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二氧化碳傳感器、能源和汽車應用的功率器件、智能門鎖的系統(tǒng)級方案......不久前，在2021深圳國際電子展期間，英飛凌展示了該公司多項技術在多元化應用中的亮點。在現(xiàn)場，英飛凌的工作人員向與非網(wǎng)詳細介紹了這些技術和產(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。傳感器內(nèi)部給出特定脈沖頻率和波長的紅外光，二氧化碳分子吸收光束后并在光聲效應下，信號被聲監(jiān)測器拾取，與光聲換能器（包括探測器、紅外光源和光學濾波器）集成在一塊PCB上。信號被聲監(jiān)測器拾取，轉(zhuǎn)換為電信號經(jīng)過處理后，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估套件，通過主板USB連接電腦，配合圖形化界面軟件，可以實時看到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)控場景，如空調(diào)的智能新風功能、可提醒開窗通風的智能音箱等。也適用于智慧農(nóng)業(yè)，如在大棚內(nèi)密閉的環(huán)境中實時監(jiān)測二氧化碳的濃度，提高植物生長效率?？梢詫⒃搨鞲衅餮b在燈具中，或裝在單獨的二氧化碳吸罐上。
據(jù)悉，目前國內(nèi)市場上，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。本次展會展示了HybridPACKTM系列的多個版本，實現(xiàn)了電壓及功率等級拓展性的最大化，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，雖然目前電動汽車采用硅器件居多，但SiC的使用已經(jīng)增長，很多知名的汽車廠商都已開始采用，包括國內(nèi)的廠商。在展臺現(xiàn)場，英飛凌展示了采用該公司功率器件技術的純電動車廠小鵬的一款車。
光伏逆變器功率模塊
在光伏領域，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拓撲太陽能發(fā)電站1.5 MW機組的1500V的模塊，通過組串式的ANPC拓撲——三個模塊組成一個逆變器——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，因為太陽能發(fā)電一般都在偏遠地區(qū)，如何把電以高性價比方式實現(xiàn)遠距離的輸送，是一個很關鍵的問題。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，針對這個應用，英飛凌設計了相關產(chǎn)品。
在用電側(cè)，英飛凌通過其客戶匯川的兩個伺服驅(qū)動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92KW的燃料電池系統(tǒng)，包含幾組電機，其驅(qū)動需要大功率模塊。
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行反應后輸出電。由于負載變化會造成輸出電壓不穩(wěn)，所以需要一個全功率的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力單元。純氫進入電池后，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，因此需要一個高速的空氣壓縮機，轉(zhuǎn)速達十萬轉(zhuǎn)以上，功率要30、35KW，非常復雜，需要高效的驅(qū)動。
這個環(huán)節(jié)還有一個過程，就是在反應過程當中沒有用完的氫，需要一個循環(huán)泵，把用不完的氫再送回到電池輸入口。由于氫和氧反應生成水，所以剩余的氫里面含水，且會結(jié)冰，堵塞循環(huán)泵，因此需要一個大功率破冰電機，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），需要通過水來冷卻，因此需要一個水泵，這里需要一個IGBT來驅(qū)動電機。
在上述電源、空氣壓縮機的DCDC轉(zhuǎn)換應用中，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部分的設計，SiC是唯一的方案。英飛凌工作人員表示，除了燃料電池內(nèi)部的幾個電機系統(tǒng)，氫在儲運過程需要氫泵進行壓縮，英飛凌提供氫泵電機驅(qū)動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，相關政策也到位，預計市場發(fā)展會加快，主要增量前景將來自卡車。
單芯片智能門鎖方案
英飛凌展示的這套超級單芯片門鎖方案已經(jīng)推出市場一段時間了，其主要特點是高集成度、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滿足藍牙、語音提示、觸摸控制、指紋識別、邏輯管理等功能的需求，而英飛凌的方案只用了PSoC 6一顆芯片就實現(xiàn)了上述功能。該處理器采用Arm Cortex-M4和M0+雙核架構，其中，M4核集成指紋識別的算法、進行語音提醒真人發(fā)聲的語音處理；M0負責藍牙、觸摸、RFID刷卡和開門控制等邏輯控制。
門鎖智能化的一個路徑是聯(lián)網(wǎng)。PSoC 6內(nèi)置藍牙，可以與藍牙網(wǎng)關連接后實現(xiàn)與云連接，可以實現(xiàn)遠程開門，或跟貓眼搭配實現(xiàn)遠程訪客的實時視頻，人臉識別開門等功能。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無線芯片，該芯片集成5G跟2.4G雙頻段WiFi和藍牙，其中5G WiFi可以解決2.4G信道設備過多，影響實時圖象流傳輸?shù)膯栴}。而由于使用了共存技術，WiFi和藍牙共用一根分時天線，因此在2.4G頻段WIFI和藍牙也不會互相影響。
在功耗方面，CYW43012是目前市面上功耗最低的雙頻段WiFi+藍牙的芯片。而由于PSoC 6最早是針對手表手環(huán)開發(fā)的芯片，所以功耗很低，展會現(xiàn)場演示的這款門鎖兩年多沒有換電池。英飛凌工作人員稱，該方案推出后，整個門鎖市場電池待機壽命的要求被拔高了一個檔次。
門鎖涉及數(shù)據(jù)鏈路訪問的安全機制，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，再到終端訪問和授權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。
