2015另一大趋势,是轿车和动力有关的半导体技能蓬勃开展。
轿车和动力之安森美
安森美半导体我国区运用工程总监吴志民以白色家电举例,世界各国继续重视节能问题,节能型消费电子产品的需求也继续上升。白家电运用要求低能耗、小尺度、轻分量、高可靠性,还存在其它应战,如发热、造型规划及噪声等。白家电中运用了多种类型的电机、压缩机及电扇。这就要求电子技能可以高能效地驱动白家电中的这些电机。变频器技能的开发旨在高能效地驱动用于工业及家用电器的电机。
安森美半导体我国区运用工程总监吴志民
安森美半导体依据绝缘金属基板技能(IMST)的变频器智能功率模块(IPM)极适合于驱动白家电运用中的电机,协助规划人员应对上述应战。
在能效范畴,安森美半导体看好高能效的电源办理、电机驱动及操控技能,如高集成度的变频器智能功率模块(IPM)、高功用1,200 V/1,350 V第二代场截止型IGBT和电源集成模块(PIM)等。
安森美已提早推出立异性的技能或产品计划,活跃推进高能效立异,供给广大阵型的高能效电源办理及电机驱动/操控产品。
在AC-DC电源适配器运用方面,安森美半导体供给NCP124x系列超低待机能耗固定频率电流方法操控器。
实际上,为了契合安规规范,AC-DC电源有必要具有在拨出沟通插头后不到1秒时刻内将电磁搅扰(EMI)滤波器X2输入电容放电的才干。为了契合此要求,常运用与电容并联的一串高阻抗电阻,但电阻型耗费源(drain)耗费约25 mW输入能耗,当考虑到空载输入能耗时,此25 mW能耗相对较大。NXP124x系列器材包含集成的X2电容放电电路,省下了X2电容放电电阻及相应的能耗。而安森美半导体NCP4353/4次级端操控器专门规划用于与NCP124x系列器材一同运用。NCP4353/4可检测空载条件,并使初级端操控器(如NCP1246)进入低能耗封闭方法;在封闭方法期间,初级端操控器封闭,由输出电容供给电能,因此省去保持稳压所要求的能耗。在封闭方法期间,输出电压减小,并可减小至可调节电平。一旦要求更多电能,NCP4353/4就会自动重启初级端操控器。NCP1246/7/8初级端操控器与NCP4353/4次级端操控器结合在一同运用,可供给低于16 mW的空载输入能耗,用于笔记本电脑适配器及其他外部电源适配器等运用。
NCP124x选用有源X2电容放电来检测断开沟通衔接情况,省去一串高阻抗电阻及相关能耗。
在白家电运用方面,安森美有用于电机及电扇驱动的高能效变频器智能功率模块,其间包含用于3相电机驱动的新的升压功率因数校对(PFC)及变频器二合一IPM——STK57FU391A-E。它在单个封装中集成功率因数校对(PFC)转化器、三相变频器输出段、预驱动电路以及维护电路,供给更高集成度,高能效、高可靠性,协助规划工程师处理白家电规划过程中面对的多种应战。
轿车和动力之英飞凌
英飞凌科技(我国)有限公司我国区轿车电子事务负责人高档总监徐辉说,怎么使轿车更环保、更安全、更智能,是轿车职业共同努力的方向。而作为站在技能最前沿的半导体,推进了现在80%的轿车技能立异。半导体技能的立异,是完成环保、安全和智能化轿车的要害。
英飞凌科技(我国)有限公司我国区轿车电子事务负责人高档总监徐辉
但她也指出完成起来存在着技能难点:一是环保方面,下降二氧化碳排放,需求清洁的内燃机、高效的动力办理和电力驱动体系安全方面:轿车安全正从被迫安全向自动安全、可防备安全的方向开展。欧洲发布的Euro-NCAP新车磕碰测验法规,对轿车的安全等级提出了愈加严厉的要求,在轿车发生磕碰时,不只要求维护车内人员的安全,一起把对车外人员的损伤减到最小。二是智能方面:需求完成驾乘人员的便利性、确保车内数据以及联网数据的安全性和完好性,并终究完成自动驾驭的最高境地。
英飞凌在轿车动力体系方面有着自己的优势,表现在四个方面。首要,英飞凌在轿车电子范畴现已有超越40年的经历,可以更精准地捕捉到客户需求。特别是在数据安全方面,英飞凌具有25年的安全智能卡经历,可将这些技能运用到轿车智能化数据安全中。其次,英飞凌来自德国,对产品质量和技能立异有着不断地寻求。再者,英飞凌与全球抢先的车厂和零部件厂商现已建立了广泛的协作;在我国也获得了本乡企业的认可。终究,英飞凌和各大高校以及轿车电子科研研制组织有广泛的协作。令其对全球趋势,本乡开展有精确的分析判断。
这些优势有助于英飞凌助力轿车愈加环保、安全和智能。
环保方面:电子助力转向体系、胎压监测、48V起停体系计划都能有用地协助节能减排。一起,英飞凌电机操控体系芯片能使发动机附件完成智能电气化,车内的泵类和电机只需依据需求而工作,然后进一步下降二氧化碳排放。此外,英飞凌是仅有一家可供给给客户从低压12V,48V,弱混,中混,强混,插电式到纯电驱动轿车一切电压区间轿车级功率半导体及模块供货商,具有最为先进的半导体制作工艺, 为宝马i3及i8电动车的供给了75颗中心的半导体元器材,协助其完成高效的电力传动。
安全方面:跟着轿车安全等级要求的不断前进和高档驾驭辅佐体系(ADAS)等先进安全技能的开展,轿车安全体系对车用微操控器提出了更高的要求,包含更快的运算速度、更杂乱的使命处理。英飞凌新一代多核微操控器产品宗族Aurix具有强壮的运算才干,一起可处理不同的使命,然后做出敏捷的处理和反响,以确保体系的安全。一起,具有更高的可靠性和安全性的Aurix最多可达10个监控模块,合作客户的功用安全运用软件,可以完成最高到ISO26262 ASIL D最高等级的功用安全。此外,英飞凌商场抢先的高功用77GHz雷达可以确保自动紧急制动体系来维护行人、驾乘人员以及城市和社区安全,该产品已在美国、欧洲和亚洲的多家轿车零部件厂商运用。
智能方面:英飞凌先进的半导体处理计划运用于辅佐驾驭的多个范畴,包含自动泊车,侧视辅佐、变道辅佐、自动紧急制动等,经过这些功用的逐个完成,然后终究到达自动驾驭的方针。此外,跟着车联网的开展,车内电子操控单元之间的通讯,车内与车外内容商、服务商的通讯,都要求确保通讯数据的安全、完好以及隐私。英飞凌的智能卡芯片现已引领全球商场超越25年,运用咱们这方面的技能优势和长时刻经历,可以为轿车通讯环境供给有力的安全确保。
此外,在智能电网范畴,英飞凌功率产品掩盖从发电、输电、配电、用电,再到电能存储等一切环节。英飞凌半导体器材的高能效、长寿数和高可靠性特别适用于新动力发电所独有的地处偏僻、难以维护等特色。许多大型风电场坐落海上,陆上风电场也多设置于偏僻方位,任何的毛病和修理都会直接影响到可再生动力发电的可行性。储能环节是智能电网中最具应战和立异性的一个范畴,英飞凌的功率转化处理计划涵盖了蓄电池体系的悉数功率要求,并且功率高达95%以上。
在智能家居范畴,英飞凌聚集日常日子的安全和节能。海量的联网设备引发的个人隐私及数据的安全问题备受重视,很多家用设备智能化也存在潜在风险。英飞凌的安全产品可以对任何方法的不合法侵略进行有用鉴权和鉴别,以确保只要真实的主人才干操控自己的设备,只要真实的服务商才干运用这些数据。英飞凌的安全处理计划不只可以维护敏感数据(如付出凭据上的数据),前进衔接设备的全体安全性。例如,近场通讯安全组件可用于安全买卖,它们能妥善保存重要信息以及各类凭据,并且在未经授权的情况下,这些重要信息将无法被拜访。此外,家电智能化为人们的日子供给舒适和快捷的一起,也将发生巨大的能耗。在动力日趋名贵的今日,只要不断立异下降能耗才干继续享用科技带来的舒适与快捷,而英飞凌家用电器电机驱动设备的低能耗特性为高科技日子发明了条件。
轿车和动力之IR
世界整流器公司 (IR) 亚太区出售副总裁潘大伟
世界整流器公司 (IR) 亚太区出售副总裁潘大伟说,IR估计添加特别微弱的3个范畴是云核算基础设施、轿车电子和节能家电。作为电力电子范畴的技能领导者,IR为这些商场开发了立异型产品。
关于轿车体系,IR开发了COOLiR™和COOLiR2™系列,包含COOLiRFET™和COOLiRIGBT产品系列。COOLiRFET™器材供给了基准RDS(on)功用和安稳性,在各种轿车运用内完成了更高效、更简便的电子体系。这些器材还供给超紧凑PQFN封装,进一步下降了体系的尺度和分量。COOLiRIGBT™器材专为满意大功率轿车运用(例如电机逆变器和DC-DC转化器)极具应战性的需求而规划。IR的COOLiR2™封装渠道运用无焊线规划前进了轿车规划的可靠性和电源密度。
关于节能家电,IR具有全面的智能功率模块(IPM)系列,包含公认的IRAM和µIPM器材系列与新推出的µIPM DIP系列。µIPM DIP产品系列将IR安稳、高效的智能功率模块(IPM)扩展到了更低功率的运用范畴,然后完成了功率低至几十瓦的高效电机驱动体系。
轿车和动力之Vicor
Vicor公司Justin Chen看好新动力轿车和绿色数据中心这两个快速开展、极具潜力的职业,现在公司现已有老练的产品和配套的处理计划面向这两个运用范畴。
Vicor公司高档现场运用工程师Justin Chen
他指出,国内的环境污染中35%左右的PM2.5是由轿车形成的,并且传统燃油轿车的动力功率十分低,轿车的化石燃油耗费对国家的动力安全发生严重的影响,新动力轿车的开展现已上升为国家战略。在刚刚曩昔的九月份,国内单月新动力轿车销量超越了美国,独冠全球,并且未来更具潜力。
新动力轿车的最大应战在行进路程和充电两个方面。在电池容量必定的情况下,假设全体转化功率越高,那么单次充电行进路程也就越远。他表明Vicor可以供给业界抢先的高压电池转12V电池的2.4kW DC/DC转化计划,以高效和超高功率密度为新动力轿车助一臂之力。
相较抢先的同类国外企业,国内企业还需求在多方面优化。跟着数据中心的能耗占全国总电能比越来越高,数据中心的PUE值是一个衡量动力功率凹凸的标志。国外一些大公司的数据中心PUE现已低于1.5。数据中心至少50%的能耗为IT设备,而其间40%的电能耗费又为服务器。前进IT设备的动力功率是完成绿色数据中心的重要方面。高压直流是一个重要的前进动力功率的途径。Vicor高效的高压直流380V转48V,48V直接转到CPU电压可以有用前进服务器的功率和密度。
为前进动力功率,Vicor也在不断推出新技能、新产品。
咱们在上一年推出的ChiP(Converter housed in package转化器置于封装内)推翻了电源模块的概念,其更像一个全功用的电源芯片,可以完成立体散热,最高到达每立方英寸1880瓦的功率密度,功率98%。
合作ChiP的高功率密度,Vicor在2014年年底推出的全金属封装(VIA, Vicor Integrated Adaptor)为简化客户的电磁和热规划带来巨大协助。
此外,Vicor公司推出多种在线辅佐规划东西,如Solution Selector, Whiteboard, Simulators等, 协助规划工程师简化规划流程,下降成本,加速产品上市时刻。
轿车和动力之Linear
凌力尔特公司电源办理产品副总裁Don Paulus介绍,因为大规模能量存储技能的前进,依据电池的体系敏捷增多,从混合动力轿车和电动轿车 (具有几万瓦小时的电能储藏) 到可以存储数十兆瓦小时电能的电网能量贮存体系 (ESS) 等均在其列。ESS体系被用于许多的运用,包含电源后备和安稳、功率级加载 (以在峰值用电需求期间运用低成本的非高峰期电能)和存储由可再生动力 (例如:太阳能和风力) 捕获的能量。
凌力尔特公司电源办理产品副总裁Don Paulus
传统的被迫电池平衡只能在充电期间维护那些较强的电池,在此过程中将发生热量,并且无法对弱电池施行补偿。作为一种挑选,自动平衡则增添了将电荷从较强电池转移至较弱电池的才干,然后添加了电池组的容量和运转时刻。近期,凌力尔特的LTC3300等集成型操控器供给了高平衡电流和高功率。这是一种双向、自动电池平衡操控器,可独立和一起地对多达 6 节串联电池进行平衡。其能以 90% 以上的功率办理高达 10A 的电流。
模仿电子器材在轿车商场正在快速生长,估计至少在未来的几年时刻里其添加速度将高于职业的全体水平,并且其在凌力尔特悉数事务中所占的份额现已升至 20%。电子体系正逐渐地使交通体会发生革新,导致人们关于连通性、便利性、安全性和燃油功率的预期不断攀升。因为电子设备代替了传统的机电和液压体系,因此一部规范的中型车辆现在包含了 100 多个处理器和几十台电机。车辆中分布式体系和确诊功用的激增对数字通讯提出了更高的要求,这反过来又推进了数据速率的前进以及数字收发器需求量的添加。
历史上,线性稳压器一向用于为数字处理器、收发器和相关组件供给稳压的电源。可是跟着功率需求的添加,运用线性稳压器带来的问题越来越多。线性稳压器是简略和低成本器材,其具有十分紧凑和易于规划的运用电路。不过,当用于把轿车电池电压转化为数字组件所需的低电压时,此类稳压器的功率低下。比方:从 12V 至 5V 的线性转化发生的转化功率为 42%,而 12V 至 3.3V 转化所发生的功率则低于 28%。举个比方,假设电源负载为 280mW/3.3V,那么将需求 1W 的输入功率,因此形成 720mW 的功率被作为热量白白丢失掉了。针对体系功率和终究发生之热应力的办理日益遭到轿车体系规划师的重视。
关于体系规划师而言,一种代替计划是用开关方法 DC/DC 转化器来代替线性稳压器。开关电源具有很高的功率,但也带来了其特有的难题,包含电感器的挑选和供给、环路补偿和下降辐射 EMI、以及处理计划相对杂乱和占板面积较大等。
传统线性稳压器运用的第二种代替计划是开关电容器充电泵稳压器。此类组件既具有线性稳压器处理计划紧凑和简略易用的长处,一起又缩小了线性稳压器与开关稳压器之间的功率距离。凌力尔特供给了一个十分适合于这类运用的高电压充电泵稳压器系列。例如:LTC3255 可选用一个规模为 4V 至 48V 的输入电压供给高达 50mA 的负载电流,毛病维护规模则为 -52V 至 60V。其无负载静态电流仅为 20µA。从 12Vin 至 5Vout 转化的功率高于 80%,而从 12V 至 3.3V 转化的功率则为 55%,发生的功率损耗仅为线性稳压器的大约 50%。与线性稳压器不同的是,充电泵亦可用于负输出和降压-升压型运用。
模仿器材在无线传感器网络和能量收会集的效果也越来越凸显。
巩固和超低功率无线传感器网络 (比方那些运用凌力尔特 Dust Networks SmartMesh® 产品线完成的无线传感器网络) 的推出正逐渐地改变着传感器在很多运用 (包含环境监测、交通运输基础设施和工厂车间等等) 中的布置方法。并且,当传感器布置在偏僻、与外界阻隔或风险的环境时,运用部分环境能量 (既不需求铺设导线也不需求修理保养) 为其供电的潜在需求就显现出来了。
凌力尔特于 2010 年推出了首款能量搜集集成电路,该 IC 专为调度来自低电平太阳能、压电元件和热电发生器 (TEG) 输出的功率而特别规划。自那之后,咱们向商场投放了一个答应用户运用搜集的环境能量来给主电池或可再充电电池供给弥补的产品系列,然后可无期限地延伸体系运转时刻,或许迫临主电池的储藏寿数。这些产品可处理电源体系的一切方面,包含 DC/DC 转化、PowerPath™ 操控和部分能量存储。以 LTC3107 为例,其可调度取自低电压、低阻抗电源 (包含 TEG 和热电堆) 的能量,并把低至 20mV 的输入转化为适合为长途传感器节点供电的功率。该器材在收集能量和主电池之间完成了无缝切换,并优先运用环境能量源,当能量搜集器运转时仅从电池吸收 80nA 电流。有用和有用的能量搜集器是将物联网从设想变为实际的一种要害组件。
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