前言:無人機電路設計的微型化困局
在現代無人機開發過程中,電路板空間配置已成為工程師面臨的最大挑戰之一 。隨著市場對飛行續航力、運算能力及感測精度的要求不斷提升,飛行控制器與電子調速器內部必須在有限的空間塞入更多電子元件。然而,機身的物理尺寸與載重限制卻極其嚴苛,每一平方公釐的電路板面積節省,都直接關乎到電池容量的擴張空間或機身結構的輕量化程度。
在通訊架構上,未來的無人機產品掛載的模組與通訊流量會逐漸增加,其高性能無人機已全面轉向CAN FD協議,並確保在高達5 Mbps的即時控制數據傳輸。在緊湊的電路板佈局中,傳統CAN收發器龐大的封裝體積,以及與低電壓微處理器對接時所需的輔助電路,往往成為設計上的沈重負擔。晶焱科技推出的AZKN6129N CAN收發器,正是為了解決這些痛點而生,透過極致的封裝技術與VIO功能整合,為無人機的小型化設計提供了理想的解方。
極致封裝:AZKN6129N在小空間電路板中的空間利用率優勢
以小型競速無人機為例,電路板面積通常被限制在極小的範圍內,在這種極限環境下,傳統電子元件的尺寸直接決定了設計的成敗。
從SOIC-8到DFN-8:封裝體積的縮減
傳統的CAN收發器大多採用SOIC-8封裝,其佔腳面積約為30mm2。若考慮到佈線所需的空間餘度與週邊去耦電容的佔地,單個通訊節點往往會佔用電路板面積上顯著的資源。AZKN6129N則採用了超小型的DFN-8封裝,其物理尺寸僅為3mm x 3mm x 0.9mm,相較於SOIC-8節省了約70%的空間,這種封裝體積的縮減為無人機設計帶來了佈板面積與小型化的優勢。
利用VIO功能省略電位轉換的困擾
在無人機的電子系統中,電位不匹配是一個長期困擾設計者的工程問題。為了追求高性能與低功耗,現代無人機的微處理器通常運行在 1.8V、2.5V 或 3.3V 的低電壓環境。然而,高性能的 CAN收發器為了維持在強干擾下的訊號驅動能力,通常需要 5V 的工作電源。
離散式電位轉換電路的設計煩擾
在過去,設計者必須在微處理器與CAN收發器之間額外加入電位轉換電路。最常見的離散方案是使用 2 個 N 通道MOSFET配合 4 個上拉電阻組成的雙向轉換電路。這種做法在無人機設計中存在以下顯著缺點:
1. 佔用額外電路板設計空間。
2. 元件成本與採購複雜度上升。
AZKN6129N的整合式VIO解決方案
AZKN6129N透過一個專門的VIO供電引腳,徹底解決了上述困擾。該引腳可直接連接至微處理器的I/O電源路徑(支援 1.7V 至 5.25V),晶片內部會自動調節數位介面的邏輯門檻電平,使其與處理器無縫對接。 這種「整合式」設計為客戶帶來了極大的設計便利:
1. 省略離散電路:客戶無需再為電位轉換尋找電路板空間,佈線難度大幅降低,實現了真正的點對點信號連接。
2. 保證通訊速率:能確保信號上升/下降沿的對稱性,完全滿足ISO 11898-2:2016標準,確保在5 Mbps高速模式下依然穩定可靠。
應對動力系統的極端挑戰
除了封裝提供的空間優勢外,AZKN6129N在無人機惡劣的電氣環境下也展現了強大的生存能力。
誤觸電壓保護
現代工業級無人機正廣泛採用I2S提供滿電 50.4V甚至更高壓的電池系統,在飛行中若快速減速或發生堵轉時,馬達會產生巨大的逆向電動勢(Back-EMF),導致電池總線出現劇烈的過壓尖峰。
普通的CAN收發器通常僅具備誤觸電壓40V~48V的規格,極易在接觸I2S電池50.4V電壓後瞬間燒毀。AZKN6129N提供高達70V誤觸電壓保護,即便通訊線意外短路至滿電的高壓迴路,CAN收發器也能毫髮無傷地維持系統安全。
總結
面對無人機產品對於極致空間利用與通訊穩定性的雙重苛求,晶焱科技的 AZKN6129N展現了卓越的適配性。其微型化的DFN-8封裝大幅減少了佔用面積,而VIO整合功能更是徹底免除了設計離散式位準轉換電路的種種繁瑣與困擾。這種高度整合的設計不僅簡化了硬體架構、降低了物料管理難度,更從根本上強化了高速控制訊號的傳輸品質。結合強大的誤觸電壓70V保護技術,能夠滿足無人機產品更好的性能規格。