新技術(shù)看點(diǎn)多 英飛凌展示多項(xiàng)產(chǎn)品應(yīng)用

二氧化碳傳感器、能源和汽車應(yīng)用的功率器件、智能門鎖的系統(tǒng)級(jí)方案......不久前，在2021深圳國(guó)際電子展期間，英飛凌展示了該公司多項(xiàng)技術(shù)在多元化應(yīng)用中的亮點(diǎn)。在現(xiàn)場(chǎng)，英飛凌的工作人員向與非網(wǎng)詳細(xì)介紹了這些技術(shù)和產(chǎn)品。

二氧化碳傳感器

這是英飛凌XENSIV系列下的氣體傳感器，采用最新的光聲光譜技術(shù)。傳感器內(nèi)部給出特定脈沖頻率和波長(zhǎng)的紅外光，二氧化碳分子吸收光束后并在光聲效應(yīng)下，信號(hào)被聲監(jiān)測(cè)器拾取，與光聲換能器（包括探測(cè)器、紅外光源和光學(xué)濾波器）集成在一塊PCB上。信號(hào)被聲監(jiān)測(cè)器拾取，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后，直接輸出二氧化碳濃度信息。具有體積小，精度高和易于集成的特性。英飛凌提供整套的評(píng)估套件，通過(guò)主板USB連接電腦，配合圖形化界面軟件，可以實(shí)時(shí)看到PPM值和環(huán)境中CO₂濃度。

該方案適用于智能家居中的室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)控場(chǎng)景，如空調(diào)的智能新風(fēng)功能、可提醒開窗通風(fēng)的智能音箱等。也適用于智慧農(nóng)業(yè)，如在大棚內(nèi)密閉的環(huán)境中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)二氧化碳的濃度，提高植物生長(zhǎng)效率。可以將該傳感器裝在燈具中，或裝在單獨(dú)的二氧化碳吸罐上。

據(jù)悉，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，同類產(chǎn)品只有兩家可以提供。

汽車主驅(qū)逆變器功率模塊

基于硅的HybridPACKTM系列IGBT功率模塊以及SiC模塊展示了英飛凌的核心技術(shù)。本次展會(huì)展示了HybridPACKTM系列的多個(gè)版本，實(shí)現(xiàn)了電壓及功率等級(jí)拓展性的最大化，涵蓋了750V/660A-950A的IGBT模塊以及1200 V/2.75mohm的SiC模塊。

SiC模塊方面，英飛凌展示了該公司第一代的1200V/2.75mohm產(chǎn)品。

英飛凌工作人員表示，雖然目前電動(dòng)汽車采用硅器件居多，但SiC的使用已經(jīng)增長(zhǎng)，很多知名的汽車廠商都已開始采用，包括國(guó)內(nèi)的廠商。在展臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)，英飛凌展示了采用該公司功率器件技術(shù)的純電動(dòng)車廠小鵬的一款車。

光伏逆變器功率模塊

在光伏領(lǐng)域，英飛凌展示了從發(fā)電側(cè)、輸配電側(cè)到用電側(cè)的完整的IGBT產(chǎn)品線。在發(fā)電側(cè)主要是用于集中式NPC拓?fù)涮?yáng)能發(fā)電站1.5 MW機(jī)組的1500V的模塊，通過(guò)組串式的ANPC拓?fù)洹齻€(gè)模塊組成一個(gè)逆變器——功率可以做到約225kW。

在輸配電側(cè)，主要是帶內(nèi)置二極管的2000A的模塊（另有3000A不帶內(nèi)置二極管的模塊）。英飛凌工作人員表示，因?yàn)樘?yáng)能發(fā)電一般都在偏遠(yuǎn)地區(qū)，如何把電以高性價(jià)比方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的輸送，是一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題。這需要柔性直流輸電，而柔性直流輸電的換流閥就需要平面式的高壓大電流的壓接模塊，針對(duì)這個(gè)應(yīng)用，英飛凌設(shè)計(jì)了相關(guān)產(chǎn)品。

在用電側(cè)，英飛凌通過(guò)其客戶匯川的兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器展示了該公司新一代IGBT模塊的使用效果——采用新一代IGBT7模塊的設(shè)備，體積比上一代的產(chǎn)品要小39%。另外，英飛凌還展示了IPM（智能功率模塊）產(chǎn)品，采用了SiC MOS。

燃料電池系統(tǒng)功率模塊

英飛凌展示的這臺(tái)92KW的燃料電池系統(tǒng)，包含幾組電機(jī)，其驅(qū)動(dòng)需要大功率模塊。

據(jù)英飛凌工作人員介紹，首先，氫氣和氧氣在燃料電池堆進(jìn)行反應(yīng)后輸出電。由于負(fù)載變化會(huì)造成輸出電壓不穩(wěn)，所以需要一個(gè)全功率的DCDC轉(zhuǎn)換器做穩(wěn)壓和升壓，才能給變流器用。

其次，燃料電池本身工作，還需要其他一些輔助的動(dòng)力單元。純氫進(jìn)入電池后，還需要匹配氧氣。而空氣中氧氣的含量只有16%左右，需要大量的空氣，因此需要一個(gè)高速的空氣壓縮機(jī)，轉(zhuǎn)速達(dá)十萬(wàn)轉(zhuǎn)以上，功率要30、35KW，非常復(fù)雜，需要高效的驅(qū)動(dòng)。

這個(gè)環(huán)節(jié)還有一個(gè)過(guò)程，就是在反應(yīng)過(guò)程當(dāng)中沒(méi)有用完的氫，需要一個(gè)循環(huán)泵，把用不完的氫再送回到電池輸入口。由于氫和氧反應(yīng)生成水，所以剩余的氫里面含水，且會(huì)結(jié)冰，堵塞循環(huán)泵，因此需要一個(gè)大功率破冰電機(jī)，需采用IGBT功率器件，能承受特別大的電流。但又由于這類器件發(fā)熱量大（95度水溫，加上自熱，器件工作環(huán)境非常惡劣），需要通過(guò)水來(lái)冷卻，因此需要一個(gè)水泵，這里需要一個(gè)IGBT來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

在上述電源、空氣壓縮機(jī)的DCDC轉(zhuǎn)換應(yīng)用中，需要高頻特性，采用SiC MOS管可以提供更好的效率，因此目前燃料電池這個(gè)部分的設(shè)計(jì)，SiC是唯一的方案。英飛凌工作人員表示，除了燃料電池內(nèi)部的幾個(gè)電機(jī)系統(tǒng)，氫在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程需要?dú)浔眠M(jìn)行壓縮，英飛凌提供氫泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)IGBT模塊，功率有30KW 和55KW，帶整流橋和逆變橋，提供多種封裝。

目前，全國(guó)氫燃料電池汽車只有2700輛，主要是公共交通，今年政策規(guī)劃上萬(wàn)，相關(guān)政策也到位，預(yù)計(jì)市場(chǎng)發(fā)展會(huì)加快，主要增量前景將來(lái)自卡車。

單芯片智能門鎖方案

英飛凌展示的這套超級(jí)單芯片門鎖方案已經(jīng)推出市場(chǎng)一段時(shí)間了，其主要特點(diǎn)是高集成度、高安全性、低功耗以及方案成熟。據(jù)英飛凌工作人員介紹，傳統(tǒng)的智能門鎖方案需要五六顆芯片來(lái)滿足藍(lán)牙、語(yǔ)音提示、觸摸控制、指紋識(shí)別、邏輯管理等功能的需求，而英飛凌的方案只用了PSoC 6一顆芯片就實(shí)現(xiàn)了上述功能。該處理器采用Arm Cortex-M4和M0+雙核架構(gòu)，其中，M4核集成指紋識(shí)別的算法、進(jìn)行語(yǔ)音提醒真人發(fā)聲的語(yǔ)音處理；M0負(fù)責(zé)藍(lán)牙、觸摸、RFID刷卡和開門控制等邏輯控制。

門鎖智能化的一個(gè)路徑是聯(lián)網(wǎng)。PSoC 6內(nèi)置藍(lán)牙，可以與藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)連接后實(shí)現(xiàn)與云連接，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開門，或跟貓眼搭配實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪客的實(shí)時(shí)視頻，人臉識(shí)別開門等功能。在英飛凌展示的門鎖方案中，整合了貓眼門禁，采用了超低功耗的CYW43012無(wú)線芯片，該芯片集成5G跟2.4G雙頻段WiFi和藍(lán)牙，其中5G WiFi可以解決2.4G信道設(shè)備過(guò)多，影響實(shí)時(shí)圖象流傳輸?shù)膯?wèn)題。而由于使用了共存技術(shù)，WiFi和藍(lán)牙共用一根分時(shí)天線，因此在2.4G頻段WIFI和藍(lán)牙也不會(huì)互相影響。

在功耗方面，CYW43012是目前市面上功耗最低的雙頻段WiFi+藍(lán)牙的芯片。而由于PSoC 6最早是針對(duì)手表手環(huán)開發(fā)的芯片，所以功耗很低，展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)演示的這款門鎖兩年多沒(méi)有換電池。英飛凌工作人員稱，該方案推出后，整個(gè)門鎖市場(chǎng)電池待機(jī)壽命的要求被拔高了一個(gè)檔次。

門鎖涉及數(shù)據(jù)鏈路訪問(wèn)的安全機(jī)制，英飛凌提供了比較完善的從數(shù)據(jù)采集到傳輸，到密碼存儲(chǔ)，再到終端訪問(wèn)和授權(quán)的一整套硬件加密芯片方案，核心是安全芯片Trust M2系列，符合金融級(jí)數(shù)據(jù)加密規(guī)格，是目前所有數(shù)據(jù)加密里面的最高規(guī)格。