，根据国际能源署(IEA)的数据，到2050年，道路上几乎所有的乘用车和商用车预计将是电动或燃料电池车辆。　　此外，汽车行业正寻求参与科学目标倡议，该倡议旨在提供明确的脱碳和可持续发展的路径。此类倡议不仅帮助在单个公司内部建立共同的减排目标，还在整个行业中建立目标。　　受社会需求和由原始设备制造商(OEM)主导的行业举措推动，新基础设施的开发也在推进。随着电池电动汽车(BEV)和零排放汽车(ZEV)的逐步普及，支持这些车辆的直流充电器需求正在增加。这一趋势预计将持续，需多样化的充电解决方案和基础设施开发。　　大功率直流快速充电技术在支持电动汽车(EVs)的广泛采用中发挥着关键作用。目前，一些直流快速充电器可以提供超过350 kW的电量，使许多电池电动汽车(BEVs)在大约30至45分钟内充电至80%。这种快速充电能力显著提高了便利性，尤其是对于长途旅行，并减少了“续航焦虑”——关于行驶里程的担忧——使消费者更容易选择电动汽车。此外，预计到2030年，约50%的BEVs将具备200 kW快速充电的能力。此项进步预计将推动对大功率充电基础设施的需求增加，从而在市场上提高电动汽车的整体采用率。　　此外，一些高端型号将能够实现超过300千瓦的峰值充电，从而在满足客户对高性能的期望的同时实现高效和快速充电。这些技术趋势突显出大功率直流快充对更广泛电动汽车市场的重要影响和发展。　　在充电站设计方面，趋势正向着将中央电力转换装置移离充电桩的方向发展。这种方法将电力转换装置与充电单元分开，提高了电力分配的灵活性，减少了整体安装占地面积。　　多点直流充电器可以在充电器之间分配可用输出功率，从而允许单个充电器同时为两辆或更多车辆充电。最近，许多制造商开始提供具有两个或多个直流输出的直流充电器。这一趋势由于在租赁汽车、出租车和公共汽车等商业应用中的优势而日益流行，这些领域的需求正在增长。两辆车辆同时充电(功率共享技术)可以实现高效的电力分配以满足高需求。此外，这些技术进步预计将需要高精度、高速的无线通信技术。　　加速整个价值链的脱碳进程　　为了建设一个可持续的去碳社会并鼓励整个行业紧急且负责任地做出响应，Murata 已将“创建去碳社会”作为一个关键问题，并为其业务运营设定了温室气体(GHG)排放减少目标。　　此外，Murata 正在加速其整个价值链的脱碳工作，目标是在2050年前实现供应链的碳中和，并在2035年前实现RE100。Murata 还与利益相关者合作，积极为全球气候变化缓解努力做出贡献。尤其是在占其销售额25%的移动领域，推广以 BEV 为中心的零排放车辆被视为至关重要。Murata 正在专注于快速充电系统这一关键领域，推动技术创新和价值创造，以支持向脱碳商业模式的转型。　　Murata在其业务流程中积极基于重要性来解决社会问题，专注于小型化技术和环保产品的开发。值得注意的是，多层陶瓷电容器(MLCC)的开发因其通过轻量和紧凑技术提升客户产品的便利性并促进可持续资源使用而受到认可。此外，Murata引入了环保包装和回收系统，实施多方面措施以减少环境影响。　　更高输出功率以满足快速充电　　由于直流充电器需要更高的输出功率以满足快速充电的需求，快速充电电路中的MLCC是必不可少的。Murata提供了一系列能够处理高输出功率的MLCC，尤其在AC-DC和DC-DC电路中具有显著优势。　　由于向碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 技术的转变，EV DC 充电器功率设备市场正在经历显著的转变。2023年，EV DC 充电器设备市场(包括分立组件和模块)的估值为3.3亿美元，预计到2029年将达到8.1亿美元，复合年增长率 (CAGR) 为17.8%。　　特别是SiC技术正在迅速获得关注，定位为电动汽车直流充电基础设施的关键应用，推动未来几年对SiC晶圆的需求。预计SiC MOSFET器件市场将从2023年到2029年以40.3%的高复合年增长率增长，达到2.95亿美元的市场规模。此增长受到超快充电器段(350 kW及以上)需求增加的推动，其中高功率输出和高效能量转换至关重要。此外，许多制造商正在推进采用30–40 kW模块的模块化设计，这些模块也正在被部署在大规模超快充电站中。　　同时，GaN 技术因其高开关速度和高效率而备受关注，使其在某些低功率 DC 充电器和特殊应用中具有前景。然而，GaN 技术仍处于早期阶段，成本降低和可靠性提升等挑战必须得到解决才能广泛应用。尽管如此，未来的研发有望推动这一领域的进一步发展。　　目前电动汽车直流充电器使用的功率半导体正从Si MOSFET/Si IGBT过渡到SiC MOSFET/GaN，这一转变是由于对更快和更高输出功率的需求驱动的。这一转变是由于SiC和GaN的优越功率转换效率，它们减少了能量损失，缩短了充电时间并降低了成本。这些材料还可以在高温环境中运行，减少了冷却需求，并实现了小型化和成本节约。此外，它们支持更快的功率转换，增强了快速充电系统的性能，其高速开关能力使得设计更加紧凑和轻量化，从而节省了空间。组件还在向更高电压、更小尺寸和更好耐热性的方向演变。　　随着半导体规格从 Si MOSFET/Si IGBT 转向 SiC MOSFET/GaN，MLCC 正在应用于以前未使用的领域。Murata 的 MLCC 产品系列有助于高电压、小型化和耐热性。与传统设计(Si MOSFET/Si IGBT)一样，Murata 在 AC-DC 和 DC-DC 电路方面的优势依然存在。　　常见的DC-DC转换器架构包括三种类型：全桥转换器、半桥转换器和谐振转换器。Murata的解决方案迎合这些电路设计，并提供支持高电压的产品阵容，并在持续扩展中。这包括：　　缓冲电容器(Class 2)，例如GRM系列(额定电压高达1250 V)、GR3系列(高纹波电流耐受)、KRM系列(带金属端子连接的GRM)、KR3系列(带金属端子连接的GR3)，以及RDE系列(环氧树脂涂层带引线);　　还有缓冲和谐振电容器，如GRM系列(具有C0G和U2J特性，额定电压高达1 kV)和KRM系列(具有C0G和U2J特性，额定电压高达1 kV)。例如，为了在尺寸受限的DC充电模块中实现紧凑性，MLCC有时被用作谐振电容器代替薄膜电容器(谐振电容器在LLC电路中推荐使用)。　　远程监控快速充电站的灵活无线技术　　为了实现快速充电站运营的远程监控，给充电器配备连接模块已变得至关重要。最常用的技术是Wi-Fi™和Bluetooth®，这两种技术使设备能够直接连接到互联网，使其成为物联网产品的最灵活的无线解决方案。这些技术提供了诸如更快的上市时间、高性能和可靠性、当地和全球FAE支持、长期保障以及射频和认证支持等优势。　　Murata 的无线连接模块支持 Wi-Fi4、Wi-Fi5 和 Wi-Fi6/Bluetooth，通过 FCC/ISED 和日本认证，并提供 CE 测试报告。它们可以集成到 Linux 或 RTOS 平台中，并用于 DC 充电应用程序，以实现实时充电状态监控、软件更新、智能手机应用程序集成和远程故障排除。　　为了扩展Wi-Fi™的范围和传输距离，开发了Wi-Fi HaLow™技术。Wi-Fi HaLow™是基于Wi-Fi/IP的长距离无线通信标准，标准化为“IEEE 802.11ah”，能够在超过1公里的广域进行通信。使用4 MHz带宽(SISO)，Wi-Fi HaLow™理论上可实现几Mbps的数据传输速率，适合视频和音频流传输。　　Wi-Fi HaLow 针对物联网设备和智能设备进行了优化，具有长距离通信和低功耗的特点，适合电池供电操作。它在 900 MHz 频段运行，提供几百米的通信范围，远远超过传统 Wi-Fi 的 2.4 GHz 或 5 GHz 频段，并消除了对电信运营商服务的需求，从而降低成本。　　与传统 LPWA 相比，Wi-Fi HaLow 提供更高的吞吐量，支持高达几 Mbps 的大容量数据传输(4 MHz 带宽，SISO)。它还提供原生 IP 支持，能够像传统 Wi-Fi 一样直接连接到 IP 网络，并支持最新的安全协议，如 WPA3。其应用包括物联网设备、智能建筑、智能农业和智能工厂。　　Murata已开发了两款Wi-Fi HaLow模块：Type 2HL低传输功率版本，用于全球SKU，以及Type 2HK用于NA和APAC除日本外允许使用更高传输功率的地区，运行在sub-1 GHz频段(未授权频段)，具有多种设备节能模式，并支持最新的Wi-Fi安全机制。在直流充电应用中，例如在大型停车场安装充电器时传统Wi-Fi的范围不足，Wi-Fi HaLow可以作为替代方案。　　结 论　　随着电池电动车的快速普及，智能基础设施的建设已成为推动高质量行业发展的关键。直流充电解决方案以其高效率、快速响应和智能化的优势，正日益成为未来交通能源系统的重要组成部分。智能基础设施的直流充电系统不仅提升了充电体验和运营效率，还与能源管理和智能调度技术深度融合，支持城市实现绿色、低碳和可持续发展。Murata的MLCC和Wi-Fi HaLow连接产品线将在直流充电解决方案中发挥重要作用，进一步推动电动交通的智能化和数字化转型。
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　　移动出行领域正在追求更安全、更舒适的驾驶体验，汽车基本控制技术正在迅速向高度智能化升级。“Connected(互联)”、“Autonomous(自动驾驶)”、“Shared & Service(共享与服务)”、“Electrification(电动化)——在移动出行变革CASE的趋势驱动下，车载控制系统接口所采用的网络标准正逐步从传统的CAN总线向已成为信息系统接口主流的Ethernet(以太网)统一，并加速引入数据传输速度上限可达10Mbps的10Base-T1S 标准。　　为此，村田在绕线和铁氧体组装技术的基础上，通过引进新型金属端子技术，开发了10Base-T1S适用的共模扼流圈。近日，村田制作所完成了3225尺寸金属端子型共模扼流圈“DLW32MH241MX2”的商品化，并已开始量产。　　该产品符合车载Ethernet(以太网) 标准“10Base-T1S”的现行规范要求，满足OPEN Alliance标准的 Scc21: Class3、Cp：Class3的技术指标。10Base-T1S是用于连接以太网设备的车载通信标准，可实现10Mbps的通信;Scc21: Class3/ Cp: Class3是车载以太网“10Base-T1S”的OPEN Alliance标准。在此标准中，要求共模扼流圈满足Scc21: Class3(240uH), Cp:Class3(≤10pF)。　　本产品可为车企加速10Base-T1S车载以太网接口的市场布局做出贡献。
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村田丨压电薄膜传感器和倾角计提供灵敏的控制能力

　　在机器人应用中，使用压电薄膜传感器可以使机器人在手部运动上具备类似人类的灵活性，而敏感的触觉反馈至关重要。机器人需要能够在抓取物体时感知压力变化，有效控制抓力输出，并结合倾角传感器以提升控制能力。这代表机器人发展的重要阶段。压电薄膜传感器提供敏感的压力感应能力，与倾角传感器相结合，它们为机器人触觉应用的控制带来了新的可能性。　　这篇文章将介绍压电薄膜传感器和倾角传感器的技术发展与应用，以及村田提供的解决方案。　　更环保且灵敏度更高的压电薄膜材料　　压电膜由一种名为聚乳酸(Polylactic Acid，简称PLA)的材料制成，这是一种“可生物降解聚合物”，其强度和可成型性可与传统石油基塑料相媲美。自1995年前后以来，PLA因其环保特性而受到关注，如今已广泛被认可为一种环保型聚合物。PLA中的乳酸是通过乳酸菌对从植物中提取的淀粉进行乳酸发酵而生产的。淀粉来源于植物的光合作用，且除了制造过程中所需的能源外，其整个制造、处理和分解的生命周期中均使用了碳中和材料，因此不会增加大气中的CO₂。　　PLA具有高度透明性，这是其他可生物降解聚合物所不具备的特性，其透光率甚至超过丙烯酸，达到93%。PLA通常用于日常用品，比如超市中的蛋盒和西红柿包装盒。虽然PLA通常作为一种低成本的植物基聚合物用于环保目的，但其压电特性却赋予了它独特的性能。　　PLA的压电常数(压电d常数)在7至12 pC/N左右，较PZT等材料来说相对较小。然而，PLA具有非常低的相对介电常数，约为2.5，这使其压电输出常数(等同于压电g常数，g=d/εT)相对较大。因此，PLA在压电输出方面表现出较高的灵敏度。相较之下，从压电输出常数来看，PLA与聚偏氟乙烯(PVDF)大致相当，而后者的压电常数约为PLA的四倍。　　由PLA制成的压电膜可因表面因压缩或形变而产生的应变(拉伸或收缩)而生成与应变成比例的极化。这种极化会产生电荷，并通过电流/电压转换器(I/V转换器)转化为电压，从而输出模拟信号。这一特性使得压电膜能够检测所受压力的变化。　　高灵敏度压力检测的柔性薄膜传感器　　村田公司的“Picoleaf”是一种利用其自主研发的压电技术开发的柔性薄型传感器，设计用于高灵敏度压力检测。它比传统传感器更小、更薄，节省了安装空间，同时提升了组装性能和耐用性。Picoleaf旨在提升需要人机交互(HMI)传感的产品的功能性、易装配性和耐用性。作为传感器，电极被印刷或层压在一种薄而高度柔性的有机压电薄膜上。该薄膜可使用双面胶带安装至设备上，无需复杂的粘接工艺。　　Picoleaf有助于设备的纤薄化，即便是与显示屏和触控面板结合使用，也能节省空间。这种高灵敏度传感器仅需要一个传感器就能检测大面积显示屏的压力。此外，它还可用于检测微米级范围内的微小位移、不自主的肌肉震颤、操作时手部保持力度、以及人体脉搏等生理信号。　　Picoleaf拥有非热释电特性，即由于温度变化，它不会发生极化，从而大大减少了因体温、阳光或半导体发热等因素引起的灵敏度变化和干扰。此外，Picoleaf的功耗非常低，传感器本身为零功耗，并可设计驱动放大器的工作电流至低功耗状态(约10μA)。其柔性结构允许弯曲并能贴附于高度设计化设备的曲面。　　利用其专有的压电技术，村田的Picoleaf能够被安装在有限的空间内。与以往的传感器相比，它在保持薄型化的同时提升了装配便捷性和耐用性。Picoleaf结合了检测电路，通过压电薄膜的位移速度获得输出。基于这种输出特性，Picoleaf可用于多种传感应用，比如压力检测、握力检测以及生物信号检测。　　Picoleaf可用于压力检测应用，作为UI传感器通过检测压力变化工作。比如，将Picoleaf置于手写笔上可以监测用户手部的握持状态。它的功能超越了简单触控，还能够检测手部压力防止误操作。　　此外，Picoleaf还可以用于生物信号检测应用，利用压电薄膜传感器的高灵敏度。例如，它可以充当传感器检测诸如“脉搏及呼吸”等生物信号。已有数篇学术论文探讨了可降解压电传感器在人体表面监测心脏速率和呼吸速率的应用，证实了基于压电传感器的生物信号检测的准确性。　　村田为Picoleaf提供多种产品形式，包括可直接安装至主板的传感元件，以及结合了布线的传感元件，使得传感器的安装位置可以与主板分离。此外，还有结合了部件安装布线的传感元件，进一步将传感器的安装位置与主板分开，从而实现主板上无需安装任何部件的设计。　　Picoleaf的检测电路由I/V转换器和放大电路组成。当压电薄膜因压力或变形而弯曲(导致拉伸或收缩)时，薄膜会产生与弯曲量呈正比的极化。Picoleaf所生成的电荷可通过I/V转换器转化为电压，形成模拟信号输出。此输信号可以根据需要进行放大和调整，以供通用ADC或CPU处理，不会受到传感器电容和寄生电容的影响。目前推荐使用离散电路，但村田正在研发包含信号处理功能的Picoleaf专用ASIC，预计将在2025年开始供应。　　具有卓越变形检测能力的Picoleaf　　Picoleaf传感器的压电特性使其能够检测“位移方向”和“位移速度”。关于位移方向，当检测到“山褶”变形时，位移方向输出到Picoleaf参考电压的正侧;而如果检测到“谷褶”变形，位移方向输出到负侧。除了位移方向外，位移速度可以根据峰值电压来计算，该峰值电压会随着位移速度的增加而线性增长。 此外，利用Picoleaf传感器的反向输出特性，可将推压和释放动作无缝应用于用户界面中的开关切换。如果将Picoleaf安装在周期性振动的物体上，它可以检测到这种周期性振动，从而用作状态检测传感器。　　Picoleaf的厚度仅为0.2毫米甚至更薄，尺寸仅为2x10毫米，非常紧凑。即使结合显示屏或触控面板使用，它仍然可以节省空间。它还能贴合具有高低差异的设备曲面，包括包覆圆柱形物体等特殊造型。Picoleaf具有高灵敏度，能够检测微至1微米的位移。单个传感器即可探测整个大型显示屏表面的压力。它也可以用于检测不自觉的肌肉运动，如颤动、抓握和脉冲。　　由于Picoleaf具有非热电特性，它受到的噪声极少，因为不会因体温、阳光或半导体等热因素引起漂移。因此，算法的构建更加简单，传感器本身零功耗，而驱动放大器电路的功耗可以设计为低功耗(约10μA)。　　可用于多种压力检测应用的Picoleaf　　Picoleaf 的透光率超过 90%，可用于透明显示面板区域的安装。通过将触摸屏的 UI 功能与 Picoleaf 的压力检测能力相结合，可以实现一种与普通触摸屏不同的、更加基于人体行为原理的**人机界面**(HMI)。在具体应用中，它可以被设计为通过压力检测触发的可靠输入 UI，利用变形检测技术实现诸如笔等输入设备，并通过各种压力检测功能，打造真实的软件键盘体验。　　如果在实现新的可穿戴概念时遇到困难，Picoleaf 的轻量、薄型、短小且灵活的结构可以帮助您在保持设计完整性的同时新增功能特性。Picoleaf 的安装灵活性可以轻松应对例如有限空间、曲面等难题。它通过在狭小空间和曲面上应用压力检测技术，创建具有可靠操作性的 UI，同时结合磨损和/或握持检测能力(利用高灵敏度)，使可穿戴设备能够检测诸如脉搏及呼吸等生物信号。　　目前，市场上已有配备村田制作所压电薄膜传感器 Picoleaf 的健身设备。　　在设计时，Picoleaf 还可用于赋予机器人产品触觉感知。通过利用这些设备的高灵敏特性，Picoleaf 能为使用触觉信息的机器人产业开发作出贡献。Picoleaf 可以被应用在机器人手指尖端，以检测由接触软或硬物体引起的变形，并相应调整抓力，使单个机器人手能够抓取软硬不同的各类物体。Picoleaf 可连接至远程操作机器人，量化触觉反馈，为 VR 操作者提供更真实的环境信息。Picoleaf 还能够粘附到操作机器人内部的线路上，检测诸如线路老化等内部异常情况。　　与其他基于应变、电容、加速度计或机械软件的传感器相比，Picoleaf 的标准尺寸仅为 3x17 毫米，厚度仅为 0.25 毫米(背胶部分为 0.1 毫米)。它可以使用粘合胶带组装，具有力检测功能，灵敏度可达 1 微米，能够检测变形速度数据。在电路设计中，可以使用常用组件，配备 4 针 ZIF 连接器接口，Vdd 的典型电压为 3.3V，功耗小于 10μA，响应时间小于 10 ms，并支持曲面设计，提供更多优势。　　满足严苛环境的高性能倾角传感器　　村田(Murata)推出的SCL3300倾角传感器是一款高性能的三轴倾角传感器。其尺寸仅为7.6×8.6×3.3mm(宽×长×高)，提供四种测量模式以满足各种应用和需求。该传感器具有超低噪声，分辨率高达0.001°/√Hz。它配备了内部SPI数字接口、优越的机械阻尼特性，以及-40至125°C的工作温度范围。在供应电压为3.0至3.6V时，其电流消耗仅为1.2mA。采用成熟的电容式三维微机电系统(3D-MEMS)技术，SCL3300提供了高性能，非常适用于坚固耐用的设计。　　SCL3300非常适合需要在恶劣环境中保持高稳定性的应用，包括水平感应、倾斜补偿、机器控制、结构健康监测、惯性测量单元(IMUs)、机器人技术以及定位/导航系统。　　为了加快产品开发速度，村田推出了数字加速度计/倾角传感器板SCL3300-D01-PCB。这块电路板支持量程为±2.4g的三轴倾角感应器，并配备MEMS数字倾角传感器SCL3300系列芯片载板。芯片载板的设计旨在便于快速原型设计。SCL3300芯片载板包括传感器和焊接到电路板上的电路设计，同时还包括接头和无源元件。　　另一款倾角传感器BCGMCU是第二代BCG解决方案，其性能有所提升。这款产品为医院或家中卧床病人的状态监测开辟了新可能。它可以检测各种生物信号，例如脉率、呼吸频率和呼吸时间，还能检测到离床时间并分析睡眠状态。BCGMCU解决方案由预编程微控制器(BCGMCU-D01)和SCL3300-D01倾角传感器组成，提供了一个组件级的解决方案，专为软件解决方案供应商、服务提供商和OEM系统集成商量身打造。
2026-08-12 13:48 阅读量：408
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