翔腾公司加速推进传感器信号调理芯片和校准系统市场开拓及谱系化研制

传感器技术 2023-03-26 07:00

传感器技术是信息社会的基石，是国家科学技术进步的重要标志之一。高性能传感器是安全、关键系统的“效能倍增器”。传感器从芯体、调理芯片到校准算法、校准系统对外依存度极高，属于“卡脖子”问题，尤其在事关国家安危的重要关键领域，必须实现自主技术突破和全面掌握。

翔腾公司自2009年开始，基于数据与传感事业部对核心芯片的发展需求，联合事业部内部及国内传感器优势单位，立足于突破我国传感器信号调理领域核心技术和系列化产品受制于人的被动局面，以提供恶劣环境下提升感知精度的信号调理解决方案为核心目标，针对多物理场因素交织下，传感器敏感元件非线性成因机理复杂、应用环境恶劣等难题，致力于充分挖掘芯体潜力，通过创新性的信号调理技术解决传统补偿精度不足、补偿方式繁琐、效率低下等问题，提升传感器整体性能及全体系自主保障，构建了事业部内专业化协同、创新发展“芯”机制。传感器信号调理已成为翔腾公司响应国家核心技术领域发展的关键产品和技术方向之一。目前已经形成已有和在研5款芯品、2款校准设备，正在加速推进系列化、谱系化研制及市场化开拓。

传感器信号调理的首款产品HKA2910低功耗精密信号调整器，面向压阻传感器领域，紧密贴合用户需求，在产品的性能指标、应用场景、校准算法等进行了定制优化。历时多年攻关，突破了阻性传感器校准补偿算法及芯片化实现，攻克了恶劣环境下阻性传感器的非线性机理、高杂散芯体的补偿算法、单片化调理芯片的架构及实现、高效多路并行补偿校准系统及算法等一系列关键技术，研制出具有安全可靠特色的信号调理芯片和多（单）路校准设备，芯片采用SSOP和CSOP小型化封装，单电源5V供电，支持惠斯通桥式传感器的放大、温度零点偏移和满量程偏移的校准和补偿的功能，增益范围为39～239V/V，全温范围内最大功耗仅为1.5mA，内部集成高可靠性FLASH存储单元。单线通讯接口，目前已形成面向-55℃～150℃宽温环境下，从单芯片、校准算法、多路智能化校准系统到智能化SIP的全生态信号调理产品体系。自2018年进入市场以来，配套用户二十多家，在众多安全关键系统中获得广泛应用，近两年市场销量井喷式增长，2020年同比销售额增加900%。

2020年12月，翔腾公司进一步推出HKA2910的互补升级产品HKA2920芯片，优化了放大、校准、补偿等参数指标。芯片采用CSOP小型化封装，产品的放大增益范围扩展至8～1152V/V，可支持的传感器类型范围更广；供电电压范围为2.7V～5.5V，传感器自身的非线性校准性能更加优异，提供了40：1线性化校准功能，对于国产的传感器芯体校准兼容性更好；增加了故障检测和输出限幅功能，提高传感器系统的安全性；外置存储器和温度传感器接口，可适配至更高温的应用领域，匹配定制开发了高效校准流程，在收敛效率和校准精度方面优于国外同类芯片。

目前公司研制的传感器单路校准系统和多路校准系统已实现同平台化，同时兼容我公司HKA2910、HKA2920、HKA2830等产品以及主流调理芯片，可实现单路至64路的自动并行校准，该系统提供自动化的压力传感器信号校准功能，支持丰富灵活的主机接口（USB、RS232串口、RS485、以太网等），可直连220V的交流电源供电，提供3,4,5线通讯模式，电压输出和电流输出两种模式，自动控制温箱压力箱等，显著提升用户使用体验，提升校准效率；采用3U和19寸可上架机箱，集成计算机主板模块，提供针对芯体适配优化的校准流程和算法的服务，在收敛速度和校准精度方面优势显著，已经在航空、航天、中电科等传感器单位广泛应用。