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智慧新體系的格局

科技的高速發(fā)展帶動(dòng)了一系列的產(chǎn)業(yè)鏈的升級(jí)，將人類生活和社會(huì)生產(chǎn)引進(jìn)了以“智慧”為主導(dǎo)的物聯(lián)網(wǎng)新領(lǐng)域，為生活帶來(lái)了巨大的便捷性。那么如何以傳感器為基石來(lái)構(gòu)建通用的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施呢？或許東芝能夠幫你消除疑惑。

通用性物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備端的體系結(jié)構(gòu)

在日常生活生產(chǎn)中，最常見的莫過(guò)于智能家居套件了，或許大家對(duì)它的內(nèi)部構(gòu)造認(rèn)識(shí)基本上都來(lái)源于視頻拆解，但如果需要深入了解整個(gè)套件的框架設(shè)計(jì)，就需要對(duì)下圖進(jìn)行深刻探究。

圖1. IoT傳感器總體框圖

可以看出通用性物聯(lián)網(wǎng)傳感器套件的設(shè)計(jì)逃不過(guò)四大板塊：供電系統(tǒng)、控制器、無(wú)線通信設(shè)備、傳感器。彼此通過(guò)規(guī)則連接，構(gòu)成了一個(gè)整體的物聯(lián)網(wǎng)布局。

各大板塊設(shè)計(jì)構(gòu)造分析

供電系統(tǒng)：連接的市電通過(guò)整流、穩(wěn)壓器件轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電源輸出到控制器端。電源是整個(gè)設(shè)備端的靈魂，一個(gè)穩(wěn)定可靠的電源需要用到很多的MOSFET、SiC二極管、柵極驅(qū)動(dòng)IC、光耦隔離器、LDO來(lái)組成。在器件選型上東芝半導(dǎo)體提供眾多選擇，例如MOSFET可以采用TK18A50D／TK12P50W，其具備低導(dǎo)通電阻、低漏電流特性，可有效降低功耗。SiC二極管可以選擇TRS4A65F／TRS4E65F，其具備高浪涌電流電阻、低漏電流、低正向電壓特性，保護(hù)后續(xù)電路不會(huì)受到浪涌電壓的影響而造成擊穿損壞。柵極電路驅(qū)動(dòng)IC可以選擇HN4B101J／HN4B102J，其具備高速開關(guān)、高直流電流增益、低集電極-發(fā)射極飽電壓特性，保證工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。光耦隔離器可以選擇TLP2309／TLP2719，其具備模擬輸出、低延時(shí)高速傳輸、同時(shí)TLP2309還具備15 kv/us的共模瞬態(tài)抗擾特性，電氣隔離進(jìn)一步保障電路系統(tǒng)的安全。低壓差線性穩(wěn)壓器LDO可以根據(jù)設(shè)計(jì)需求來(lái)進(jìn)行選擇。

圖2. 東芝部分LDO電氣屬性圖

控制器：一般來(lái)說(shuō)搭載傳感器所需的控制器需要具有穩(wěn)定傳輸數(shù)字信號(hào)的硬件IC所依賴的微控制器。這里東芝半導(dǎo)體推薦了TXZ+家族的M360系列以及TXZ家族的M4N系列。M360系列是基于ARM Cortex M3核構(gòu)建，具備512 K的Flash，輸出頻率高達(dá)80 MHz，TXZ+系列是基于ARM Cortex M4核構(gòu)建，具備512 K-2 MB的超大Flash可供選擇，輸出頻率高達(dá)200 MHz，支持USB、CAN、UART、FUART、SPI、I²C等總線通信接口。同時(shí)MCU還外接LED指示燈用來(lái)顯示設(shè)備端運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)此東芝提供了具備高集電極電壓、電流特性LED驅(qū)動(dòng)IC—2SA1313。

物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備：家庭聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大多數(shù)都是基于2.4 GHz／5 GHz的WiFi模組，工業(yè)上慣用5G模組來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。

傳感器：這個(gè)器件是物聯(lián)網(wǎng)的靈魂，常見傳感器包括氣體傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、環(huán)境光傳感器，它的靈敏度以及穩(wěn)定性將會(huì)決定整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是否出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差的基準(zhǔn)。所以在和MCU通信接口連接的時(shí)候通常會(huì)加入一個(gè)運(yùn)算放大器，用來(lái)保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，東芝提供的運(yùn)放TC75S102F／TC75S67TU具有低壓動(dòng)作、低功耗、低噪聲特性，保證數(shù)據(jù)的有效交互。

東芝半導(dǎo)體擁有全球先進(jìn)的研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，提供市場(chǎng)豐富的高性能且穩(wěn)定性好的元器件產(chǎn)品線，幫助客戶高效地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和落地。

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