Infineon-Amber合作實現(xiàn)硅架構(gòu)中的電力數(shù)字控制

英飛凌科技和 Amber 宣布了一項合作，將見證 Amber 在硅架構(gòu)中的電力數(shù)字控制技術(shù)的商業(yè)化。主要應(yīng)用與Amber 的專利技術(shù)有關(guān)，例如用于智能斷路器、調(diào)光器的 AC/DC Enabler 和 AC Switch，以及采用英飛凌產(chǎn)品套件的新解決方案。在接受電力電子新聞/EE Times 的獨家采訪時，Amber 首席執(zhí)行官 Thar Casey 和英飛凌科技開關(guān)電源高級總監(jiān) Steve Bakos 討論了此次合作的商業(yè)和技術(shù)方面，雙方將圍繞數(shù)字技術(shù)展開合作。嵌入式智能電控市場。

“我們的目標是利用固態(tài)技術(shù)并超越機電系統(tǒng)——當今龐大的電解電容器、磁性元件、變壓器和其他無源元件標準，”凱西說?！笆聦嵶C明，英飛凌及其 CoolMOS 功率 MOSFET 技術(shù)能夠勝任這項任務(wù)。我們的聯(lián)盟旨在將所有住宅和商業(yè)建筑中的每個電氣端點轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂星度胧街悄艿默F(xiàn)代硅架構(gòu)。我們的技術(shù)組合和客戶群，以及英飛凌作為工業(yè)電源控制及其他領(lǐng)域最大的硅供應(yīng)商之一的技術(shù)組合和客戶群，為我們雙方提供了強大的固態(tài)電氣化機會。我們現(xiàn)在的目標是顛覆市場并將現(xiàn)代基于硅的智能集成到建筑電網(wǎng)的每個部分，例如調(diào)光燈開關(guān)和斷路器。我們也在為我們的技術(shù)尋找創(chuàng)新途徑，并致力于將一些新的市場解決方案集成到英飛凌的技術(shù)中?！?/p>

Bakos指出，Amber的創(chuàng)新技術(shù)與英飛凌的技術(shù)相結(jié)合，是打開這個市場的絕佳搭配?！拔覀兛吹阶≌_關(guān)、插座和斷路器市場的巨大潛力已經(jīng)準備好被顛覆，”他說?！拔覀円呀?jīng)研究了 Amber 的技術(shù)，我們相信，我們不僅可以通過我們的 MOSFET，還可以通過我們的微控制器、安全 IC 和傳感器來幫助他們推動這種轉(zhuǎn)變，這些有助于為這些應(yīng)用帶來智能。我認為這是一個巨大的機會，我對此感到非常興奮。”

Amber 技術(shù)和 CoolMOS

電力數(shù)字控制的突破允許在建筑物中引入可升級的固件和機器學(xué)習(xí)嵌入式算法。固態(tài)架構(gòu)——帶有電子元件和硅芯片——讓這一突破得以全面實現(xiàn)，使軟件智能可以直接融入電氣產(chǎn)品、電氣基礎(chǔ)設(shè)施，從而融入建筑結(jié)構(gòu)。

Amber的固態(tài)重新設(shè)計融合了可適應(yīng)任何負載情況的智能，以纖薄的外形提供無閃爍的調(diào)光體驗，可無縫融入日常電氣裝置。閃爍現(xiàn)象被定義為由亮度或光譜分布隨時間波動的光刺激引起的視覺不穩(wěn)定的感知。這些調(diào)光器的所有者和安裝者可以受益于原生過壓和短路保護，具有廣泛的負載類型兼容性，例如 TRIAC 無法處理的 MLV，以及集成無線設(shè)備控制選項，該選項還支持無線更新每種類型的新產(chǎn)品通過他們的智能手機。

Amber 通過其獲得專利的 Amber AC/DC Enabler 和 Amber AC Switch 提供電力的固態(tài)數(shù)字控制。AC/DC Enabler 是一種用于 AC/DC 轉(zhuǎn)換的新型拓撲結(jié)構(gòu)，不需要磁性元件或高壓電解電容器，并且能夠產(chǎn)生高達 5 W 的穩(wěn)壓低噪聲 DC 輸出。

Amber AC Switch 是一種數(shù)字電源管理無弧開關(guān)，無需笨重的繼電器和 TRIAC 調(diào)光器。它也是一種用于接地故障檢測電路斷流器和電弧故障電路斷流器的雙擲固態(tài)線路干擾電路斷流器。它采用英飛凌的微控制器和 MOSFET 構(gòu)建而成，采用專有且穩(wěn)健的架構(gòu)配置，可完全防止電感、短路、電容過流、浪涌和過熱情況。

圖 1：智能斷路器（來源：Amber）

圖 2：琥珀色 AC/DC 啟動器（來源：琥珀色）

“這些產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境可能非常困難，你不能失??；硅解決方案必須提供比現(xiàn)有解決方案更好的可靠性，”Bakos 說?！敖裉欤珹mber 正在使用 CoolMOS 7 超級結(jié) MOSFET ［S7］ 技術(shù)，該技術(shù)專為這些類型的應(yīng)用而開發(fā)。與之前的 CoolMOS 系列相比，英飛凌的 CoolMOS 7 超級結(jié) MOSFET 技術(shù)在靜態(tài)開關(guān)應(yīng)用的整個負載范圍內(nèi)提供了效率優(yōu)勢。功率 MOSFET 的靜態(tài)開關(guān)應(yīng)用是功率 MOSFET 以低頻開關(guān)的地方，從每分鐘幾個周期到低千赫茲范圍。在這些應(yīng)用中，MOSFET 的開關(guān)功率損耗不太受關(guān)注，并且 MOSFET 的電氣特性的重點放在低傳導(dǎo)損耗和穩(wěn)健性上。展望未來，我們將著眼于如何進一步優(yōu)化針對該應(yīng)用的 MOSFET 和碳化硅性能。這包括這些類型應(yīng)用的可靠性、封裝和成本優(yōu)化?！?/p>

S7 系列高壓超級結(jié) MOSFET 通過將 22mΩ 芯片獨特地安裝到創(chuàng)新的小型 TO 無引線 SMD 封裝中，為功率密度設(shè)立了新基準。它非常適合 MOSFET 以低頻開關(guān)的應(yīng)用，例如有源橋式整流、逆變器級、浪涌繼電器、PLC、功率固態(tài)繼電器和固態(tài)斷路器。對于固態(tài)繼電器和固態(tài)斷路器設(shè)計，英飛凌的 CoolMOS S7 MOSFET 與 CoolMOS 系列的其他超結(jié) MOSFET、IGBT、OptiMOS 低壓和中壓 MOSFET、電隔離柵極驅(qū)動器和光伏隔離器相輔相成。

圖 3：CoolMOS S7 解決方案（來源：英飛凌）

圖 4：智能固態(tài)斷路器（來源：英飛凌）

“我們?yōu)橹绷鲬?yīng)用、負載開關(guān)應(yīng)用等定制了 MOSFET，”Bakos 說。“我們將繼續(xù)研究此應(yīng)用程序，以優(yōu)化該類型直流應(yīng)用程序的性能。斷路器空間是一個挑戰(zhàn)，因為它是一個粗糙的電氣環(huán)境，但 Amber 的架構(gòu)通過主動感應(yīng)和減輕諸如浪涌和電感負載尖峰之類的事件在它們引起問題之前馴服了這種環(huán)境，這與傳統(tǒng)的開關(guān)和斷路器不同，它們只是為了嘗試在這些事件中幸存下來。為了實現(xiàn)這一點，Amber 的解決方案以最近 Cypress Semiconductor 收購的 PSoC 微控制器的形式結(jié)合了一些智能，但這需要穩(wěn)壓直流電源，并且所有這些都需要外部磁性元件和電容器。挑戰(zhàn)在于，在斷路器、電燈開關(guān)或電源插座盒的極小、固定尺寸中，沒有空間容納這些額外的組件。這就是 Amber 的 Enabler IP 發(fā)揮作用的地方。它以非常小的和經(jīng)濟的占地面積提供穩(wěn)壓直流電源，無需龐大的磁性元件或電容器，為傳感器和無線通信等其他功能騰出空間并提供直流電源。通過使能器、PSoC 和 FET 實現(xiàn)單片 IC 的目標在理論上是可能的，但不切實際。但這并不排除在單個包中包含此解決方案。我們將與 Amber 密切合作，利用我們廣泛的包裝專業(yè)知識找出分割和包裝此解決方案的最佳方式，使其體積小但熱效率高。我們期待與 Amber 合作，幫助將這些解決方案變?yōu)楝F(xiàn)實，并幫助改變住宅電力格局。”

Amber-英飛凌合作伙伴關(guān)系

凱西和巴科斯指出，合作包括從今年開始的兩個主要目標。第一個將專注于升級特定產(chǎn)品類別的電源管理架構(gòu)，例如智能開關(guān)、標準調(diào)光器、插座等，使用 Amber 和 Infineon 的基于硅的解決方案。所有相關(guān)應(yīng)用都將受益于小巧的智能和動態(tài)電源管理。第二個目標將探索 Amber 的一些專有架構(gòu)與英飛凌的產(chǎn)品路線圖的集成，以在新市場的新解決方案方面創(chuàng)造機會。

Amber 和英飛凌都預(yù)見到了這次合作中的許多機會。Bakos 指出，Amber 的架構(gòu)與英飛凌的許多電源控制和計算解決方案產(chǎn)品相匹配。用固態(tài)技術(shù)取代基于機械的組件得到了英飛凌的充分重視。通過替換傳統(tǒng)的笨重且昂貴的磁性和機械組件，Amber 的解決方案降低了成本和空間，這是開關(guān)和電氣盒的主要因素。

“幾十年來，或者更確切地說，一個多世紀以來，制造開關(guān)和插座等產(chǎn)品的公司的思維方式一直是機電式的，”凱西說。“但是，在過去的五年里，這種心態(tài)正在發(fā)生一些變化。當你手里有一臺電腦或一部手機，你可以用它做任何事情，但同時你仍然在家里使用機電技術(shù)，比如插座和開關(guān)，那就有問題了。能源也是一樣：你必須知道你花了多少錢以及你在哪里浪費它。這就是固態(tài)的全部意義，這就是智能的全部意義所在。當您擁有一個帶有各種傳感器和算法的完整基地時，您就會意識到周圍環(huán)境；您了解自己的能量、能量管理和控制。UL 和 IEC 越來越關(guān)注固態(tài)開關(guān)。他們認識到這是下一步。在美國，我們有 UL 489，這是固態(tài)斷路器的規(guī)范。然后在歐洲和世界其他地區(qū)，IEC 剛剛發(fā)布了他們 2025 年固態(tài)斷路器的草案。所以這仍然需要時間，我認為現(xiàn)在，我們將通過這種合作創(chuàng)造強大的吸引力為了市場?！?/p>

“毫無疑問，這是一個新興和不斷發(fā)展的市場，”Bakos 說?！皩袆?chuàng)新，將會有一些事情需要與我們的客戶一起發(fā)現(xiàn)和學(xué)習(xí)，我們將繼續(xù)創(chuàng)新，并針對這些應(yīng)用塑造我們的技術(shù)。這需要一些時間，但我們相信，與此同時，在改進標準開關(guān)或斷路器的功能方面存在巨大的機會?！?/p>

Amber在調(diào)查市場后指出，光開關(guān)調(diào)光解決方案是一個問題。“這將是我們當前的重點：質(zhì)量更好、價格更實惠、尺寸更精簡、可以裝入盒子的調(diào)光器，使用 MOSFET 技術(shù)，而不是像 TRIAC 那樣的任何類型的舊技術(shù)，”凱西說?！罢麄€設(shè)備將通過智能和能源監(jiān)控和計量與房屋相連?！?/p>

Bakos 評論說，除了 MOSFET 之外，還可以使用英飛凌的一系列技術(shù)組合，包括傳感器和麥克風(fēng)，使架構(gòu)真正實現(xiàn)智能。“Amber 的解決方案利用我們的微型固態(tài)傳感技術(shù)為應(yīng)用程序騰出了空間，并提供了安全性，使系統(tǒng)不會被黑客入侵，”他說。

英飛凌和 Amber 堅信，這項重要的合作將在多個方面產(chǎn)生實際影響。CoolMOS 是起點，但其他半導(dǎo)體解決方案將包括 Amber 的技術(shù)?！　?/p>