By Charles Kuo, Worldwide Sensor Marketing Manager
Many words have been written about how the Internet of Things (IoT) will transform the lives of everyone. What is less often said is that at the heart of the IoT is the humble sensor, which enables previously inanimate objects to communicate with each other and to be controlled and monitored.
作者：Diodes 公司 LED 照明事業部經理 Allan Lin 全世界的家庭和工廠都在擁抱智慧技術，通訊與控制系統的連網程度藉由各種無線技術而不斷提升，要將便利性與效率帶入每個人的生活中。進入物聯網 (IoT) 的世界後，我們隨時隨地都能存取致動器和感測器，用更細膩的角度去檢視設備狀態，進而將資料傳送到雲端進行分析，在系統故障之前預先進行維修。例如，我們可以透過 Wi-Fi、Zigbee 或藍牙低功耗，即時遙控 LED 燈泡，以及選擇適合環境的光線色溫。 所有這些智慧連網裝置都需要低待機功耗，這對功率系統設計人員來說是一大挑戰。功率轉換需在所有負載下維持高效率，包括無線收發器在收發資料封包，或致動器啟動時。但是，這些動作其實不常發生，智慧系統多數時間都在閒置及等待接收指令，這種「閒置負載」的待機狀況對功率轉換不佳的系統來說尤其浪費能源。 極大的挑戰，便是開發針對各種負載範圍將效率優化，擁有恆定穩定輸出電壓的功率轉換器。但由於輸出電壓會隨消耗電流改變，因此這可說是一項相當複雜的設計工作。 法規挑戰 對這類系統的開發人員來說，還有除了功率子系統效能以外的更多挑戰。全世界有許多不同的法規環境，各個不同國家/地區為了滿足其待機功耗、瞬態要求和其他法規，都需要略為不同的功率系統版本。 對智慧連網功率系統的開發人員來說，這項設計挑戰極為複雜，另外對成本敏感的應用也同樣艱難。一個能滿足所有要求的設計，其成本可能相當高昂，而且能源效率也可能比針對特定國家/地區優化的裝置更低。但若是針對不同地區設計個別的產品與拓撲，要管理所有不同的版本又會產生額外的成本。 高整合度 想要解決這些挑戰，我們需要提高智慧連網裝置功率系統內晶片的整合度。透過在同一封裝內整合高電壓 MOSFET 開關與功率控制器，不只能滿足全球所有的法規要求，還能提供功率效率，並降低待機功耗，花很少的錢就能滿足設計人員所需。 例如，AL17050 降壓轉換器可應用於 85V AC 至 265V AC 的 AC 輸入電壓範圍，無論身處任何地區，皆能安心使用此產品。它可產生 3.…
作者：Diodes 公司應用工程部經理 Qin Zhuang 許多電子電路都需要振盪器來同步活動或提供頻率參考。 以微控制器為例，時脈訊號用於控制資料來往記憶體的移動、指令的執行，以及外部通訊的速度。另外在無線電系統中，振盪器則提供固定頻率，以供發射器與接收器進行通訊。 除了頻率，還有一些與振盪器有關的重要屬性。像準確度與穩定性 (以百萬分之一或 ppm 指定) 對通訊協定和時間記錄極為重要。對於可攜式裝置或電池供電的應用來說，低功耗可能是關鍵的因素。其他需要考量的特性還有成本，以及頻率是否可調。 振盪器會使用某些諧振電路類型的反饋來產生固定頻率的輸出，諧振電路可作為電阻電容 (RC) 或電感電容 (LC) 網路。這些裝置較為簡單，且能在寬廣的範圍內變更頻率。但從另一方面來看，這些裝置無法提供許多應用所需要的準確度與穩定性。 像是石英等晶體，則因為壓電效應，因此可用作諧振器。對晶體施加壓力時，晶體內部會產生電壓，施加電壓時，晶體則會變形。將晶體搭配反饋，便可作為高準確度和穩定性的諧振器，而其自然頻率則取決於晶體的大小和裁切方式。 圖 1：使用 CMOS 逆變器的皮爾斯振盪器 簡單的晶體振盪器 晶體本身是一種被動式元件，需搭配振盪器電路使用。晶體通常整合到需要時脈訊號的裝置內，例如，微控制器一般會有兩個腳位，用來連接晶體和一些外部的負載電容器。這些電容器需與指定的晶體負載電容 (CL) 匹配，確保其能以正確的頻率振盪。 變更負載電容器的數值，也會稍微改變振盪頻率。我們可以利用電壓控制型晶體振盪器 (VCXO) 達到此效果，因為這種振盪器會使用可變電容元件 (變容二極體) 調整頻率。 您可用獨立型裝置來打造外部振盪器，像是使用電晶體或反向邏輯閘極提供放大和反饋。不過，雖然晶體廠商會提供設計指南，但想從頭打造出高品質的振盪器卻極為複雜。 直接使用現成的振盪器模組，通常會比較方便。振盪器模組包含晶體和振盪器電路，您唯一需要做的，就是為其提供電源。振盪器模組的準確度通常比目標裝置內整合的基本電路更為出色。 但儘管晶體非常穩定，但振盪器的頻率卻可能因供應電壓和溫度影響而產生變化。要將這些影響降低，可以使用溫度補償晶體振盪器 (TCXO) 模組。TCXO 模組的內部電路可調整頻率，藉此補償溫度變化的效應。模組經常也會內含整合式電壓穩壓器，用於降低外部供應電壓變動的效應。TCXO 可達到 2ppm 以上的穩定性。 晶體振盪器提供簡易、低成本且高準確度的時脈來源，適用於寬廣的頻率範圍，是許多應用類型的合適選擇。若要深入了解，請參閱我們關於石英晶體振盪器技術的白皮書，或參閱 Diodes 公司產品頁面。 …
作者：Diodes 公司產品行銷經理吳其昆 您注意到有些東西搭配使用，會產生多麼理想的效果嗎？我要談的不是火腿和雞蛋或鹽和胡椒，這些真的只是互補。不，我要談的是為了真正發揮功效，需要搭配使用的東西，例如凸輪軸與推桿。 把兩件東西放在一起，產生一個全新的物品，但仍取決於其組成部分，在自然界相當罕見，然而對於我們這些聰明的工匠來說，這正是我們真正擅長的。在電子業中，這麼做非常盛行，更重要的是，在這個領域中，科技可以為我們提供在一致的基礎上不斷改進的方式。 以電力為例，一般而言總是愈多愈好。我們每獲得一項電器產品，就建立了對更多原始電力的需求，因此更有效率地使用電力變得愈來愈重要。這表示在每一個層級，我們都需要更有效率的發電、配電和轉換電力的方式。從早期的能源開始，高壓交流電一直被視為是有效率的發電和配電方式，當主要產品應用是馬達和燈泡時，交流電是很不錯的。隨著電晶體和積體電路的發明，在局部層級，直流電變得更為重要。 除非我們依據個別情況，開發出可以產生所有所需電力的方式，否則我們仍將繼續倚賴高電壓交流配電，將電力以管道輸送到辦公室和家庭。在管道末端會發生轉換，從千瓦的交流電降壓成毫瓦的直流電。其中的步驟存在效率不彰的問題，電子業正採取措施，以減輕效率低下問題。 這讓我們回到了同步性。我們消耗能量的方式，愈來愈多是透過離線轉換，亦即將高壓交流電源變成低壓直流電源。近期它出現的形式是將電池充電，以供電給可攜式裝置。近期出現的轉換拓撲之一，是在二次側使用一個與一次側的功率電晶體同步動作的電晶體。次級電晶體取代了效率較差的二極體，也使得此種拓撲結構被命名為：同步整流或 SR。 用行徑像二極體的電晶體取代二極體，看起來似乎很沒有效率，尤其是通常我們並不認為模仿是一個無損過程。然而在 SR 的情況下，這樣做卻能提供顯著的優點，因為它讓關聯控制器在可變負載條件下能發揮更大的管理能力。效率的增益百分比取決於 SR 的實作方式，表示我們必須選擇正確的解決方案。 以 Diodes 公司生產的次級側 SR 控制器 APR346 為例。這是一個二次側 MOSFET 驅動器，支援各種轉換器模式，包括連續傳導模式、不連續傳導模式及準諧振返馳模式，這些模式在離線轉換架構中都很常見。這個裝置會感測一次側 MOSFET 兩端的汲極源極電壓，並提供正確的閘極驅動器給二次側 MOSFET。這樣一來，它可以在提供 5V 到 20V 直流輸出電壓的電路中產生更大的效率。這就涵蓋了大量的現代產品應用，包括在消費者電子產品中愈來愈重要的 USB 供電 (PD)。 加入像 APR346 這樣多用途和能力充足的 SR 控制器，可以在任何離線轉換器中提供祕密源極；由於它省去了使用替代控制器時需要的大量外部元件，還可以降低 BOM…
作者：Diodes 公司類比產品 - 歐洲與汽車行銷經理 Simon Ramsdale 過去二十年來，汽車照明發生了重大變化，相關發展在前向照明領域特別顯著。頭燈已經從簡單的「開/關」、單一方向燈具發展到更具自適應性的照明解決方案，而且從汽車市場的 LED 發展以來，更明顯地加速發展。 在其完整生命週期約 100 年間，頭燈發生了很大變化以符合新的安全要求，但在過去 20 年中，這些變化是受到其他因素的推動，例如效能、效率、可靠性及造型設計。就這一點而言，上述因素都是 LED 具有極大提升潛力的領域，這並非巧合。 例如，在效能與可靠性方面，頭燈已從白熾燈與鹵素燈泡發展為 LED 與自適應光束成形。1960 年代引進了鹵素燈泡，它可產生更清晰明亮且更強大的光束，提供更遠的投射距離。進化過程的下一步是氙氣「高強度氣體放電」燈泡，大幅提高頭燈的光輸出，並成為部分高階製造商的首選技術。本世紀初引進的 LED 燈泡改良了氙氣「高強度氣體放電」燈泡，當時此進化階段對於效率並無太大的影響。但是，LED 技術的進一步發展，使 LED 頭燈的成本與效率超越 HID。 汽車照明 頭燈自適應光束成形的發展代表頭燈進化的另一個重要階段。自適應光束成形使前向照明提升至另一個層級，利用「可操縱」的光束，使光束實際改變方向。雖然實作方式各不相同，但通常藉由開啟和關閉特定的 LED 來實現。如此可大幅提高前向照明的效能，同時大幅提升安全性，特別是減少對向車輛產生的眩光。自適應光束成形頭燈在複雜程度上有很大的差異，包含的 LED 數量可以從至少 9 個到 80…
作者：Diodes 公司類比產品 - 歐洲與汽車行銷經理 Simon Ramsdale 汽車市場正經歷一場有關連網汽車的革命。對產業而言，它代表了分析與行動的整合，其中的本機資料將轉換為遠程資訊，而駕駛輔助功能則成為 ADAS。對消費者而言，其範圍超越此抽象的實作定義；連網汽車將有助於克服目前城市環境中駕駛所面臨的一些大的實際問題，例如尋找停車位、在繁忙的街道中進行自適應導航，或利用科技以避免城市之間主要道路的擁塞，以及提高駕駛與行人的安全。 雖然連網功能對於提升所有道路使用者的整體體驗與安全性至關重要，但終極目標是全自動駕駛車，這只有透過高速數據通訊才能實現。 隨著車對物 (V2X) 通訊的持續發展，包括車對車、車對行人、車對裝置以及車對電網，藉由越來越多的 ADAS 功能的推動，汽車中所產生、傳輸及處理的資料量正以指數性增加。涉及的資料量極為龐大；一些分析師估計，一輛自動駕駛車每天將產生超過 4GB 的資料，但我們可以假設即使是非自動駕駛的連網汽車每天也會達到 1GB 以上。 為汽車產業開發的現有通訊管道，例如 CAN、FlexRay 及 MOST，將繼續為車載通訊提供骨幹，但預期不會用它們來處理大量增加的時間關鍵資料。採用 ADAS 與自動駕駛必須大幅提高處理效能，特別是使用機器視覺系統時，因為這部分的資料極為重要。為維持傳輸速率，汽車產業正在轉向新的高速資料匯流排與通訊協定，以回應更快速的網路與通訊基礎設施，這些類型通常出現在高效能計算 (HPC)。這包括 PCI Express (PCIe) 與 USB 3.…
作者：Diodes 公司歐洲產品應用經理 Colin Davies IoT 是推動「EoT」(萬物電子化) 現象的力量。IoT 只是意味著物件擁有 Web 可定址的連結；利用此相互連結性，可推動電子業的巨大浪潮。 家庭自動化涵蓋暖氣、照明、保全及能源監控，並可透過手錶、智慧型手機、平板電腦及電腦等各種互連裝置，從遠端進行控制。 大量資料的線上儲存與存取加上高速連線，使得線上娛樂與社交媒體平台改變我們的瀏覽習慣。要立即滿足需求，必須有高速資料傳輸速率，這正是 Diodes 公司提供解決方案的領域。 所有 IOT 連網裝置共通的問題是安全與保密，範圍從個人資料遺失到失去對發電站的控制。IOT 連網裝置相互進行通訊的意願，必須以應用於軟硬體層級且更複雜的安全解決方案來解決。 光學、距離、溫度、全球定位系統 (GPS) 以及特別是微機電系統 (MEM) 等各種感測器的使用越來越多，意味著可以遠端監視與控制的「事物」也更多。電子科技是促成 EOT 的技術，但差別在於越來越抽象的軟體。 Diodes 的優勢始終在於開發高效率電源管理技術，所有 IoT 系統皆需要這些技術，以達到極長的運作時間與極高的效率。Diodes 在提供涵蓋電源管理與保護電路的上述技術擁有良好的成果，而近期的併購也讓我們能夠掌握高速資料傳輸領域的技術。這表示我們現在能為過去 Diodes 未能服務的應用領域，提供具有競爭力的解決方案。 智慧計量公用事業 (天然氣、自來水及電力) 的監控與報告已透過 IoT 獲得提升；具備…
作者： Diodes 公司 EMEA 銷售部門副總裁 Oliver Woyke 圖 1 電子產業對於變化一向很熟悉，但目前我們正在經歷整個產業的重新定義，其中電子是一種促成技術，由持續增加的連接功能推動。 大數據與物聯網正在影響著現代生活的每個領域，雖然便利性似乎是關鍵驅動因素，但真正的誘因是提高效率。即便是全球規模的微小改進也會帶來巨大的節省，這為我們將住家、辦公室、城市及汽車變得更有智慧而必須投入的巨額投資，提供了必要的經濟利益。 連接功能是上述變化重要的證據，但實際上我們可以感受到極小組件所帶來的影響。若要感受到其影響，必須在整個設計中保持效率；高效率電源管理將是使廣泛使用的連網裝置成為可行的重要推動因素。 這些趨勢也以不太明顯的方式影響著供應鏈。製造商現在能夠也願意選擇符合其特定需求的組件，以提供優化解決方案。這意味著隨著越來越多的應用成為互連世界的一部分，電子元件供應商的整體市場正在擴大，而非創造利基機會的環境。想像一下，您的住家、辦公室或工廠中的每個「事物」都能感知其狀況，並將相關資訊傳遞給雲端服務；這就是我們正在創造的世界。如此將透過多種方式改變客戶關係。更緊密追蹤資產的能力將為客戶提供後勤洞察，例如讓他們能夠更佳管理自己的生產計劃。 若要滿足此層級優化解決方案的需求，需要一種能勝任其任務的設計、製造及創新的方法。這需要一家具有全球視野與本地知識的公司，其還能夠回應市場發展與客戶需求。2019 年，Diodes 將慶祝其成立 60 週年，以及在 2017 年超過 10 億美元的營收門檻。作為一家在全球擁有 7,600 多名員工及多個製造廠的公司，Diodes 公司瞭解目前正在發生的變化。 憑藉其包括汽車、工業、消費性產品、通訊及運算等所有主要市場的均衡產品組合，您很難找到沒有採用 Diodes 元件的產品。 圖 2：Diodes 公司的產品組合 Diodes 致力於發展其產品組合、擴大其應用領域，並在封裝領域不斷創新，Diodes 計劃同時進行有機成長與透過收購成長，並在未來幾年將收入增加一倍以上，以迎接新的挑戰。 圖 3：電子元件製造商需要為更廣泛的市場提供更多選擇，同時滿足對優化解決方案的需求 連網汽車的出現推動了 ADAS、遠程資訊及資訊娛樂領域的創新，Diodes 於 2015 年透過策略性收購 Pericom 解決了此領域的問題。 另一個為多個行業帶來重大變化的技術是…
作者：資深技術行銷與計畫經理 朱文龍 我們每個人偶爾都需要發洩一下，但通常我們知道何時該適可而止；我們可以自我管理自己的行為，因為我們是負責任的成年人。另一方面，談論到孩子的行為時，他們通常可以有一、兩次犯錯的機會，因為這也是學習過程的一部分，這也許是一些成年人討厭自己身為大人的原因。 儘管嵌入式電子裝置有許多充滿巧思的設計，我們並不能說它們真的「學會」了如何自我調節自己的行為。我們的電路就像自己的孩子，它們在做某些事情時可能真的很聰明，然而在其他方面則仍然需要一些幫助。 那些會考驗我們自我調節自我行為能力的，通常是我們無法控制的因素，對電子電路而言也是如此。意想不到的東西才會造成問題，當我們談論到電源時，這一點也許再明顯不過了。 對於敏感的類比和數位電子裝置而言，電源的擾動可能會引起主要問題。之後，積體電路是在抽象層運作，它以相對於電源供應器的電壓位準代表「真實世界」的參數。如果電源供應器的動作開始不正確，而我們又沒有任何辦法可以調節它的話，整個系統的完整性就會出現問題。 減輕電源擾動的影響 儘管一個五歲的孩子在玩具店裡崩潰可能讓人非常尷尬，但通常不會造成任何長期持續性的損害。然而，當一部電子裝置突然決定它不想再控制那台大機器時，恐怕就不能這麼說了。在一個連網世界中，即使看起來似乎無關緊要的事情 (例如遺失了幾位元組的資料)，也有可能產生嚴重的後果。 那麼我們該怎樣保護自己的「孩子」不受未知事物所影響？這個問題讓父母和工程師在夜裡無法入眠。在宏觀層次，我們將可靠的電源供應視為理所當然，家庭和辦公室很少遭遇停電之苦，但如果真的發生了，我們有備援系統 (例如不斷電系統) 可以讓生活照常運行，至少短時間內是如此。 在微觀層次也是如此，只是其形式變成維持電容器和電池備用電源。但這些並不一定總是能保護敏感電路遭遇電源位準的突發、頻繁或持續的變化，這才是真正嚴重的問題。在這裡調節就必須介入了。 標準做法會在電源轉換階段實施調節，當中間匯流排和負載點等概念獲得接受後，在比較靠近使用點的地方實施調節，已經變得愈來愈常見和必要。即使如此，一些小型系統仍可倚賴繞行整個 PCB 電路板，將電源供應給許多裝置的單一調節電源線。當電晶體密度和 IC 容量增加時，會需要更多電力，通常是在活動爆發期 (很像五歲孩子需要更多關注，卻根本無暇顧及)。這些活動爆發期會對電源線產生嚴重的影響，造成壓降和瞬態，使得從同一條電源線供電的所有裝置操作全部中斷。 LDO 協助我們一同表現出色 真正的問題在於連接到電源匯流排的每一部裝置都有自己的需求，而且它們很少相互協調。例如，如果某個裝置知道自己即將進入一段活動高峰期，有 100 毫秒的時間需要增加 10% 的電力，它可以要求與電源相連的其他裝置進入低功率模式，或通知電源調節器增加可用的總功率。目前有一些研發朝這個方向在進行，然而對於大部分的零件而言，這種情況仍然是不可行的，因此開發人員改為求助於低壓差穩壓器 (或 LDO) 來提供解決方案。 LDO 針對可能遭遇擾動的電源線提供局部調節。LDO 通常只服務一個或少數幾個元件，將穩定的恆定電壓或電流提供給可變負載。負載的變化並不會造成電源電壓下降，因為 LDO 的輸入電壓和輸出電壓之間有足夠的空間，可以維持穩壓。LDO 通常是線性的，並完全整合於小型封裝內，這表示它們可以放在負載附近，並可大量使用，即使在小型 PCB 板上亦然。類似 AP7381 的裝置，其設計目的是為 USB 連接埠提供恆定電壓，例如當裝置開啟電源時，負載可能會接上及移除數次。在這種情況下，良好的電源電壓抑制比 (PSRR)…
作者：LED 资深营销经理阮立飞 您是否会害怕和某些人一起吃晚餐，因为您恰巧知道当他们看着菜单时，实际上完全无法决定要点什么菜？尽管这可能让人很恼火，但请不要责备他们，因为他们可能正遭受心理学家 Barry Schwarz 所谓的「选择的吊诡」所苦。当我们面前有太多选择时，我们会不知所措，并开始怀疑自己的决定，也就是说，如果我们至少能选择一个的话。 菜单工程师 (是的，他们确实存在) 承认确实如此，实际上他们的改善之道是让菜单上的品项数降到极低，同时巧妙地诱导您选择高档次的选项。有一些商业诀窍会让我们这么做，例如使用负空间、将物品摆放在某个位置、将昂贵的商品与定价相对合理的商品并列，以及添加让人垂涎三尺的照片 (您喜欢的汉堡，在美好的一天)。 一些研究显示：如果您将两件相当的商品放在架子上，大部分的人会选择便宜的，然而如果您提供三件商品，他们会选择中等价位的选项。消费模式心理学是一口很深的井，有许多东西可以汲取，所含括的内容远远不止定价；它包罗万象，包括架子的高度、人工照明的亮度、环境温度和背景音乐等等。事实上，为了达成交易，可以利用所有感官；或许这正是在线购物愈来愈吸引人的原因。在潜意识中，显然我们知道在在线购物时不会受到这么多营销手法的干扰，然而这股潮流正无情地改变中。 那么面对难以抉择的情况时会如何妨碍我们开发电源解决方案呢？ 简而言之，有许多选项可供选择，对于任何不完全熟悉所有拓扑形态的工程师而言，这种提议可能令人生畏。对于任何需要电源转换与调节的特定应用，拓扑形态的选择都占有一席之地。虽然午餐要吃什么的决定可能会受变幻莫测的时尚所影响，选择正确的电源解决方案更有可能受限于法规，因为在目前几乎所有国家的环境政策中，电力的永续使用都是主要考虑。 LED 照明这项现代技术，为了符合世界各地的政府设定的目标，已经有了很长远的进展。虽然 LED 照明与传统形式的照明差别极大，但它们的电源需求相当明确。事实上，它们需要恒定的电流，所需的功率等级通常远低于现有的照明设备，这就是能达成高能量效率的原因。然而，如果电源转换解决方案没有优化，这些效率增益可能会损失，这就是让设计工程师感到忧虑的地方。要多少电力才足够？ 如果希望比白炽灯泡 (这并不困难) 更有效率，使用任何类型的转换和调节方式真的可行吗？ 答案当然是「否」。照明通常受到严格管理，当我们谈论制定 LED 照明设备的规格时，政府并没有天马行空，不切实际。有许许多多的标准、规格和指引文件讨论 LED 照明的效率、维护和使用寿命。任何设计灯具的人，都需要将正确的讯息量提供给打算使用该灯具的合约厂商，让他们也能符合规章和建筑法规。选择正确的电源解决方案是必要的。 有两个指标在整体效率中扮演重要角色，就是 THD (总谐波失真) 和 PFC (功率因子校正)，在这个领域中，正确的控制器可以提供可观的优势。以 AL1788 AC/DC 控制器为例，它使用外部 MOSFET，并使用一次侧调节 (PSR)，可支持准谐振模式下的波谷切换。它能提供的 PFC 超过 0.…
