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【智能化+高精度】电焊机为何需要一颗“智慧大脑”?航顺HK32F103A给出答案

09/24 09:38
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一、市场规模与增长
全球工业自动化市场持续扩张,电焊机作为制造业核心设备之一,其智能化、高效化需求日益凸显。据预测,2028年全球工业控制芯片市场规模将突破350亿美元,年复合增长率达5.2%。中国作为全球最大制造业基地,电焊机年产量超200万台,但传统设备存在能耗高、精度不足等问题,需通过芯片升级实现技术突破。航顺HK32F103A电焊机方案以“高性能+国产化”双轮驱动,助力客户实现从“制造”到“智造”的跨越。未来,随着工业4.0深化,该方案将持续赋能电焊机行业绿色转型与智能化升级。
二、市场应用
航顺HK32F103A电焊机解决方案广泛应用于以下场景:
工业制造汽车零部件、五金加工等领域,通过精准电流控制提升焊接质量与效率;
新能源设备光伏逆变器、储能系统焊接场景,保障高精度工艺要求;
轨道交通:电气化铁路接触网焊接,适应复杂电磁环境与动态负载;
传统产业升级:替代进口MCU,降低电焊机生产成本;
三、方案概述
航顺HK32F103A电焊机方案以ARM Cortex-M3内核为核心,集成12位高精度ADC、多通道外设及硬件加密引擎,实现以下功能:
动态电流调节:通过PWM脉宽调制技术,实时调整焊接电流(100-500A),精度达±1%;
温度与负载监测:内置温度传感器接口,结合CAN总线实现设备状态远程监控;
故障自诊断:过流、过压、短路保护机制;
四、方案核心优势
高性能计算:120MHz主频+512KB Flash,满足复杂算法(如谐波补偿)实时运算需求;
高可靠性设计:-40℃~105℃宽温工作,工业级ESD防护;
国产化替代:完全兼容国外F103系列,支持代码无缝迁移,降低开发成本;
能效优化:动态电压调整技术使待机功耗降低至50mW以下,综合节能;
产品系统框图

电焊机实物图

航顺HK32F103A系列MCU主要规格
  • ARM? Cortex?-M3内核

最高时钟频率:120 MHz

24位System Tick定时器

支持CPU Event信号输入至MCU引脚,实现与板级其它Soc CPU的联动。

  • 工作电压范围

电源域:

-主电源VDD为2.0 V ~ 3.6 V

-备份电源VBAT为1.8 V ~ 3.6 V

当主电源掉电时,RTC可继续工作在VBAT电源下。

VBAT电源域提供84 byte备份寄存器

  • 工作温度范围:-40°C ~ +105°C
  • VDD典型工作电流

运行(Run)模式:19.3 mA@120MHz@3.3V

睡眠(Sleep)模式:5.6mA@120MHz@3.3V(唤醒时间:1个机器时钟周期)

停机(Stop)模式

- LDO低功耗模式:89.4μA@3.3V(唤醒时间:10?s)

- LDO全速工作模式:303μA@3.3V

待机(Standby)模式:3.3μA@3.3V(唤醒时间:150?s)

  • VBAT典型工作电流(VDD掉电)

VBAT RTC开启模式:2.6μA@3.3V

VBAT RTC关闭模式:2.1μA@3.3V

最高512 Kbyte的Flash存储器

-当CPU主频不高于24 MHz时,支持0等待总线周期。

-具有代码安全保护功能,可分别设置读保护和写保护。

64Kbyte片内SRAM

FSMC模块可外挂1 Gbyte NOR/PSRAM/NAND/PC Card存储器(其中,256 Mbyte的空间可以存放指令,可用于片内Cache缓存)

CRC32校验硬件单元

  • 时钟

外部高速时钟(HSE):支持4 ~ 32 MHz,典型8 MHz

外部低速时钟(LSE):32.768 kHz

片内高速时钟(HSI):8 MHz/28 MHz/56 MHz可配置

片内低速时钟(LSI):40 kHz

PLL输出时钟:120MHz(最大值)

GPIO外部输入时钟:1 ~ 64 MHz

  • 复位

外部管脚复位

电源复位(POR/PDR)

软件复位

看门狗(IWDG和WWDG)复位

低功耗管理复位

8级检测电压门限可调

上升沿和下降沿检测可配置

  • 通用输入输出端口(GPIO)

64脚封装提供51个GPIO引脚,100脚封装提供80个GPIO引脚

所有GPIO引脚可配置为外部中断输入

内置可开关的上、下拉电阻

支持开漏(Open-Drain)输出

支持施密特(Schmitt)迟滞输入

输出驱动能力超高、高、中、低四档可选

  • 数据通讯接口

5路USART/UART(USART1/2/3,UART4/5)

3路SPI(SPI2/3支持I2S协议)

2路I2C

1路SDIO

1路CAN 2.0 A/2.0B

1路全速USB2.0

  • 定时器及PWM发生器

高级定时器:TIM1/TIM8(带死区互补PWM输出)

通用定时器:TIM2/TIM3/TIM4/TIM5

基本定时器:TIM6/TIM7(支持CPU中断、DMA请求和DAC转换触发)

3个12位1 MSPS ADC(支持最多16路外部模拟输入通道同时使用;其中2路弱驱动信号输入通道和1路5 V高压信号输入通道);支持双ADC模式,采样率最高2 MSPS。

2个12位DAC

1个温度传感器

1个0.8 V内部参考电压

1个VBAT电源电阻分压器(分压器输出在片内与ADC相连,实现VBAT电源电压监控)

2个独立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等多种外设触发

  • CPU调试及跟踪接口

SW-DP两线调试端口

JTAG五线调试端口

ARM DWT、FPB、ITM、TPIU调试追踪模块

单线异步跟踪数据输出接口(TRACESWO)

四线同步跟踪数据输出接口(TRACEDO[3:0]、TRACECKO)

自定义DBGMCU调试控制器(低功耗模式仿真控制、调试外设时钟控制、调试及跟踪接口分配)

  • RTC时钟计数器,配合软件记录年月日时分秒
  • ID标识

每颗芯片提供一个唯一的96位ID标识

  • 可靠性

通过HBM2000V/CDM500V/MM200V/LU200mA等级测试

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