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【智能化+高精度】電焊機(jī)為何需要一顆“智慧大腦”?航順HK32F103A給出答案

02/28 09:40
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一、市場(chǎng)規(guī)模與增長(zhǎng)

全球工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)持續(xù)擴(kuò)張,電焊機(jī)作為制造業(yè)核心設(shè)備之一,其智能化、高效化需求日益凸顯。據(jù)預(yù)測(cè),2028年全球工業(yè)控制芯片市場(chǎng)規(guī)模將突破350億美元,年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)5.2%。中國(guó)作為全球最大制造業(yè)基地,電焊機(jī)年產(chǎn)量超200萬(wàn)臺(tái),但傳統(tǒng)設(shè)備存在能耗高、精度不足等問(wèn)題,需通過(guò)芯片升級(jí)實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。航順HK32F103A電焊機(jī)方案以“高性能+國(guó)產(chǎn)化”雙輪驅(qū)動(dòng),助力客戶實(shí)現(xiàn)從“制造”到“智造”的跨越。未來(lái),隨著工業(yè)4.0深化,該方案將持續(xù)賦能電焊機(jī)行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型與智能化升級(jí)。
二、市場(chǎng)應(yīng)用

航順HK32F103A電焊機(jī)解決方案廣泛應(yīng)用于以下場(chǎng)景:
工業(yè)制造汽車零部件、五金加工等領(lǐng)域,通過(guò)精準(zhǔn)電流控制提升焊接質(zhì)量與效率;
新能源設(shè)備光伏逆變器、儲(chǔ)能系統(tǒng)焊接場(chǎng)景,保障高精度工藝要求;
軌道交通:電氣化鐵路接觸網(wǎng)焊接,適應(yīng)復(fù)雜電磁環(huán)境與動(dòng)態(tài)負(fù)載;
傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí):替代進(jìn)口MCU,降低電焊機(jī)生產(chǎn)成本;
三、方案概述

航順HK32F103A電焊機(jī)方案以ARM Cortex-M3內(nèi)核為核心,集成12位高精度ADC、多通道外設(shè)及硬件加密引擎,實(shí)現(xiàn)以下功能:
動(dòng)態(tài)電流調(diào)節(jié):通過(guò)PWM脈寬調(diào)制技術(shù),實(shí)時(shí)調(diào)整焊接電流(100-500A),精度達(dá)±1%;
溫度與負(fù)載監(jiān)測(cè):內(nèi)置溫度傳感器接口,結(jié)合CAN總線實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控;
故障自診斷:過(guò)流、過(guò)壓、短路保護(hù)機(jī)制;
四、方案核心優(yōu)勢(shì)

高性能計(jì)算:120MHz主頻+512KB Flash,滿足復(fù)雜算法(如諧波補(bǔ)償)實(shí)時(shí)運(yùn)算需求;
高可靠性設(shè)計(jì):-40℃~105℃寬溫工作,工業(yè)級(jí)ESD防護(hù);
國(guó)產(chǎn)化替代:完全兼容國(guó)外F103系列,支持代碼無(wú)縫遷移,降低開(kāi)發(fā)成本;
能效優(yōu)化:動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整技術(shù)使待機(jī)功耗降低至50mW以下,綜合節(jié)能;

產(chǎn)品系統(tǒng)框圖

電焊機(jī)實(shí)物圖

航順HK32F103A系列MCU主要規(guī)格

  • ARM? Cortex?-M3?內(nèi)核
  • 最高時(shí)鐘頻率:120 MHz
  • 24?位?System Tick?定時(shí)器
  • 支持?CPU Event?信號(hào)輸入至?MCU?引腳,實(shí)現(xiàn)與板級(jí)其它?Soc CPU?的聯(lián)動(dòng)。
  • 工作電壓范圍

-主電源?VDD?為?2.0 V ~ 3.6 V

-備份電源?VBAT為?1.8 V ~ 3.6 V

  • 當(dāng)主電源掉電時(shí),RTC?可繼續(xù)工作在?VBAT?電源下。
  • VBAT?電源域提供?84 byte?備份寄存器。
  • 工作溫度范圍:-40°C ~ +105°C
  • VDD?典型工作電流
  • 運(yùn)行(Run)模式:19.3 mA@120MHz@3.3V
  • 睡眠(Sleep)模式:5.6mA@120MHz@3.3V(喚醒時(shí)間:1?個(gè)機(jī)器時(shí)鐘周期)
  • 停機(jī)(Stop)模式

- LDO?低功耗模式:89.4?μA@3.3V(喚醒時(shí)間:10μs)

- LDO?全速工作模式:303?μA@3.3V

  • 待機(jī)(Standby)模式:3.3?μA@3.3V(喚醒時(shí)間:150μs)
  • VBAT?典型工作電流(VDD掉電)
  • VBAT RTC?開(kāi)啟模式:2.6?μA@3.3V
  • VBAT RTC?關(guān)閉模式:2.1?μA@3.3V
  • 最高?512 Kbyte?的?Flash?存儲(chǔ)器

-?當(dāng)?CPU?主頻不高于?24 MHz?時(shí),支持?0?等待總線周期。

-?具有代碼安全保護(hù)功能,可分別設(shè)置讀保護(hù)和寫(xiě)保護(hù)。

  • 64Kbyte?片內(nèi)?SRAM
  • FSMC?模塊可外掛?1 Gbyte NOR/PSRAM/NAND/PC Card?存儲(chǔ)器(其中,256 Mbyte?的空間可以存放指令,可用于片內(nèi)?Cache?緩存)
  • CRC32?校驗(yàn)硬件單元
  • 時(shí)鐘
  • 外部高速時(shí)鐘(HSE):支持?4 ~ 32 MHz,典型?8 MHz
  • 外部低速時(shí)鐘(LSE):32.768 kHz
  • 片內(nèi)高速時(shí)鐘(HSI):8 MHz/28 MHz/56 MHz?可配置
  • 片內(nèi)低速時(shí)鐘(LSI):40 kHz
  • PLL?輸出時(shí)鐘:120MHz(最大值)
  • GPIO?外部輸入時(shí)鐘:1 ~ 64 MHz
  • 復(fù)位
  • 外部管腳復(fù)位
  • 電源復(fù)位(POR/PDR)
  • 軟件復(fù)位
  • 看門狗(IWDG?和?WWDG)復(fù)位
  • 低功耗管理復(fù)位
  • 8?級(jí)檢測(cè)電壓門限可調(diào)
  • 上升沿和下降沿檢測(cè)可配置
  • 通用輸入輸出端口(GPIO)
  • 64?腳封裝提供?51?個(gè)?GPIO?引腳,100?腳封裝提供?80?個(gè)?GPIO?引腳
  • 所有?GPIO?引腳可配置為外部中斷輸入
  • 內(nèi)置可開(kāi)關(guān)的上、下拉電阻
  • 支持開(kāi)漏(Open-Drain)輸出
  • 支持施密特(Schmitt)遲滯輸入
  • 輸出驅(qū)動(dòng)能力超高、高、中、低四檔可選
  • 數(shù)據(jù)通訊接口
  • 5?路?USART/UART(USART1/2/3,UART4/5)
  • 3?路?SPI(SPI2/3?支持?I2S?協(xié)議)
  • 2?路?I2C
  • 1?路?SDIO
  • 1?路?CAN 2.0 A/2.0B
  • 1?路全速?USB2.0
  • 定時(shí)器及?PWM?發(fā)生器
  • 高級(jí)定時(shí)器:TIM1/TIM8(帶死區(qū)互補(bǔ)?PWM?輸出)
  • 通用定時(shí)器:TIM2/TIM3/TIM4/TIM5
  • 基本定時(shí)器:TIM6/TIM7(支持?CPU?中斷、DMA?請(qǐng)求和?DAC?轉(zhuǎn)換觸發(fā))
  • 3?個(gè)?12?位?1 MSPS ADC(支持最多?16?路外部模擬輸入通道同時(shí)使用;其中?2?路弱驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入通道和?1?路?5 V?高壓信號(hào)輸入通道);支持雙?ADC?模式,采樣率最高?2 MSPS。
  • 2?個(gè)?12?位?DAC
  • 1?個(gè)溫度傳感器
  • 1?個(gè)?0.8 V?內(nèi)部參考電壓
  • 1?個(gè)?VBAT?電源電阻分壓器(分壓器輸出在片內(nèi)與?ADC?相連,實(shí)現(xiàn)?VBAT電源電壓監(jiān)控)
  • 2?個(gè)獨(dú)立?DMA:DMA1?和?DMA2
  • DMA1?提供?7?路通道
  • DMA2?提供?5?路通道
  • 支持?Timer、ADC、SPI、I2C、USART、UART?等多種外設(shè)觸發(fā)
  • CPU?調(diào)試及跟蹤接口
  • SW-DP?兩線調(diào)試端口
  • JTAG?五線調(diào)試端口
  • ARM DWT、FPB、ITM、TPIU?調(diào)試追蹤模塊
  • 單線異步跟蹤數(shù)據(jù)輸出接口(TRACESWO)
  • 四線同步跟蹤數(shù)據(jù)輸出接口(TRACEDO[3:0]、TRACECKO)
  • 自定義?DBGMCU?調(diào)試控制器(低功耗模式仿真控制、調(diào)試外設(shè)時(shí)鐘控制、調(diào)試及跟蹤接口分配)
  • RTC?時(shí)鐘計(jì)數(shù)器,配合軟件記錄年月日時(shí)分秒
  • ID?標(biāo)識(shí)
  • 每顆芯片提供一個(gè)唯一的?96?位?ID?標(biāo)識(shí)
  • 可靠性
  • 通過(guò)?HBM2000V/CDM500V/MM200V/LU200mA?等級(jí)測(cè)試

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