英飛凌和 Amber 聯手在硅架構中實現電力數字控制

英飛凌科技和 Amber 宣布合作，將看到 Amber 的硅架構電力數字控制技術商業(yè)化。主要應用與Amber 的專利技術有關，例如用于智能斷路器、調光器的 AC/DC Enabler 和 AC Switch，以及英飛凌產品套件的新解決方案。Amber 首席執(zhí)行官 Thar Casey 和英飛凌科技開關電源高級總監(jiān) Steve Bakos 在接受 EEWeb 獨家采訪時討論了此次合作的商業(yè)和技術方面，雙方將圍繞數字電力控制市場與嵌入式智力。

“我們的目標是利用固態(tài)技術并超越機電系統(tǒng)——笨重的電解電容器、磁性元件、變壓器和其他當今標準的無源元件，”Casey 說?！笆聦嵶C明，英飛凌及其 CoolMOS 功率 MOSFET 技術能夠勝任這項任務。我們的聯盟旨在將所有住宅和商業(yè)建筑中的每個電氣端點轉變?yōu)榫哂星度胧街悄艿默F代硅架構。我們的技術組合和客戶群，以及英飛凌作為工業(yè)電源控制及其他領域最大的硅供應商之一的技術組合和客戶群，為我們雙方提供了強大的固態(tài)電氣化機會。我們現在的目標是擾亂市場，在建筑電網的每個部分集成基于硅的現代智能，例如調光開關和斷路器。我們也在為我們的技術尋找一條創(chuàng)新的道路，并致力于將英飛凌的技術與一些面向市場的新解決方案相結合?！?/p>

Bakos 指出，Amber 的創(chuàng)新技術與英飛凌的技術相結合，是解鎖這一市場的非常好的搭配?！拔覀冋J為住宅開關、插座和斷路器市場潛力巨大，隨時可能被顛覆，”他說?！拔覀円呀浹芯苛?Amber 的技術，我們相信，我們可以一起幫助他們推動這一轉變，不僅是我們的 MOSFET，還有我們的微控制器、安全 IC 和傳感器，可以幫助為這些應用帶來智能。我認為這是一個巨大的機會，我對此感到非常興奮?！?/p>

Amber 技術和 e-CoolMOS

電力數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習嵌入式算法。帶有電子元件和硅芯片的固態(tài)架構使得這一突破得以充分實現，使軟件智能可以直接融入電氣產品、電氣基礎設施，從而融入建筑結構。

Amber 通過其獲得專利的 Amber AC/DC Enabler 和 Amber AC Switch 提供固態(tài)數字電力控制。AC/DC Enabler 是一種用于 AC/DC 轉換的新型拓撲結構，不需要磁性元件或高壓電解電容器，并且能夠產生高達 5 W 功率的穩(wěn)壓低噪聲 DC 輸出。

Amber AC Switch 是一款數字電源管理無弧開關，可消除笨重的繼電器和 TRIAC 調光器。它也是一種雙擲固態(tài)線路干擾斷路器，用于接地故障檢測斷路器和電弧故障斷路器。它采用 Infineon 的微控制器和 MOSFET 構建，采用專有且堅固的架構配置，可完全保護免受電感、短路、電容過流、浪涌和過熱條件的影響。

圖 1：智能斷路器（來源：Amber）

圖 2：Amber AC/DC Enabler（來源：Amber）

“這些產品的應用環(huán)境可能非常困難，你不能失?。还杞鉀Q方案必須提供比現有解決方案更好的可靠性，”Bakos 說?！敖裉?，Amber 正在使用專為此類應用開發(fā)的 CoolMOS 7 超級結 MOSFET [S7] 技術。與之前的 CoolMOS 系列相比，英飛凌的 CoolMOS 7 超級結 MOSFET 技術在靜態(tài)開關應用的整個負載范圍內提供了效率優(yōu)勢。功率 MOSFET 的靜態(tài)開關應用是功率 MOSFET 在低頻下開關的應用，從每分鐘幾個周期到低千赫茲范圍。在這些應用中，MOSFET 的開關功率損耗不太受關注，并且 MOSFET 的電氣特性的重點放在低傳導損耗和穩(wěn)健性上。展望未來，我們將著眼于如何為該應用進一步優(yōu)化 MOSFET 和碳化硅性能。這包括這些類型應用的可靠性、封裝和成本優(yōu)化?！?/p>

S7 系列高壓超級結 MOSFET 通過將 22-mΩ 芯片獨特地裝入創(chuàng)新的小型 TO 無引線 SMD 封裝中，為功率密度樹立了新的標桿。它非常適合以低頻開關 MOSFET 的應用，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)斷路器設計，英飛凌的 CoolMOS S7 MOSFET 與 CoolMOS 系列的其他超結 MOSFET、IGBT、OptiMOS 低壓和中壓 MOSFET、電流隔離柵極驅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谩?a target="_blank">負載開關應用等量身定制了 MOSFET，”Bakos 說?！拔覀儗⒗^續(xù)研究此應用程序，以優(yōu)化此類 DC 應用程序的性能。斷路器空間是一個挑戰(zhàn)，因為它是一個惡劣的電氣環(huán)境，但 Amber 的架構通過主動感知和減輕浪涌和感應負載尖峰等事件來馴服這種環(huán)境，以免它們引起問題，這與傳統(tǒng)的開關和斷路器不同，它們的設計只是為了嘗試在這些事件中幸存下來。為了實現這一點，Amber 的解決方案采用了最近 Cypress Semiconductor 收購的 PSoC 微控制器形式的一些智能，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。它以非常小的和經濟的占位面積提供穩(wěn)壓直流電源，無需笨重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 實現單片 IC 的目標在理論上可能是可行的，但實際上并不可行。但這并不排除將這個解決方案放在一個包中。我們將與 Amber 密切合作，利用我們廣泛的封裝專業(yè)知識來找出分區(qū)和封裝此解決方案的最佳方法，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實，并幫助改變住宅用電格局?！?/p>

Amber-英飛凌合作伙伴關系

Casey 和 Bakos 指出，從今年開始，合作包括兩個主要目標。第一個將專注于升級特定產品類別的電源管理架構，例如智能開關、標準調光器、插座等，采用 Amber 和英飛凌的硅基解決方案。所有相關應用都將受益于小尺寸的智能和動態(tài)電源管理。第二個目標將探索 Amber 的一些專有架構與英飛凌的產品路線圖的集成，以在新市場的新解決方案方面創(chuàng)造機會。

Amber 和英飛凌都預見到了此次合作的許多機會。Bakos 指出，Amber 的架構與英飛凌的許多電源控制和計算解決方案產品相匹配。用固態(tài)技術替代基于機械的組件已引起英飛凌的充分關注。Amber 的解決方案通過替換傳統(tǒng)笨重且昂貴的磁性和機械部件，降低了成本和空間，這是開關和電氣盒的主要因素。

“制造開關和插座等產品的公司的思維方式幾十年來一直是機電式的，或者更確切地說是一個多世紀以來，”凱西說?！暗牵谶^去的五年中，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，但同時你還在家里使用機電技術，比如插座和開關，那么就出了問題。能源也是如此：你必須知道你花了多少錢以及在哪里浪費了它。這就是固態(tài)的意義所在，這就是智能的意義所在。當你擁有一個擁有各種傳感器和算法的完整基地時，你就會意識到周圍的環(huán)境；你知道你的能量、能量管理和控制。Ul 和 IEC 越來越意識到固態(tài)開關。他們認識到這是下一步。在美國，我們有 UL 489，它是固態(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)布了他們的 2025 年固態(tài)斷路器草案。所以這仍然需要時間，我認為現在，我們將通過這種合作創(chuàng)造強大的牽引力為市場。”

“毫無疑問，這是一個新興和不斷發(fā)展的市場，”巴科斯說。“將會有創(chuàng)新，將會有與我們的客戶一起發(fā)現和學習的東西，我們將繼續(xù)創(chuàng)新和塑造我們的技術以實現這些應用。這將需要一些時間，但我們相信，與此同時，在改進標準開關或斷路器的功能方面存在巨大的機會?！?/p>

Amber 在調查市場后指出，光開關調光解決方案是一個問題?！斑@將是我們的直接關注點：質量更好、價格更實惠的調光器，尺寸更流線型，可以裝在盒子里，使用 MOSFET 技術，而不是像 TRIAC 那樣的任何舊技術，”Casey 說?！罢麄€設備將通過智能和能源監(jiān)控與計量連接到房屋?！?/p>

Bakos 評論說，除了 MOSFET，英飛凌的一系列技術組合（包括傳感器和麥克風）都可用于使架構真正智能化?！癆mber 的解決方案通過我們的微型固態(tài)傳感技術為應用程序騰出了空間，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 堅信這一重要合作將在多個方面產生實際影響。CoolMOS 是起點，但其他半導體解決方案將包括 Amber 的技術。