400mA、高输出压摆率，纳芯微NSOPA240x系列破解旋转变压器之“难”

Release time：2024-06-17
author：AMEYA360
source：纳芯微
reading：1607

　　随着市场对高精度、高性能电机控制技术的不断追求，旋转变压器作为其核心部件之一，其精确测量角度位置和转速的能力显得尤为重要。

　　然而，旋转变压器驱动电路的特殊要求一直是行业发展的技术瓶颈。为解决这一挑战，纳芯微近日发布了全新的NSOPA240x系列运算放大器，旨在简化电路设计并提高系统鲁棒性，为旋转变压器驱动应用带来创新性的解决方案。

　　旋转变压器作为一种电磁式传感器，可用来精确测量角度位置和转速，在工业电机控制、伺服器、机器人、电动和混动汽车中的动力系统单元中得到了广泛应用。特别是在电动车辆中，旋转变压器可以为电机控制算法提供精确且稳定的位置信息，这对于确保电动车辆在各种驾驶条件下的理想性能至关重要。通过其独特的工作原理，旋转变压器能够实时准确地反馈转子的角度和速度，使电动车辆的电机控制算法能够精确调整电流输出，实现平稳驾驶和即时响应。此外，旋转变压器具有耐高温、机制简单可靠、尺寸小巧和成本低廉等优势，使其能够适应电动车辆紧凑的设计需求，并降低整体成本。

　　在实际应用中，旋转变压器驱动电路的设计面临多重挑战。首先，需要满足高电流输出和高压摆率的要求，以确保为旋转变压器提供稳定的激励信号，其次，简化电路设计和提高系统鲁棒性也是工程师们面临的重要问题。此外，复杂的噪声环境和严格的安全性要求也给设计带来了更多困难。

　　纳芯微NSOPA240x大电流输出运算放大器产品凭借其卓越的高增益带宽和压摆率，以及连续高输出电流驱动功能，满足了旋转变压器初级线圈对低失真和差分高振幅激励的严格要求。更重要的是，NSOPA240x内部集成了热关断和过流保护，不仅优化了电路设计，也降低了系统成本，还显著提高了整体系统的可靠性和性能表现。

　　NSOPA240x产品系列的车规级别满足AEC-Q100 Grade 1的可靠性要求，可在-40~125℃的严苛环境下胜任工作。不同的通道版本以满足客户不同需求，对应单通道有TO252-5封装，双通道版本有HTSSOP14封装，如下表格所示

400mA、高输出压摆率，纳芯微NSOPA240x系列破解旋转变压器之“难”

　　大电流输出能力

　　适应各类旋变原边线圈的驱动

　　输出电流能力和输出摆幅是衡量功率放大器驱动能力最重要的指标之一，负载电流与输出摆幅之间的关系直接决定在驱动运放上的耗散功率。旋转变压器的励磁原边线圈通常是有很低的DCR (直流电阻)，通常小于100Ω，因此需要有较强的电流输出能力才可以驱动线圈，最高至200mA。NSOPA240x设计为最高400mA持续输出电流能力，完全满足各类旋转变压器驱动要求。

　　高输出压摆率

　　保证原边线圈激励信号不失真

　　压摆率是反应运算放大器动态响应性能的重要性能指标之一，对于正弦信号不失真的最低要求如以下公式所示：

400mA、高输出压摆率，纳芯微NSOPA240x系列破解旋转变压器之“难”

　　对于不同类型的旋转变压器的来说，对于激励信号的幅度和频率要求都有所不同。以7Vrms，10kHz的激励信号为例，根据上述公式的计算结果，保证不失真所需的最低压摆率为0.6 V/μs左右。NSOPA240x压摆率为5.5 V/μs,，可以满足旋转变压器驱动的大部分应用需求。

　　集成限流保护，过热保护

　　提高旋变系统的可靠性，降低复杂性和成本

　　对于选旋转变压器原边驱动端这种几百mA级别的功率级别，必须具有完善的保护措施，否则就会因为过热等原因对系统产生严重的威胁甚至烧毁。NSOPA240x集成了热关断的保护功能，当芯片结温超过173℃时，器件将被禁用，通过OTF/SH_DN状态指示热关断事件发生。为了防止反复触发，过温关断功能具有温度滞回，结温需要回落到155℃，器件才会被重新使能，OTF/SH_DN引脚状态也随之改变，指示热关断事件停止。

　　如下图所示，NSOPA240x可以提供客户系统级功能安全，可以同时指示短路到电源，短路到地。

400mA、高输出压摆率，纳芯微NSOPA240x系列破解旋转变压器之“难”

　　除此之外，芯片中的每个运放都对PMOS(高侧)和NMOS(低侧)输出晶体管进行限流保护，因为过流可能发现在上管或者下管。且配备了两个专用引脚(如图中红框所示)，可用来区分上管过流或下管过流，分别对应短路到地和短路到供电电压的应用场景。当输出电流回到正常值时，将同步释放指示引脚，使系统轻松应对类似ISO16750标准中规定的短路测试场景。

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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
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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：287
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？
行业新闻

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：309
纳芯微丨AI服务器电源揭秘 ，水有水源，算力有电源
行业新闻

纳芯微丨AI服务器电源揭秘 ，水有水源，算力有电源

　　从市电输入到约0.8V芯片内核供电，AI服务器电源就像一套高标准供水系统：　　源头要稳，备援要快，调压要准，终端要稳。　　PSU：源头水厂|转换市电，稳定母线　　CBU/BBU：应急蓄水|快速补能，持续供电　　IBC：减压配水|逐级降压，高效分配　　Vcore：终端供水|直达内核，支撑算力　　面对高功耗、高波动、高密度，电源系统不仅要供得上，更要供得稳、供得久、护得住。　　从PSU源头转换、CBU/BBU应急备电，到IBC逐级降压、Vcore内核供电，纳芯微以丰富的芯片方案，支撑AI服务器电源高效转换、稳定控制与可靠保护，为算力持续输出提供底层保障。
2026-05-26 10:59 reading：450
纳芯微荣获联合电子2026生态伙伴峰会“优秀供应商奖”
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纳芯微荣获联合电子2026生态伙伴峰会“优秀供应商奖”

　　5月21号，纳芯微在联合电子(UAES)2026 “品质于心 创新于行”生态伙伴峰会上，凭借在深度协同、技术创新、质量管控以及稳定交付等方面的突出表现，斩获大会优秀供应商最高荣誉，纳芯微CEO王升杨代表公司上台领奖。　　这份荣誉既是联合电子对纳芯微技术实力、质量体系、交付运营的权威认可，也是双方过去几年深厚互信、协同共赢的重要成果。纳芯微始终将联合电子视为最重要的战略合作伙伴之一，未来将继续坚守质量零缺陷目标，深化技术协同、提升交付保障、持续创新降本，以长期稳定、高质量的芯片产品与方案，服务联合电子及全球汽车客户，携手共拓新境、共赢长远未来。　　面向汽车电动化、智能化浪潮，纳芯微将继续以客户为中心，深耕汽车芯片赛道，共同推动中国汽车电子供应链更高质量发展与全球化布局。
2026-05-26 09:48 reading：341
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