迎接雙碳挑戰(zhàn):電源解決方案綠色轉(zhuǎn)型

1 新技術(shù)積極應(yīng)對(duì)雙碳目標(biāo)

2020 年 9 月中國(guó)明確提出 2030 年“碳達(dá)峰”與 2060 年“碳中和”目標(biāo)，Power Integrations 作為聚焦電源和功率轉(zhuǎn)換的企業(yè)，在面對(duì)雙碳目標(biāo)時(shí)有著自己的思考和規(guī)劃。

Power Integrations市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁 Doug Bailey

為了減少二氧化碳排放，世界需要更有效地利用能源。這意味著需要使用更高效的功率變換系統(tǒng)。 Power Integrations 多年來(lái)保持著要作為高效功率變換領(lǐng)域的領(lǐng)軍者的核心理念，貫穿整個(gè)產(chǎn)品系列。Power Integrations 的 IC 產(chǎn)品可幫助充電器、家電和照明系統(tǒng)制造商滿足強(qiáng)制性和建議性的國(guó)際能耗標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，包括嚴(yán)格的中國(guó)市場(chǎng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí) Power Integrations 還在積極推進(jìn)汽車市場(chǎng)向電氣化的轉(zhuǎn)變，并為太陽(yáng)能和風(fēng)能行業(yè)提供創(chuàng)新的門極驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品。

身處化石燃料時(shí)代的末期，在整個(gè)社會(huì)尋找產(chǎn)生清潔能源和應(yīng)對(duì)全球變暖的方法時(shí)，Power Integrations 正在引領(lǐng)技術(shù)開(kāi)發(fā)，致力于提高能源生產(chǎn)、傳輸和消費(fèi)的效率。PI 推出的 EcoSmart 芯片作為電源的大腦，不僅提供產(chǎn)品運(yùn)行所需的電壓和電流，而且還智能地管理電源，即使在輕載下也能保持高效率。沒(méi)有負(fù)載時(shí)， EcoSmart 技術(shù)可有效關(guān)閉電源，使功率接近于零。迄今為止，據(jù)估計(jì)，EcoSmart 技術(shù)已節(jié)省近 1 500 億千瓦時(shí)的能源。

Power Integrations 的其他節(jié)能創(chuàng)新包括 FluxLink? 技術(shù)，該技術(shù)的運(yùn)用不僅能實(shí)現(xiàn)高性能的次級(jí)反饋控制，而且還具備通常只有初級(jí)反饋控制才具有的線路簡(jiǎn)單及元件數(shù)目少的優(yōu)勢(shì)。而高效的同步整流技術(shù)的應(yīng)用，可以保證整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)均提供極高的效率，并且具有極低空載功耗。這些器件可輕松符合所有全球能效法規(guī)并提高可靠性，因?yàn)樗鼈兛赏耆∪チ斯怦睢?/p>

2 新材料降低產(chǎn)品碳排放

對(duì)于當(dāng)下火熱的第三代半導(dǎo)體材料，Power Integrations 推出了獨(dú)特的氮化鎵技術(shù) PowiGaN?，能夠有效提升電源開(kāi)關(guān)的效率并減少能耗，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)氮化鎵開(kāi)關(guān)有助于將效率水平提高到 92% 以上，在許多情況下甚至更高，具體取決于應(yīng)用。

然而，Power Integrations 正在為氮化鎵 IC 開(kāi)發(fā) 80 多種不同的應(yīng)用，包括電動(dòng)自行車、電視機(jī)、家電、照明系統(tǒng)和電動(dòng)汽車。氮化鎵只是一種性能更佳的開(kāi)關(guān)， 所以應(yīng)用范圍非常廣泛。氮化鎵的另一個(gè)有趣應(yīng)用是在電網(wǎng)不穩(wěn)定的地區(qū)。由于具有更高的耐壓能力，氮化鎵器件對(duì)電網(wǎng)電壓中的尖峰和浪涌的耐受力更強(qiáng)。

2021 年 Power Integrations 推出的知名氮化鎵產(chǎn)品包括適用于智能手機(jī)和適配器的效率超過(guò) 95% 的 InnoSwitch4?-CZ 電源 IC，以及準(zhǔn)諧振離線反激式開(kāi)關(guān) IC Innoswitch3-PD，后者集成了 USB Type-C 和 USB-PD 控制器、750 V 氮化鎵開(kāi)關(guān)、同步整流和 FluxLink 反饋控制。目前，Power Integrations 將其大部分氮化鎵 IC 銷售到充電器和適配器市場(chǎng)，特別是 USB-PD 產(chǎn)品。根據(jù)國(guó)際分析機(jī)構(gòu) Yole Développement 的數(shù)據(jù)，Power Integrations 是氮化鎵 IC 的領(lǐng)先供應(yīng)商，充電器 / 適配器市場(chǎng)是最大的單一應(yīng)用。

同年，Power Integrations 還推出電動(dòng)汽車創(chuàng)新解決方案，大舉進(jìn)軍汽車市場(chǎng)。近日推出了一款新的汽車級(jí) InnoSwitch IC，即符合 AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn)的 InnoSwitch3- AQ，它使用 SiC 初級(jí)開(kāi)關(guān)來(lái)達(dá)到 1 700 V 的額定值。

Power Integrations 還針對(duì)大功率應(yīng)用推出了 SCALEiFlex LT 雙通道即插即用型門極驅(qū)動(dòng)器，該器件可將多個(gè)并聯(lián) Infineon EconoDUAL 模塊的性能提高 20%，使用戶可以從功率逆變器和變換器堆棧中節(jié)省每六個(gè)模塊中的一個(gè)。此外，這些驅(qū)動(dòng)器適配新能源發(fā)電和存儲(chǔ)應(yīng)用，可進(jìn)一步減少碳排放。

3 堅(jiān)持深耕電源解決方案

Power Integrations 銷售的是電源解決方案。在電動(dòng)汽車和氮化鎵方面也不例外。在提供最佳的解決方案時(shí)， Power Integrations 對(duì)技術(shù)沒(méi)有傾向性，無(wú)論是傳統(tǒng)的硅材料或者是新型第三代半導(dǎo)體材料氮化鎵、碳化硅，我們認(rèn)為哪種開(kāi)關(guān)技術(shù)最適合應(yīng)用，就用哪種開(kāi)關(guān)技術(shù)研發(fā) IC 產(chǎn)品。

我們知道，減少物料清單和電路板空間不僅能夠幫助工程師更加方便地設(shè)計(jì)電源系統(tǒng)，還能夠降低生產(chǎn)成本以及碳排放量。近期 Power Integrations 推出的兩款符合 AEC-Q100 標(biāo)準(zhǔn)、額定耐壓 1 700 V 的 InnoSwitch3- AQ IC，適合于 600 V 和 800 V 級(jí)別的純電池和燃料電池電動(dòng)乘用車、巴士和卡車。新器件使用碳化硅 (SiC) 開(kāi)關(guān)，代表了業(yè)界集成度最高、1 700 V 額定耐壓的汽車級(jí)開(kāi)關(guān)電源解決方案，具有加強(qiáng)絕緣功能，可將使用的元件數(shù)量減少多達(dá) 50%，并顯著節(jié)省電路板空間。 現(xiàn)在已有一些現(xiàn)成的設(shè)計(jì)，能從物料清單中節(jié)省 40 多個(gè)元件。

在未來(lái)幾年，Power Integrations 將面向電動(dòng)汽車 / 非電動(dòng)汽車領(lǐng)域推出更多基于碳化硅和氮化鎵的 IC。 Power Integrations 在綠色節(jié)能領(lǐng)域?qū)?huì)不斷帶來(lái)更加優(yōu)化的方案，助力行業(yè)綠色低碳發(fā)展。

（注：本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年第6期）