我在德国听 iC-Haus 讲掉电多圈编码器：真正让我记住的，是 140 nJ

一次机械事件，只给芯片一百多纳焦耳。它没有资格一直工作，只能醒来、判断、记一次，然后重新睡去。

先说结论

Energy Harvesting Multiturn 最有意思的，不是“发了多少电”，而是只有几十到一百多纳焦耳时，系统还敢不敢对多圈位置负责。

01 现场

我在现场先问了一个很土的问题：机器没电了，圈数靠什么记？

9 月 16 日，我在德国 Jena 参加 MagSense 2026。这个会不算大，主题非常集中：磁体、磁化、磁传感器和位置检测。下午 iC-Haus 的 Dr. Steffen Klupsch 上台，题目直接写在大屏幕上：Next-Generation Energy Harvesting Multiturn Encoder SoC。

产品名字是 iC-PME。官方讲法很明确：不靠机械多圈齿轮，也不靠后备电池；系统彻底掉电以后，轴如果还被人继续转，多圈位置也要能够留下来。

现场：MagSense 2026，iC-Haus 的 Energy Harvesting Multiturn Encoder SoC keynote。

我坐在台下时，第一个反应不是“多少 bit”，也不是“INL 做到多少”。我脑子里冒出来的是一个更基础的问题：机器都断电了，它靠什么把这一圈记下来？

再往下追，就是一个特别具体的问题：一次机械事件，到底能收集到多少能量？

iC-Haus 会后公开帖再次把重点放在同一句话上：Next-Generation Energy Harvesting Multiturn Encoder SoC。这不是把旧 Wiegand sensor 换个名字，而是在往完整 SoC 方向推进。

02 系统架构

先别急着谈 PME：多圈编码器本来就有三条路

多圈 absolute 不是“单圈角度再多几位”。真正的问题是：断电以后，轴被外力转了几圈，上电时还能不能知道自己到底在哪一圈。行业里常见的办法大致就是三类：机械齿轮、后备电池、能量采集。

示意图：三条路线解决的是同一个问题——断电以后，圈数状态不能丢。

机械齿轮的逻辑最直白：用机械状态保存圈数。后备电池则让传感器在主电源消失后继续低功耗活着。Wiegand Energy Harvesting 走的是第三条路：平时不维持连续供电，轴真的跨过关键磁状态时，运动本身给这一次计数提供能量。

03 能量预算

140 nJ 到底在干什么？它不是给整颗编码器供电

以公开的 Wiegand 模块 WS-WFS-5-U0 为例，在规定测试条件下，单个 pulse 的典型能量约为 140 nJ。注意单位：不是 μJ，更不是 mJ，而是纳焦耳。

E ≈ 140 nJ
E = 140 × 10⁻⁹ J

这个数量级决定了整套设计哲学：你不能把它当一块小电池，不能指望它把 ADC、CORDIC、接口、MCU 全部舒舒服服地拉起来。它更像一张一次性车票——只够你把眼前这件最重要的事情办完。

示意图：轴动一下 → 产生脉冲 → 芯片醒来 → 计数写入 → 再次休眠。

140 nJ

典型单脉冲能量

Wiegand 模块公开数据

6.5–8 nC

一次 pulse processing 电荷

iC-PMX 断电自供能工作

1 ms

交替极性 pulse 最小间隔

PMX 公开规格量级

04 定量拆解

PMX 的数据最值得看：真正被设计的是 margin

PME 是这次会议上强调的下一代 SoC，但完整公开电气参数还不够多。要把这条路线真正量化，最稳妥的办法不是替 PME 猜参数，而是回看资料已经比较完整的 iC-PMX。

PMX 在断电、自供能状态下完成一次 Wiegand pulse processing，公开的 charge consumption 约为：

Q ≈ 6.5–8 nC

它还有一个 VWC 储能节点。以 6.8 nF、4.4 V 这一组公开条件做数量级计算：

E = ½CV²
E = ½ × 6.8 × 10⁻⁹ × 4.4²
E ≈ 65.8 nJ

这里千万不要把 140 nJ 除以 65.8 nJ，就宣布“效率是多少”。两个数字来自不同定义和测试条件，中间还有整流、波形、储能、阈值和瞬态损耗。但它们放在一起，已经足够说明一件事：这不是一个能量富裕的系统。

真正被设计的，不是典型值能不能工作，而是磁铁偏一点、气隙大一点、温度极端一点、pulse 弱一点、NVM 又碰巧最费电时，这一次 +1 还能不能可靠写进去。

05 设计哲学

它不是“低功耗”，而是“事件驱动”

很多人会把 Wiegand 多圈简单理解成一种超低功耗编码器。我觉得这反而把它最有意思的地方说小了。

像 iC-PV 这种 battery-buffered Hall multiturn，思路是把持续功耗压到很低，让系统在主电源掉电以后仍然维持最低限度的跟踪。Wiegand Energy Harvesting 则完全不同：平时干脆不活；事件来了，才醒一下。

示意图：后备电池是“一直活着”；能量采集是“事件来了才醒”。

这就是 event-driven power architecture。它优化的不是平均电流一个指标，而是一次事件允许消耗多少电荷、什么时候可以开始事务、什么时候必须立刻停止，以及掉电前最后一笔状态有没有被真正提交。

06 异常工况

我最想拿它测的，不是高速，而是断电后在边界附近抖

连续 3000 rpm 当然重要，但我现场想到的第一个恶心工况反而很低速：机器已经断电，轴正好停在 Wiegand 翻转区域附近，有人碰了一下机械臂——往前一点、退回来、再往前一点。

对于系统而言，这时真正的问题不是分辨率，而是：这一串临界事件到底应该记成什么？

+1
0
−1

示意图：边界附近的反复抖动，才是真正考验方向判断、runt pulse 处理和状态一致性的地方。

这类场景里，错误一次就不是零点几度的问题，而可能是整个多圈状态错一圈。PMX 公开资料里可以看到 runt-pulse tolerant counting、方向判断、brownout protection，以及非易失存储事务相关的设计。

我认为这里才是真正值钱的 IP：不是 Wiegand wire 本身，而是只有几十纳焦耳时，状态机仍然知道“这次到底该不该记”。

07 时间边界

还有一个常被忽略的数字：1 ms

PMX 公开电气规格还给出交替极性 Wiegand pulse 的最小间隔量级约为 1 ms。这提醒我们：Energy Harvesting 并不意味着“没有速度边界”。

不能把 1 ms 粗暴换成一个固定 rpm，因为最终机械速度上限还取决于磁极拓扑、每机械转产生多少个有效事件、磁场翻转窗口以及整套磁路。真正该看的，是一圈会产生多少 event，以及每个 event 之间留给整流、储能、判断和写入的时间是否够。

08 产品路线

拿 iC-PV 一比，两套哲学就非常清楚

iC-Haus 自己并没有把所有多圈产品都押在 Wiegand 上。比如 iC-PV 就是 battery-buffered Hall multiturn encoder：正常供电时工作，系统掉电后切到后备电池继续跟踪。公开页面给出的应用电流约为 2–30 μA，最高 tracking speed 可到 120000 rpm，多圈计数最高 40 bit。

P = 3 × 2 × 10⁻⁶
P = 6 μW
E₁ᵧ ≈ 52.6 mWh

这个年能耗只是数量级演示，不能拿它直接推产品寿命，因为实际还有工作占空比、电池自放电、温度和后备状态比例。但它已经把两套哲学说清楚了：

iC-PV：我一直保持最低限度地活着。

Wiegand：我平时不活，需要记账时让机械运动自己把我叫醒。

09 下一代

所以我真正盯着 PME 的，是 SoC 这三个字

Wiegand 本身并不新。iC-Haus 很早就在 Energy Harvesting Multiturn 这条线上做产品。因此，如果 PME 只是再做一个 Wiegand 计数器，意义并不大。真正值得看的，是它把原来散落在系统里的哪些部分继续吞进芯片。

老的 PMX 体系里，可以看到 Wiegand module、储能节点、active rectifier、方向检测、外部非易失存储、SPI，以及与单圈位置链路的协同。下一代 PME 如果进一步把能量管理、状态存储、同步和诊断往 SoC 里压，影响的不只是 BOM，还会直接改变 能量路径长度、启动 margin、PCB 面积、空心轴布局和系统可靠性。

等 PME 完整 datasheet 公开后，我会优先看这 6 个数字：

① 单次 event 的最低 harvested energy
② 实际 charge consumption
③ 最低可用 pulse amplitude
④ 反转时最小 event spacing
⑤ 掉电下允许的最高机械速度
⑥ 多圈状态与单圈角度如何绝对同步

10 应用

为什么机器人关节特别值得看这条路线

机器人现在越来越喜欢 absolute encoder，但“absolute”其实有两个层次：第一层是知道这一圈里多少度；第二层是知道自己过去到底转过多少圈。

设备关机以后，人手把机械臂拖了几圈。重新上电，单圈编码器当然还能告诉你现在是 37.2°，但它回答不了：第几圈？这就是 multiturn。

在越来越薄的机器人关节、空心轴电机和模块化伺服里，机械齿轮占空间，电池带来寿命与维护问题。Wiegand 的诱惑非常直接：轴自己动，就让轴自己为这次计数买单。

但 iC-Haus 自己也没有押一条路线：battery-buffered、gear scanning、Wiegand multiturn 都保留着。这个产品布局反而说明，今天的多圈编码器仍不存在一种技术能通吃所有场景。真正的产品定义问题不是“哪个技术最高级”，而是：你的客户最不愿意接受哪一种痛苦？

11 结尾

最后，我离开会场后一直记着的还是 140 nJ

那天下午报告结束，大家继续看展、聊天。我脑子里留下来的反而不是“Next Generation”几个大字，而是 140 nJ。

平时做编码器，我们习惯聊 16 bit、0.05°、20 MHz、120000 rpm。但这套架构换了一个问题来问芯片设计师：

机器已经彻底没电了。现在轴又动了一下。我只给你一百多纳焦耳——你还能不能醒过来、判断方向、确认这是一个真的 event，把位置安全地写进去，然后保证下一次上电读出来的一定是真的？

如果这些问题的答案全部是“能”，那么这一百多纳焦耳，可能比再多两位分辨率更有产品价值。

不要问断电以后编码器还能工作多久。

干脆让它不工作。
轴真的动的时候，再让这次运动本身把芯片叫醒。

说明：本文对下一代 iC-PME 的判断以 MagSense 2026 公开信息为边界；定量能量预算主要借助 iC-PMX 及公开 Wiegand 模块规格建立参照，不把 PMX 参数冒充 PME 参数。

公开资料入口

MagSense 2026 Program：innomag.org/programm/
iC-Haus iC-PMX：ichaus.de/product/ic-pmx/
iC-Haus iC-PV：ichaus.de/product/iC-PV/

图示为技术解释用途；现场照片与公开帖截图用于会议背景说明。