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2023/09/20
工业控制市场是现代工业中不可或缺的一部分，它涉及到自动化、智能化、数字化等多个方面。随着全球经济的发展和科技的进步，工业控制市场也在不断扩大。据市场调研机构研究统计，2022年全球工业控制市场规模约8000亿元，预计未来将持续保持平稳增长的态势，到2029年市场规模将超过万亿元，未来六年CAGR约3%。
一、工控行业稳中求变
工业控制对系统的可靠性、稳定性要求比较高，因为故障停机会造成比较大的损失。传统的工控设备只能完成简单的控制和操作，而工业4.0的兴起正在将智能工厂引入各行各业。新的工控设备能够自适应、自监测、自维护，不仅提高了生产精确度、效率和产品质量，还能更好地适应多变的生产环境。
智能化升级是工控行业的主要趋势之一，工业互联网加快了工业控制系统向智能化、网络化和数字化方向的发展。例如机器人控制，融合了AI（人工智能）的模糊控制以及神经网络算法等，在智能控制的同时也实现了高速化。不管是智能化还是高速化，都需要更精确的采样和更精准的控制；由于数据量越来越大，在更高速采样的同时还需要更高速的通信，才能实现更精准的控制。
另一个不变的趋势是小型化，工控设备一直在向模块化和集成化方向发展，以快速适应不同的生产流程和应用场景，有效提高生产效率。通过模块化设计和集成化应用，工控设备能够更好地完成生产任务，降低成本并提高精确度。
此外，工控云化可以满足数据共享和协同的需求，通过云平台实现远程控制与监测，大幅提高生产效率和管理效果，并提高企业的竞争力。
二、半导体技术与工控天作之合
工控行业的发展需要先进的半导体技术做支撑，比如满足宽温环境要求的半导体器件及电子元件，如CPU、MCU、DSP，以及隔离接口、隔离驱动、电流传感器等。上述趋势恰恰也为半导体尤其是模拟芯片带来了巨大的应用机会。
智能化首先要有一个最强的大脑——主控芯片，它既要有更大的容量，还要有更强的计算能力，并支持不同的算法；其次，智能化还要有强壮的躯干——更高精度、更快速率和更高带宽的采样能力；系统可靠性也要更强，器件还需要有保护功能，以确保模块不会因失效而烧毁、炸机。
从小型化角度来说，在系统中使用高频器件，可以实现变压器、电感等的小型化，从而有效简化系统结构，降低设备的体积和重量；还可以利用热地方案来优化电气架构，让整个系统变得更加简单。
国产模拟半导体龙头纳芯微数年前就开始了工控领域的产品布局，其完善的解决方案现已广泛应用于工业变送器、变频器、PLC、伺服等应用中。
三、纳芯微完善的工控系统解决方案
针对工控行业升级的大趋势，纳芯微可提供完整的工控系统芯片解决方案，目前，在工业变频和PLC方面已经推出了非常多的产品。如下图工业电机系统解决方案所示，逻辑控制部分有公司的传统优势产品，如数字隔离器、隔离接口、非隔离接口等通信类产品；在变频、伺服等大功率应用方面，有全品类的驱动和电压采样、电流采样解决方案。
纳芯微工业电机系统解决方案
1）在可靠性方面，纳芯微的产品已经过市场和客户的验证，具有很高的稳定性和可靠性；针对中大功率的系统，纳芯微也推出了带保护功能的产品，以便更好地满足系统的高可靠性要求。
◆ 单通道隔离驱动NSI6801：目前已在工业变频器和伺服系统中大批量应用。它基于容耦隔离技术，兼容光耦输入，信号调制方式采用自有专利Adaptive OOK® 技术，能够提供更强的隔离性能。该器件的CMTI（共模瞬变抗扰度）大于150kV/μs，提高了系统的抗干扰能力，有效减少了误导通现象，能够适配更多的应用场景，系统的稳定性和可靠性更高。
◆ 智能隔离单管驱动NSI68515：集成了更多保护功能，如米勒钳位、DESAT（退饱和）保护、软关断保护、故障报警等，能够在功率管发生过流或短路时，快速检测到故障并关断管子，防止功率管损坏。
2）在支持工控系统小型化方面，纳芯微还提供一些有针对性的产品解决方案，例如，以下两款更高集成度的芯片产品。
◆ 数字输入（DI）隔离器NSI860x：用单颗器件即可替代多颗低速或高速光耦器件，能够有效缩小系统尺寸，简化系统设计。与数字隔离器不同，数字输入（DI）隔离器的输入级为电流型输入，且集成了电流限制功能，允许在-60V～60V范围内将输入电压转换为逻辑输出。
◆ 四通道低边驱动器NSD5604：它是为小型化PLC主机与DO模组提供的集成式驱动方案。4通道集成漏级输出结构节省了DO模块PCB面积，支持小尺寸或名片式DO模组设计。它可以替代传统MOS管+隔离器的分立方案，一颗NSD5604加一颗数字隔离器即可完成整个PLC数字输入，集成度更高。
3）为实现工控系统智能化、高速化，需要更高精度、更快速率和更高带宽的采样能力，以下两款产品是理想的选择。
◆ 隔离电压采样芯片NSI1312x：支持单端模拟输出，可以直接连接MCU的ADC I/O口，不需要额外的运放作为差分转单端，使整个传输路径变得更加简单，可以实现更高的精度、更高的带宽和更快的响应速度。该器件在满幅输入条件下可满足±0.5% @25℃、±1.5% @-40～125℃的精度要求。
◆ 集成式电流传感器NSM201x：具有高精度、高可靠性、高灵敏度、低零点误差及良好的线性度（非线性度误差<±0.2%）等特性，能够降低器件的整体输出误差，在工作温度范围内，最大测量误差±1.5%。基于霍尔效应原理，采用隔离方式将±200A以内的电流转换成线性电压输出，通过集成电流路径，芯片无需额外的电源供电，能够实现更高精度的电流采样。此外，它还具备高隔离耐压、强通流能力、快速过流保护等功能。该系列适用于多种隔离电流采样场合，如工业变频器中的母线电流及桥臂电流采样。
四、聚焦工控行业，适配更多应用
纳芯微始终聚焦终端应用，围绕系统应用开发产品，为客户提供高性能、高可靠性的产品和解决方案，助力客户提升系统的整体性能。
在未来，纳芯微也将持续发力工控行业，开发更多适配行业应用的丰富产品，特别是符合行业趋势的前瞻性产品，助力工控领域的创新，迎接工业自动化市场的爆发式增长。
