年份：2024年

2024年巴黎奥运会已顺利闭幕，赛场内外闪耀的“科技范儿”成为本届奥运会一大亮点。这届奥运赛场内外的“数字化”呈现，不仅是一场体育竞技的盛宴，更是一场科技创新的盛会。

科技与创新的融合，不仅提升了奥运会的竞技水平和观赏性，更推动了体育事业的不断发展，为人类追求“更高、更快、更强”的目标提供了坚实的支撑。

在当今全球对体育运动的关注中，MEMS（微机电系统）传感器等技术创新几乎无处不在。嵌入智能手表和健身追踪器等可穿戴设备中的MEMS传感器，能够有效监测并提升运动成绩。从日常训练到大型体育赛事，这些小巧但功能强大的传感器可用于监控进度并接收实时反馈。

在竞技体育的世界里，每一毫秒、每一厘米都至关重要。想象一位为国际比赛做准备的跳高运动员，他正在不断寻找改进跳跃技术的方法。而运动服中嵌入的MEMS传感器能够精确捕捉每次跳跃的高度和距离数据并实时反馈，帮助他立即做出调整，优化姿势和技巧。

自行车运动员则依赖于保持最佳的步频节奏和功率输出，以确保最佳表现。通过MEMS传感器，他们可以优化踏板效率和功率分配。传感器收集到的数据有助于实时调整，不仅能提升整体表现，还提供了竞争优势。

MEMS传感器技术的工作原理

意法半导体在MEMS传感器技术领域处于领先地位，将微电子机械系统与电子电路集成在一起，实现了对加速度、角速度、方向和压力等多种物理参数的测量。例如，加速度计可以计算速度、测量物体的速度变化率、检测特定姿势并跟踪身体运动，为运动员提供精确可靠的数据。

在竞技游泳中，高效的转身可能改变比赛结果。精确的深度测量对于水下挑战至关重要，而MEMS传感器在这一领域发挥着重要作用。例如，意法半导体防水压力传感器可以提供有关转身和深度的实时数据，帮助运动员优化他们在水中的表现和效率。通过在运动服或护目镜中嵌入MEMS传感器，游泳运动员可以在训练中监测自己的表现。

此外，教练也可以利用这些数据调整训练方案，帮助运动员在泳池或开放水域中提升成绩和竞争优势。

在网球、乒乓球和棒球等球拍类运动中，击球的速度和准确性是关键。球拍或球棒中嵌入的MEMS传感器可以提供有关姿势和冲击力的详细数据，帮助运动员快速调整并改进击球技巧。如果您想进一步了解性能监测领域的最新进展，请阅读有关MEMS传感器大幅提升性能功耗比的文章。

足球和适应性训练中的实时反馈

在足球等接触性运动中，冲击力监测对于球员的安全和表现至关重要，同时也对球在空中速度和旋转率的跟踪至关重要。头盔中嵌入的高重力加速度计MEMS传感器能够捕捉详细的撞击数据，而精细的智能球跟踪功能则提升了观众的观看体验。

此外，它们还能提供有关碰撞力和碰撞方向的重要信息，帮助教练和医务人员监控球员的安全。这些数据也是制定培训和比赛策略时的重要参考。例如，如果球员受到严重撞击，数据可以提示立即送医，确保球员的健康。

MEMS传感器用途广泛，适用于各种运动项目。无论是自行车运动员调整步频节奏、游泳运动员优化水下转身，还是网球运动员完善挥拍动作，包括惯性测量单元 (IMU) 在内的MEMS传感器都能提供进行即时改进所需的实时数据，并随着时间的推移实现提升成绩和竞争优势。

不可否认，嵌入可穿戴技术的MEMS传感器正在改变竞技体育的格局。它们可提供精确的性能监测，并通过实时反馈优化训练计划。随着技术的不断进步，MEMS传感器在提升运动成绩方面的作用将日益显著，为未来的运动员铺平道路。

改用电动汽车(EV) 后，驾驶员感受到的最大变化可能是补能方式不一样了。具体来说，他们不再需要驱车前往加油站，而是必须找到可用的充电点。

尽管公共充电桩的数量正在迅速增加，但许多人仍然更喜欢在家里充电。许多大功率公共充电桩提供直流电，能够直接给电池充电，但家用充电桩为交流电，因此必须使用车载充电器(OBC)将其转换为直流电才能给汽车充电。

电动汽车技术飞速发展，汽车制造商正从400 V 迁移到 800 V 电池架构。与此同时，消费者需求持续增长、电池容量 (kWh) 不断增加，如此种种因素使得 OBC 也必须不断进步。此外，许多人都希望提高电动汽车充电速度，因此在不超过电网供电能力的前提下，OBC 的功率从早期设计的 3.6 kW 提升到了 7.2 kW 或 11 kW。

OBC 的关键设计考虑因素

在着手全面设计OBC 之前，设计人员必须了解会影响器件和拓扑结构选择的关键设计参数。

功率水平会直接影响用户体验，因此确定功率水平是至关重要的第一步。简单来说，OBC 的功率越高，电池充电所需的时间就越短。在很多情况下，用户会在家里给汽车充电，此时他们通常在忙其他事情或者在休息，因此充电时间不是什么大问题。然而，对于出行中途的充电需求来说，充电时间就非常关键了。2 级充电桩的额定功率一般约为 7.2 kW 或 11 kW。OBC 的功率水平设计应与电网容量和断路器的限制（如最大电流）相匹配。以 230V 电网为例。在单相设计中，7.2 kW 的 2 级充电桩将消耗高达 32A 电流。11 kW 的 2 级充电桩针对三相交流输入进行了优化，每相消耗的电流高达 16A。

电动汽车加速在全球市场普及，但不同国家/地区的电网电压差异给汽车充电带来了挑战。北美地区广泛采用 110V 交流电，而在欧洲和中国，230V 交流电较为普遍。电力行业通常采用 86-264V AC 的“通用输入”设计，这样一来，无论将车辆运送到哪里，都可以使用同一种 OBC。

通过同一充电端口即可借助路边提供直流电的快速充电桩为电动汽车充电，这时不需要在OBC 内部进行 AC-DC 转换，因此通常要设计一个旁路功能，使直流电可以直接流入高压电池。

能效是OBC 的一大关键参数。能效越高，给定时间内向电池输送的电量就越多，进而能够缩短充电时间，这在电网每相功率接近限值的情况下尤为有效。

OBC 能效越低，设备内部产生的热量就越多。这不仅会造成浪费，而且还需要额外的散热措施，而现代电动汽车的空间有限，这一点颇具挑战性。OBC 的尺寸和重量增加，会增加车辆的重量，并提高行驶过程消耗的电量，最终导致缩短车辆的整体续航里程。

提高能效是电源设计人员的首要任务，而这是一项复杂的挑战，需要从多方面入手。虽然转换拓扑和控制方案也有很大影响，但器件（特别是MOSFET）的选择对于实现更优能效的作用也不容小觑。

OBC 设计中的功率级

通常，OBC 主要包含三个模块：EMI 滤波器、功率因数校正 (PFC) 级和包含独立初级与次级部分的隔离式 DC-DC 转换器。

PFC 级位于 OBC 的前端，负责执行许多重要功能。首先，它将输入的交流电网电压整流为直流电压，通常称其为“母线电压”。此外还会对这个电压进行调节，通常使其保持在 400 V 左右，具体取决于电网的输入交流电压。

PFC 级的另一个重要功能是改善功率因数。如果没有PFC提高功率因数， 那么低功率因数对电网更像一个污染源，耗电量也会增加。。为此，PFC 级会努力保持电压和电流波形同相，并将电流波形整形为尽可能接近纯正弦波，从而降低总谐波失真 (THD)。良好的 PFC 级会使电路的功率因数接近 1。

DC-DC 转换器有两个作用：一个是隔离来自电网的电压；另一个是将来自 PFC 级的母线电压转换为适合给电动汽车充电的电压水平，即 400 V 或 800 V。

DC-DC 转换器的初级会“斩切”直流母线电压，调整其幅值，使其能够通过初级和次级之间的变压器，而次级则会整流输出电压，并调节到适合给电池充电的水平。
结论

设计高效的OBC 并非易事，其尺寸和性能对于电动汽车运行和整体客户体验的影响非常显著。相关设计必须能够处理各种输入电压，并尽可能高效地在轻便紧凑的结构中完成千瓦级功率的转换。

可供考虑的拓扑和控制方案有很多，可供选择的器件非常广泛，而这些元素将共同决定最终设计的性能。

为简化设计任务，许多设计人员倾向于从有限的供应商那里选购器件，理想情况下，可能仅与一家供应商建立长期合作关系。

安森美(onsemi) 提供种类广泛的分立器件和功率模块，能够一站式满足完整 OBC 电源系统的设计需求。

在科学探索的前沿，电化学感知是一种不可或缺且适应性强的工具，影响着各行各业。从生命科学、环境科学到工业材料和食品加工，量化化学物质的能力可以对事物拥有更深入的了解，进而提高安全性、效率和认知。

在这个先进的互联技术时代，低功耗、高精度电化学传感器的重要性怎么强调都不为过。在我们的家中，通过互联设备，我们能为植物监测空气、水和土壤的质量。在工业领域，需求甚至更大。智能医疗设备（包括可穿戴设备）通过实时连续监测病人在医疗机构内外的生命体征，从而改善对疾病的了解并提升护理质量，将医疗保健带入21世纪。

同样，随着工业4.0 在制造业和工业自动化领域的广泛应用，许多行业都部署了大量感知节点网络，以提高效率和安全性。传感器可以监测各种工业流程中产生的有毒气体，并在工业设备中启用反馈系统。在食品加工过程中，对变质和过敏源物质的检测至关重要–电化学传感器可帮助实现烹饪前口味验证、pH 值报告和组胺检测的自动化。

无论是监测糖尿病患者的血糖水平、评估环境污染物、确保食品安全，还是从原子层面描述材料特性，电化学传感器都在推动科技进步和提高我们的生活质量方面发挥着举足轻重的作用。

在本文中，我们将探讨支持电化学感知的原理、有效实现传感器性能的要求、模拟前端(AFE)器件如何成为电流测量和分析的桥梁，并深入探讨这些传感器在医疗、环境、食品和材料科学应用中的具体应用案例。

了解电化学测量和传感器的要求

电子工程中电化学传感器的典型设置包括一个三电极系统，这种布置方式在许多其他类型的传感器中都能见到

传感器内有一种基底表面材料，可作为传感电极的保护层。这种材料的主要功能是调节能够进入电极表面的分子数量，并过滤掉任何可能影响传感器精度的不良颗粒。

传感器的核心由三个主要部分组成。工作电极(WE) 是发生电化学反应的地方。当微粒撞击工作电极时，就会发生氧化（失去电子）还原（获得电子）反应，从而导致电子流动并产生电流。在工作电极上保持恒定的电位至关重要，因为这样才能准确测量氧化还原反应产生的电流
对电极（CE）提供足够的电流来平衡工作电极（WE）上发生的氧化还原反应，从而形成互补对。参比电极(RE) 用于测量工作电极（WE）的电位，并提供反馈以建立对电极（CE）电压。

在电化学传感器中，高边电阻是一个应该尽量减少的不利因素，这可以通过将参比电极（RE）靠近工作电极（WE）来实现。流过低边电阻的电流表示电化学测量的输出，可用于推导传感器的输出电压。

传感器的要求

无论是用于消费、医疗还是工业应用，电化学传感器都必须满足设计人员设定的一系列关键技术要求。高精度和低噪声等因素不言而喻，除此之外，电化学传感器还必须能够进行简单的校准，以满足广泛的应用需求——因为封装或使用方式可能会立即或随着时间的推移影响校准。

此外，由于许多电化学传感器被部署在便携式或低功耗解决方案中，例如可穿戴医疗技术或工业技术节点，因此需要解决一系列封装要求。工程师需要具有低功耗运行特性的解决方案，以支持电池供电的应用，并且要求这些解决方案体积小巧、灵活，以便支持多种传感器配置和轻松的系统集成。智能预处理也是许多工程师关注的重要功能，因为它可以实现更复杂的校准和噪声过滤，从而支持更准确的数据传输。

科学领域的常见传感器应用

电化学传感器在生命科学和医疗保健领域有着广泛的应用，包括检测血液中的酒精含量和实现连续血糖监测（CGM）–这是糖尿病管理的一个重要组成部分，全世界每11 人中就有1 人患有糖尿病这种慢性疾病[1]。预计CGM 设备市场在2023 年至2032 年期间的复合年增长率(CAGR) 将达到9%[2]。

安森美（onsemi）的CEM102 面向最新的临床和便携式医疗设备，是一款先进的微型模拟前端（AFE），专为电化学电流的高精度测量而设计。具有高效灵活的运行功耗：在禁用模式下，功耗仅为50 nA；在传感器偏置模式下为2 uA；在18 位ADC 连续转换的主动测量模式下为3.5 uA，并支持1.3 – 1.65 V 和2.375 – 3.6 V 两种电池选择。这意味着仅用3mAh电池即可实现市场领先的14天运行时间。CEM102 支持1 至4 个电极，其1.884 x 1.848 mm的紧凑封装使产品体积更小，电池寿命更长，非常适合物联网应用。超低功耗、灵活配置和小巧尺寸的结合使其成为电化学传感器应用的理想解决方案。

除医学科学外，电化学传感器还是工业应用中检测有毒气体，或在环境应用中测量污染和空气质量的理想选择。它们利用目标气体与电极之间的化学反应，产生与特定气体浓度成比例的电流。20mm 电化学传感器应用广泛，可用于测量多种有毒气体，包括一氧化碳、硫化氢、氮氧化物和硫，并支持简单的“即插即用”更换。这些传感器的应用多种多样，从城市环境中的空气质量传感器到监测植物生长的智能农业应用，不一而足。

同样，电化学传感器（如电位计或腐蚀传感器）在实验室、采矿作业和材料生产等环境中也至关重要。它们作为在生产系统中提供反馈和管理有害物质的重要工具，确保操作的安全性。

为了提高产量和生产效率，食品生产也开始使用电化学传感器。在这里，手持便携式设备和大型自动化设备都被用于食品质量控制，以确保口感并识别变质、过敏源或有害化学物质。

安森美电化学测量解决方案

基于电化学测量的传感器已经广泛供货，安森美深知其蕴含的潜力。从医疗保健和血糖监测到更广泛的环境应用，安森美提供的完整解决方案旨在提高可穿戴设备和便携式医疗设备的可靠性和准确性，并改善用户体验。

该解决方案结合了用于连续电化学测量的CEM102 AFE和安森美的智能RSL15——业内超低功耗的支持蓝牙低功耗5.2技术的微控制器。

这两个元器件的无缝集成和高效协作，加上其紧凑的尺寸和业界领先的能效，在缩小设备尺寸和确保其持久功能方面发挥了至关重要的作用，而这正是电池供电解决方案的一个重要的因素。

该解决方案获固件、软件等全方位的开发支持，包括iOS®和Android™演示应用程序。此外，安森美还提供CEM102评估板，配备完整示例代码用于设置和进行测量，从而更轻松地开始系统开发。这一综合解决方案旨在简化开发，促进新一代电流型传感器技术的更大程度集成和创新。

在运行过程中，CEM102的功能是将传感器网络连接到数字处理系统。它负责通过向电极施加必要的信号来调节传感器，确保从传感器网络获得准确的测量数据，而RSL15则负责将传感器连接到无线低功耗蓝牙（BLE）网络。

与单独的解决方案相比，安森美的组合解决方案具有更高的精度、更低的噪声和功耗。此外，它还简化了物料清单（BoM），提高了配置灵活性，易于校准，并降低了制造复杂性，从而减少了开发资源的投入。

促进科学研究

电化学传感器提供的精确测量是推动科技发展的关键因素。通过仔细检查血糖水平等因素，研究人员可以获得对糖尿病等慢性疾病更深入的认识。这些知识可以增进我们对这些疾病的了解，加速创新，最终惠及全球大量人口。

对于最终用户而言，通过利用像安森美的CEM102 + RSL15 这样的解决方案的优势，可以开发出体积更小、连接性更好、使用寿命更长且更经济的边缘计算设备，同时与依赖连续血糖监测（CGM）的患者信息无缝地集成。这将使设计人员能够创造出具有更大影响力的解决方案，因为这些解决方案能够帮助用户更有效地管理葡萄糖摄入量，最大限度地降低与糖尿病相关的风险，并更全面地了解自己的健康状况。

此外，安森美及其电化学解决方案还提供了与学术机构和研究实验室合作的机会，营造了有利于严格探索和实验的环境。通过此类合作努力，研究人员能够推动创新，拓展科学认知的前沿。

结语

随着电子技术的不断发展，企业需要开拓性的解决方案，这些方案不仅需要重新定义期望值，还要缩短上市时间并提高灵活性，从而为新应用提供空间。安森美的CEM102+RSL15组合解决方案助力企业实现这一目标，为企业带来的不仅是竞争优势，更重要的是改善他人福祉的机会。

从远程医疗到环境监测以及工业安全，电化学传感器的应用多种多样，对社会产生了重大影响。然而，其应用潜力远远超出了当前的应用范围。通过生产支持和合作，电化学传感器可以为推动医学领域及其他领域的研究和增进认知做出贡献。随着智能技术的不断发展，以及人工智能和机器学习等辅助技术的进步，电化学传感器对我们生活的影响将不断增强，催生新的创新，并有效解决许多长期存在的全球性挑战。

在工业4.0时代，工业自动化设备越来越朝着轻量化、集成化、高效节能的方向发展。伺服电机作为自动化设备的关键组件之一，也需要在性能、体积、功率等方面有更优异表现。高创SERVOTRONIX全新推出PH3系列伺服电机，以先进的永磁技术和强大的性能表现，助力不同领域的工业客户解锁智造潜能，为工业自动化带来更高效、更智能的驱动解决方案。

为了能更精准地对接不同行业的细分化需求，PH3系列伺服电机为客户提供高性价比和高性能两款机型选择。高性价比款标配 20bit 单圈/多圈绝对值磁编，重复定位精度50角秒，更符合部分用户对高性价比的追求。高性能款标配 23bit 多圈绝对值光学编码器，重复定位精度 20角秒，更好地满足部分行业对性能的高需求。同时还新增 600W 机型，可以为原400W 应用工况的设备升级提供更为澎湃的动力源。

在全球制造业日益强调节能减排的大背景下，如何通过推动技术升级、更新改造用能设备来实现更低的能耗成了各领域企业关心的重点。PH3系列伺服电机以高能效著称，可达一级能效标准，具有更低的运行成本和更好的环保性能，帮助客户更好地达成节能降耗成效。

对于伺服电机来说，越紧凑的设计、越小巧的体积意味着部署更加灵活，可以更好地适应小批量、多品种的柔性制造。PH3系列伺服电机相对前代，机身长度大幅缩短，400W标准款仅 85mm总长，更好满足狭小空间下紧凑型电机的需求，显著提升了设备集成效率。

过载性能一直是伺服电机的核心性能指标。在相同条件下，PH3 400W高速中惯量电机将过载能力提升至3.77倍，比市场主流产品高出7%。同时最高转速达到7000r/min，提升了14%，并且在高速下仍能保持2倍的瞬时过载能力，为生产力的提升注入了强大的动力支持。

在稳定性方面，PH3也有十分惊艳的表现。PH3采用F级绝缘系统，连续工作时机壳表面温升不超过60K，远低于绝缘系统的最高耐温限制，在各种环境下可以保持高效稳定运行，为精密设备如3C、半导体等行业提供了可靠的动力方案。通过齿轭分离技术、高精度旋转编码器以及优化的磁路设计，PH3齿槽转矩控制在1%以内，转速波动大幅降低，运行噪音达到了国标E级水平，确保设备运行更加丝滑平稳。

为了更好地适应不同行业的复杂工况，PH3还采用了全新设计的快插型电气接口，走线更灵活；电机外壳包含电气接口部分，防护等级达到IP67级别，在污染等级更高、湿度更高的场景下依然可以安全可靠运行。同时，全系产品均获得UL、UKCA、CE等国际认证，为全球用户提供无忧的保障。

0制造业数字化转型升级正在加速，PH3系列伺服电机凭借高效紧凑的

设计、丰富的配置选择以及卓越的性能优势，为高质量发展注入新动能。PH3系列伺服电机不仅是高创37年技术沉淀的成果，更是高创助力实现精益生产和保障可持续发展的承诺。在未来，高创也将为更多领域的客户带来更加高效精准的运动解决方案，共同开启智能制造的新纪元。