TDK慕展一览：当代传感器、被动器件、电源进化成什么样了？

电子科技行业的跨国大企业，只要不是自身遇到了发展上的大麻烦，则企业本身发展趋势这两年主体上就是受到新冠疫情，以及国际贸易大环境变动（如中美贸易摩擦），及其产生的连锁反应（如缺芯）的影响。今年慕尼黑上海电子展，我们拜访的好几家企业均是如此。
前不久的慕展上，我们也特别参观了TDK的展位。TDK在这次慕展上摆出的阵仗挺大，不少集团旗下子公司都上场了。所以TDK展位展示的产品涵盖了其业务相关的被动元器件、传感器应用产品、磁性产品，以及能源应用产品。

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▲触屏演示，带触觉反馈的压电执行器，名为PowerHap 。展示中的产品"主要应用于汽车、手机、医疗等触控屏，给用户一个前所未有的触觉反馈体验。相对于传统转子马达、线性马达等电磁式执行器， PowerHap以非常紧凑的设计提供了强有力的反馈，并极大的丰富了触觉反馈效果和可能。"现场工作人员演示了多种不同设置的触觉反馈。
此前所推的PowerHap执行器带无游离的铜内电极的多层压电陶瓷，激发范围1-500Hz 。其加速度和力，插入高度与响应时间，都会优于传统的电磁制动器。工作人员表示"这个demo是我们和美国Immersion公司合作生产的。Immersion在触觉反馈领域有很多波形设置IP 。"

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Ceracharge固态电池演示。"它和传统锂电池是互补的关系。采用SMD技术，可以通过回流焊技术焊接，节省了一个制造的process 。"另外固态充电电池的价值在于没有液体电解质， "在一些航空领域，锂电池禁止用于飞行运输的，但信标又需要供电，那么这种电池就是很好的应用。"
"还有物联网，比如比较小的可穿戴设备，锂电池可能会比较大，那么我们这种电池就能派上用场了。"上图的演示是太阳能充电板给Ceracharge固态电池充电，同时也给负载供电。"到了夜晚，没有太阳能供电了，那么供电流径就会发生变化了。"

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▲无线充电产品，最后边的是第三代名为"薄型印刷扩展单线圈"线圈的产品。工作人员介绍说："第一代（最左）是传统的，三个线圈叠在一起，一个线圈5W ，三个线圈就是15W；第二代（中间）实际上还是用叠加的技术去完成的。"
"第三代（最右）技术产生了新产品，非常轻薄，最薄可以做到30微米。效率方面，三个绕线叠加的方案其实效率是比较低的，存在一些缺口的地方，效率可能达到65%的程度。但如果用最新的这种印刷线圈——是用印刷工艺做的，效率普遍能够达到71%以上。"
"在轻量化和充电效率方面，都可以做到很好的改进。""这款充电线圈目标客户以车载为主，用于车载无线充电，对于减轻车内线材使用也有帮助。未来这也会成为一个趋势。"它的外观设计做的也非常现代化，充电平板表面是透明的，可以看到里面的线圈。因为现在这款设计本身就非常有科技感，即便暴露在用户面前也非常好看。"

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▲来自TDK InvenSense的接近传感器，采用超声波ToF技术，展示中的是应用于智能门锁的方案。门锁下部即为超声波传感器。"当我们走近的时候，门锁上面的人脸识别就会唤醒起来，离开5米之后，智能锁就会自动进入standby状态。它主要用于接近检测，控制系统的工作状态，达到省电和激活系统的作用。"
"TDK InvenSense目前提供两款产品， CH101识别范围是1.2米，还有一款CH201识别范围是5米。"

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▲左边蓝色甲虫外形的那款产品名为SmartBug ，是个多合一传感器模块，还集成了算法方案，支持OTA 。"这里面有多种传感器，包括运动传感器、温度传感器，构成的这个参考设计——小型的SmartBug 。""其中的运动传感器，比如6轴的、9轴的，主要应用在一些游戏操作手柄上，手机上应用最多。日本任天堂游戏机上的手柄，都是我们提供的。"
上图右边的红色板子，则是二氧化碳传感器参考设计。"这是一颗MEMS传感器，它的尺寸是业界最小的，工作寿命可以到10年，测量范围也非常宽。应用场景包括健康监测，还有空调、智慧农业——那种大的保温棚，需要监测二氧化碳浓度来控制植物生长。"
"气体监测未来也是我们传感器的一个发展方向，而且我们是采用MEMS技术，体积相对比较小，功耗也低。"

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▲这款T5838是应用于TWS耳机的硅麦， "业界第一款PDM接口，且休眠功耗可以达到9μA ，频响范围35Hz到>20kHz ，低频响应非常好。TWS耳机上应用得会比较多。"

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▲IMU类传感器，面向不同领域的，包括工业、汽车和消费。"手机上应用量是最大的，我们有一款消费类的ICM-40627-P ，主要手机客户就包括OPPO、VIVO、小米、联想、荣耀等等。"
"IoT领域，扫地机器人需要一些算法识别，我们有ICM-42688-P 。这是业界精度最高的， ADC达到了19bit 。同时我们也提供相应的一些算法。"
"汽车上面，我们有首款通过ASIL-B认证的产品。这颗传感器主要是做ADAS自动驾驶的。像特斯拉之类的汽车厂商都会用到我们的这颗IAM-20685 。IMU在TDK InvenSense一直是拳头产品。"

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▲高压接触器产品。"新能源车领域，我们需要对大功率电池对应的电路，提供安全可靠的元器件。在许多元器件中，高压接触器是个非常关键的组件。它应用在大功率的电池电路中，对整个电路安全都起着至关重要的作用。"
"在紧急情况下，通过高压接触器，可以对高压的锂电池做迅速切断，避免安全事故发生或者升级。我们的产品是基于原来西门子元器件陶瓷技术80多年的研发和生产经验。""在高压大电流电路中，开关会有电弧现象。电弧对接触器的电极材料是有损伤的，因而快速的灭弧是实现产品电器性能的重要指标。"
"TDK有陶瓷气体放电管的技术背景，在同行业中，器件的电气寿命、切断可靠性表现都是很好的。目前我们的高压接触器已经广泛应用在电动汽车，直流充电设备和电能存储系统中，得到了包括国内、欧洲和其他市场客户的认可。"

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▲汽车踏板应用演示，演示的主要是3D霍尔位置传感器，来自TDK-Micronas 。"踏板中的霍尔传感器，是实现小角度的检测。"这项演示中，离合器位置传感器使用了两颗霍尔传感器，在踏板踩到一半时，开关1被激活；踏板完全踩下，则开关2被激活。另外，刹车灯、油门踏板都用到了霍尔传感器。
"包括驾驶室内部的，比如旋钮、雨刷、门窗控制等，都会用到这样的霍尔位置传感器。拨动这样的旋钮，传感器就会把信号发送到ECU控制单元，识别角度和位置信号。芯片本身是可配置的，对客户而言提供很多可配置选项，方便客户做前端结构设计。终端客户对具体项目需求有不同的定义和具体的性能要求，我们提供标准可配置的参数，方便客户去做设计和匹配。"

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"霍尔传感器本身会集成大部分功能，外围只需要加载一些被动器件做一些功能——周围是被动器件，基于EMC或者一些耐压之类性能的要求。主体的功能部分，核心功能一般只要通过芯片的配置就可以完成了。"

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▲ThermoFuse热保护型压敏电阻。这款产品是基于压敏电阻的开发， "持续过压导致压敏电阻发热，熔丝就会熔断，并可靠地将压敏电阻从电路连接中断开，防止压敏电阻周围的印刷电路板或元件损坏。并且，断开电源能够有效防止热失控。"
"这个系列的ThermoFuse压敏电阻符合UL 1449和IEC 61643的要求。" MT25覆盖的电压范围为150Vrms至385Vrms ，最大浪涌电流能力20kA（8/20 µs 脉冲波形）；MT30系列电压范围150Vrms至750Vrms ，最大浪涌电流能力25kA 。
"产品应用范围很广泛，特别是在光伏和通信这块。在一些工业电源、变频器工业控制中也有很好的应用。这个产品我们从研发开始到现在， 2019年开始批量生产，今年整个生产需求会达到比过去1年有两倍的增长。"

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▲"这两个压力传感器都是工业类应用。分别是薄型压力变送器和微型压力变送器（MiniCell）。"现场工作人员表示， "薄型压力变送器的尺寸很小，是非常薄的平板设计。""我们针对工业4.0上的应用，做了非常薄的设计，把压力芯片跟数据处理的ASIC处理芯片，都封装在金属盒里面，对芯片有很好的保护。""接口选用SPI数字接口，也可以选用I2C接口，对客户外围扩展以及应用会很方便。从量程上来讲， 16mbar-7bar的差压测量都能满足。"
"微型压力变送器，是个不锈钢管结构。通常的压力变送器，如果是陶瓷的，是用陶瓷面来直接接触压力介质。像这种MEMS传感器，可能是用硅的表面或者底面来接触受测量的介质。那么像我们这种微型的不锈钢封装的压力传感器，就把压力芯片以及处理芯片都封装在隔离膜内，可以在不锈钢的隔离膜内再填充硅油来传导压力。"
"那么外界与这个介质，不管是腐蚀性的气体液体，还是工业上的油，或者是尾气，接触到压力传感器的都只是不锈钢的薄膜，它在耐恶劣工况以及长期耐久性方面就有优势。使用的温度范围也从-40℃到140℃ 。一般压力传感器可能知就到105℃、125℃ ，这款传感器就能应用于高温。""不光是工业上，包括汽车尾气处理等都是应用方向。"

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▲ModCap面向直流链路应用的模块化薄膜电容器， "也就是DCLink 。原先我们用的直流链路电容器在工业当中，比如新能源都用圆形的，很多个并联。现在用我们比较领先的技术，在里面做成一个个扁平的绕卷，达成紧凑型的设计。原先很多个这样圆形的电容，现在只需要用一个方形电容就能替代了。"
"体积当然只是一方面。第二个特点是超高的能量密度。因为随着能量密度越来越高。包括我们的技术越来越改进，原先用IGBT ，现在大家都在谈SiC一些高速开关器件。开关频率高了之后，对ESL——也就是它本身的自感要求就会越来越高。相比原先的圆形电容，它有着很低的环路电感，本身的自感非常小。这对客户而言，传输中的能量损耗、链路中的能量损耗就会很低。"
"第三个特点是，安装环境在变，包括电流越来越大，整个器件的电流、功率都在往上走，对温度要求就越来越高。原先圆形的薄膜电容最高热点温度是85℃ 。电容内部我们用了新的设计，包括膜的技术也改善了，所以热点温度最高可以达到95-105℃ 。不要小看这10-20℃的变化，这对你使用电容的容值范围、寿命也有很大提升。原先电容寿命10万小时，现在可以到20万小时， 20年免维护。"
"所以不光是电容整体成本降低，维护成本也在降低。可以想象，海上风场，维护成本是相当高的。那么电容如果可以用20年，对客户而言就具备了很大的成本优势。"

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▲TDK-Lambda展位展示开关电源产品，工作人员表示， "我们的产品从小功率的到这种600W的——像这款产品，它的面积和手机的面积一样大，但功率能够做到600W ，效率96% ，是目前世界上功率密度最高、效率最高的医疗电源产品。"

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▲这款则不带风扇， "你看比手机还小， 600W ，效率96% ，是业界的标杆。这类产品主要用在医疗设备上，还有一些工业控制。"

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▲"这一类的高功率密度产品，尺寸非常小，这款是1000W ，效率可以到94% 。"

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▲"我们还有不含有害物质的这种高可靠性的DCDC产品，主要是用在一些板载的高可靠性的供电。"

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▲可编程电源系列， "除了电源之外，我们还有非常有特色的高可靠性的这种智能测试设备。这种电源可以用来做程控测试，广泛的应用比如半导体设备，汽车电子零部件的一些测试应用，航天等等系统的测试。"
"它可以装在机架上，也可以拿出来在实验室里用。端子可以直接插进去供电，也可以组装起来。""这款产品具备世界独一无二的一个功能，我们称之为高级并联功能。这款电源和下面的一款电源，通过官方的一根简单的数模混合线在后面连接起来，它会自动配置哪个是主机，哪个是从机。"
"我们可以利用几十台这样的设备，扩容成很大的系统。像现在用在医疗上面的，核磁共振超导线圈的供电，用了很多我们这样的电源去给它充磁——提供1万多安培的大电流。利用很多模组拼起来，这也是业界首创的。"