英飛凌科技和 Amber 宣布了一項(xiàng)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(dú)家采訪時(shí)，Amber 首席執(zhí)行官 Thar Casey 和英飛凌科技開關(guān)電源高級(jí)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(chǎng)。

“我們的目標(biāo)是利用固態(tài)技術(shù)并超越機(jī)電系統(tǒng)——當(dāng)今龐大的電解電容器、磁性元件、變壓器和其他無源元件標(biāo)準(zhǔn)，”凱西說。“事實(shí)證明，英飛凌及其 CoolMOS 功率 MOSFET 技術(shù)能夠勝任這項(xiàng)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(gè)電氣端點(diǎn)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(qiáng)大的固態(tài)電氣化機(jī)會(huì)。我們現(xiàn)在的目標(biāo)是顛覆市場(chǎng)并將現(xiàn)代基于硅的智能集成到建筑電網(wǎng)的每個(gè)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(chǎng)解決方案集成到英飛凌的技術(shù)中。”

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(gè)市場(chǎng)的絕佳搭配。“我們看到住宅開關(guān)、插座和斷路器市場(chǎng)的巨大潛力已經(jīng)準(zhǔn)備好被顛覆，”他說。“我們已經(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(dòng)這種轉(zhuǎn)變，這些有助于為這些應(yīng)用帶來智能。我認(rèn)為這是一個(gè)巨大的機(jī)會(huì)，我對(duì)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(jí)的固件和機(jī)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(shí)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(jì)融合了可適應(yīng)任何負(fù)載情況的智能，以纖薄的外形提供無閃爍的調(diào)光體驗(yàn)，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(shí)間波動(dòng)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(hù)，具有廣泛的負(fù)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(xiàng)，該選項(xiàng)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(jī)。

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?fù)浣Y(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(dá) 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(cè)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(dòng)器（來源：琥珀色）

“這些產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境可能非常困難，你不能失敗；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。“今天，Amber 正在使用 CoolMOS 7 超級(jí)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(jí)結(jié) MOSFET 技術(shù)在靜態(tài)開關(guān)應(yīng)用的整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)提供了效率優(yōu)勢(shì)。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(gè)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(diǎn)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(jìn)一步優(yōu)化針對(duì)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。”

S7 系列高壓超級(jí)結(jié) MOSFET 通過將 22mΩ 芯片獨(dú)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(zhǔn)。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(jí)、浪涌繼電器、PLC、功率固態(tài)繼電器和固態(tài)斷路器。對(duì)于固態(tài)繼電器和固態(tài)斷路器設(shè)計(jì)，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(dòng)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(fù)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(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)樗且粋€(gè)粗糙的電氣環(huán)境，但 Amber 的架構(gòu)通過主動(dòng)感應(yīng)和減輕諸如浪涌和電感負(fù)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(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，Amber 的解決方案以最近 Cypress Semiconductor 收購(gòu)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(jì)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(shí)現(xiàn)單片 IC 的目標(biāo)在理論上是可能的，但不切實(shí)際。但這并不排除在單個(gè)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(shí)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(shí)，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(gè)主要目標(biāo)。第一個(gè)將專注于升級(jí)特定產(chǎn)品類別的電源管理架構(gòu)，例如智能開關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)態(tài)電源管理。第二個(gè)目標(biāo)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(chǎng)的新解決方案方面創(chuàng)造機(jī)會(huì)。

Amber 和英飛凌都預(yù)見到了這次合作中的許多機(jī)會(huì)。Bakos 指出，Amber 的架構(gòu)與英飛凌的許多電源控制和計(jì)算解決方案產(chǎn)品相匹配。用固態(tài)技術(shù)取代基于機(jī)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(jī)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(gè)多世紀(jì)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(jī)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(dāng)你手里有一臺(tái)電腦或一部手機(jī)，你可以用它做任何事情，但同時(shí)你仍然在家里使用機(jī)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(fèi)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(dāng)您擁有一個(gè)帶有各種傳感器和算法的完整基地時(shí)，您就會(huì)意識(shí)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(rèn)識(shí)到這是下一步。在美國(guó)，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(shí)間，我認(rèn)為現(xiàn)在，我們將通過這種合作創(chuàng)造強(qiáng)大的吸引力為了市場(chǎng)。”

“毫無疑問，這是一個(gè)新興和不斷發(fā)展的市場(chǎng)，”Bakos 說。“將會(huì)有創(chuàng)新，將會(huì)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(duì)這些應(yīng)用塑造我們的技術(shù)。這需要一些時(shí)間，但我們相信，與此同時(shí)，在改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)或斷路器的功能方面存在巨大的機(jī)會(huì)。”

Amber在調(diào)查市場(chǎng)后指出，光開關(guān)調(diào)光解決方案是一個(gè)問題。“這將是我們當(dāng)前的重點(diǎn)：質(zhì)量更好、價(jià)格更實(shí)惠、尺寸更精簡(jiǎn)、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。“整個(gè)設(shè)備將通過智能和能源監(jiān)控和計(jì)量與房屋相連。”

Bakos 評(píng)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(shí)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(huì)被黑客入侵，”他說。

英飛凌和 Amber 堅(jiān)信，這項(xiàng)重要的合作將在多個(gè)方面產(chǎn)生實(shí)際影響。CoolMOS 是起點(diǎn)，但其他半導(dǎo)體解決方案將包括 Amber 的技術(shù)。