IoT设计指南（三）一次搞懂系统关键组件、集成电路及功率转换方案

  执行器给予我们的小工具与外界交互的能力。比如机器人和无人驾驶车需要它以移动和工作。它们通过预定电压或通信接口进行控制。

  机电螺线管（Electromechanical Solenoids）将电压转换成线性运动。他们有“打开”或“关闭”两种状态，因电压的存在而被启动。当电压不存在时，弹簧将磁衔铁复位到起始位置。

  音频扬声器（Audio Speakers）是连接到纸张，塑料或金属圆筒的电磁阀，并放置在一个外壳内。以此在有声音或别的类型的振动时产生压力变化。

  直流电机（DC Motors ）使用MCU供电的小工具上很小的可用电压来进行旋转。相对速度能用脉冲宽度调制（PWM）控制，只要发动机上的负荷是已知的。

  交流电机（AC Motors ）允许由插座提供的120到240V电压导致的比直流电动机更高的速度和扭矩，以及高达2时15或20A的电流。

  伺服电机（Servo Motors）允许绕中心轴线的臂的实测转动。像直流电动机一样，由PWM波形控制，但在这样的一种情况下，PWM波形的占空比用来控制伺服的旋转角度。

  步进电机（Stepper Motors）与伺服电机相似，但原理不同。它们比伺服电机的执行速度慢，但可以在信号被去掉后保持角旋转，并且不需要反馈来决定角位置。

  集成电路（IC，又称半导体或简单的“芯片”），是在你的设计中添加的逻辑和可编程性的组件。这些芯片是上述所有基础电子元器件集合。

  逻辑门（Logic Gates）可提供基本的逻辑运算，如AND，OR，NOR，XOR等，这些组件是所有集成电路的基础。

  光隔离器（Optoisolators）是在同一个封装中光电二极管和光电晶体管的结合。这些设备是两个分立元件的简单组合。它们可将两个电路的电隔离，仅使用光作为电子电路之间的桥梁。

  放大器（Amplifiers）可以由单个晶体管组成，但也可以创建运算放大器（运放）的集成电路组成，专门用于功率调节或高保真应用，如音频。

  多工器（Multiplexers）是结合大量的逻辑门功能的组件，以创建一个输入选择设备。多路复用器采样控制线，以确定哪个输入引脚电压连接到输出引脚。这些设备能在音频混频器内使用，从一组可能的输入源信号选择单个源极信号。

  多路分离器（Demultiplexers）与多工器的功能相反。控制引脚指定输出对应的输入引脚的电压。它们通常在先前复用的信号的接收端使用。

  解码器（Decoders ）提供从一组输入引脚到一组输出引脚的翻译。该设备能输入翻译一组代码到一个单一的输出，也就是数字的值。

  编码器（Encoders）执行解码器的相反任务，使许多信号被压缩成一个组合，从而有效地压缩要读取的引脚数，以读取许多输入值。同样，这些能节约MCU引脚。

  GPIO扩展器（GPIO Expanders ）给了设计者比MCU提供的更多的GPIO。到MCU的接口通常为I2C或SPI，可以被配置为输入或多种类型的输出，如漏极开路，推挽等

  模拟-数字转换器（ADC）和数字 - 模拟转换器（DAC）是EFM32的板载外设，但也可以用作具有I2C或SPI接口的外部IC。

  音频芯片（Audio Chips ）可以通过I2S总线接口，转换数字编码（PCM）的音频信号为PWM输出波形。

  显示芯片（Display chips）通过I2C，SPI或并行接口控制显示屏。EFM32系列具有可用于控制某些类型显示器的多个接口。

  接口和通信芯片（Interface and Communication Chips ）提供了连接MCU到外部世界的方式，通过标准，广泛可用的接口，如以太网，UART，USB，RS-232，甚至I2C或SPI总线扩展器和集线器。

  射频（无线）芯片和模块（RF Chips and Modules），让您的小工具有无线功能，通过标准的方式，如蓝牙低功耗（BLE，又称智能蓝牙），ZigBee，WiFi和移动网络，以及非标准设备，如车库开门器和无线电遥控玩具。

  内存芯片（Memory Chips）为你的设计添加额外易失性的和不易失的内存。易失性存储器，通常指随机存取存储器（RAM），在断电后会被擦除，通常用于大集的信息的储存。非易失性存储器，如闪存，断电后将保留其状态，但可能会降低写入或读取的速度。

  可编程逻辑器件（PLD）提供自定义的芯片的逻辑。利用编程状语言，此设备允许设计者在芯片上创建定制组合逻辑电路。

  在你的小工具中的所有部件都在规定的电压范围内消耗一定量的电流，因此经常需要电压转换的功率調節芯片（Power Regulation IC），以为每个组件提供合适的功率。当在单个板上有一个以上的电压时，需要用电压调节器芯片将电压转换为设备需要的电压。直接从电池操作的任何电气元件必须被选择，使得设备允许电池功率的全范围。

  调节器（Regulators）可以是固定的或可变的输出。固定调压器可接受固定或可变的输入电压，但输出一定的输出电压。可变调节器接受固定或可变的输入，但产生可变范围的输出电压。以下类型的调压器能够在一定程度上帮助您为组件提供适当的电压。

  线性稳压器（Linear Regulators ）转换较高的电压到较低的电压，在过程中电量以热的形式消耗，其可在不添加噪声的情况下提供清洁能源。如果输送的功率量非常小，并且输入和输出电压之间的电压差很小，他们能够是有效的。

  低压降（LDO）稳压器，针对输出电压非常接近输入电压而设计的线性稳压器。

  齐纳二极管（Zener Diodes）提供了一种特殊的方式，通过简单地封盖在二极管管脚上的电压的量，来线性地调节输出电压。

  开关稳压器（Switching Regulators ）使用数字时钟和输出级滤波器（电感和电容）来高效的转换输入电压到输出电压。

  降压调节器（Buck Regulators ）是一种类型的开关调节器，需要比输出电压高的输入电压。

  升压调节器（Boost regulators ）是一种类型的开关调节器，需要比输出电压低的输入电压。

  降压-升压调节器（Buck-Boost Regulators ）是一种类型的开关调节器，其没有输入电压与输出电压的约束，在一个设备中同时提供降压和升压功能。

  电荷泵（Charge Pumps）基于电容器的开关稳压，在低负载电流下效率高，通常成本很低，因为它们不需要电感器。

  以上是关于组件选择的部分，您现在应该能尝试浏览不同的组件了，逐步优化您的物联网产品设计。如欲阅读全系列文章，请至SiliconLabs中文在线论坛的博客网页：

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