英飞凌和 Amber 联手在硅架构中实现电力数字控制

英飞凌科技和 Amber 宣布合作，将看到 Amber 的硅架构电力数字控制技术商业化。主要应用与Amber 的专利技术有关，例如用于智能断路器、调光器的 AC/DC Enabler 和 AC Switch，以及英飞凌产品套件的新解决方案。Amber 首席执行官 Thar Casey 和英飞凌科技开关电源高级总监 Steve Bakos 在接受 EEWeb 独家采访时讨论了此次合作的商业和技术方面，双方将围绕数字电力控制市场与嵌入式智力。

“我们的目标是利用固态技术并超越机电系统——笨重的电解电容器、磁性元件、变压器和其他当今标准的无源元件，”Casey 说。“事实证明，英飞凌及其 CoolMOS 功率 MOSFET 技术能够胜任这项任务。我们的联盟旨在将所有住宅和商业建筑中的每个电气端点转变为具有嵌入式智能的现代硅架构。我们的技术组合和客户群，以及英飞凌作为工业电源控制及其他领域最大的硅供应商之一的技术组合和客户群，为我们双方提供了强大的固态电气化机会。我们现在的目标是扰乱市场，在建筑电网的每个部分集成基于硅的现代智能，例如调光开关和断路器。我们也在为我们的技术寻找一条创新的道路，并致力于将英飞凌的技术与一些面向市场的新解决方案相结合。”

Bakos 指出，Amber 的创新技术与英飞凌的技术相结合，是解锁这一市场的非常好的搭配。“我们认为住宅开关、插座和断路器市场潜力巨大，随时可能被颠覆，”他说。“我们已经研究了 Amber 的技术，我们相信，我们可以一起帮助他们推动这一转变，不仅是我们的 MOSFET，还有我们的微控制器、安全 IC 和传感器，可以帮助为这些应用带来智能。我认为这是一个巨大的机会，我对此感到非常兴奋。”

Amber 技术和 e-CoolMOS

电力数字控制的突破允许在建筑物中引入可升级的固件和机器学习嵌入式算法。带有电子元件和硅芯片的固态架构使得这一突破得以充分实现，使软件智能可以直接融入电气产品、电气基础设施，从而融入建筑结构。

Amber 通过其获得专利的 Amber AC/DC Enabler 和 Amber AC Switch 提供固态数字电力控制。AC/DC Enabler 是一种用于 AC/DC 转换的新型拓扑结构，不需要磁性元件或高压电解电容器，并且能够产生高达 5 W 功率的稳压低噪声 DC 输出。

Amber AC Switch 是一款数字电源管理无弧开关，可消除笨重的继电器和 TRIAC 调光器。它也是一种双掷固态线路干扰断路器，用于接地故障检测断路器和电弧故障断路器。它采用 Infineon 的微控制器和 MOSFET 构建，采用专有且坚固的架构配置，可完全保护免受电感、短路、电容过流、浪涌和过热条件的影响。

图 1：智能断路器（来源：Amber）

图 2：Amber AC/DC Enabler（来源：Amber）

“这些产品的应用环境可能非常困难，你不能失败；硅解决方案必须提供比现有解决方案更好的可靠性，”Bakos 说。“今天，Amber 正在使用专为此类应用开发的 CoolMOS 7 超级结 MOSFET [S7] 技术。与之前的 CoolMOS 系列相比，英飞凌的 CoolMOS 7 超级结 MOSFET 技术在静态开关应用的整个负载范围内提供了效率优势。功率 MOSFET 的静态开关应用是功率 MOSFET 在低频下开关的应用，从每分钟几个周期到低千赫兹范围。在这些应用中，MOSFET 的开关功率损耗不太受关注，并且 MOSFET 的电气特性的重点放在低传导损耗和稳健性上。展望未来，我们将着眼于如何为该应用进一步优化 MOSFET 和碳化硅性能。这包括这些类型应用的可靠性、封装和成本优化。”

S7 系列高压超级结 MOSFET 通过将 22-mΩ 芯片独特地装入创新的小型 TO 无引线 SMD 封装中，为功率密度树立了新的标杆。它非常适合以低频开关 MOSFET 的应用，例如有源桥式整流、逆变器级、浪涌继电器、PLC、功率固态继电器和固态断路器。对于固态继电器和固态断路器设计，英飞凌的 CoolMOS S7 MOSFET 与 CoolMOS 系列的其他超结 MOSFET、IGBT、OptiMOS 低压和中压 MOSFET、电流隔离栅极驱动器和光伏隔离器相辅相成.

图 3：CoolMOS S7 解决方案（来源：英飞凌）

图 4：智能固态断路器（来源：英飞凌）

“我们为直流应用、负载开关应用等量身定制了 MOSFET，”Bakos 说。“我们将继续研究此应用程序，以优化此类 DC 应用程序的性能。断路器空间是一个挑战，因为它是一个恶劣的电气环境，但 Amber 的架构通过主动感知和减轻浪涌和感应负载尖峰等事件来驯服这种环境，以免它们引起问题，这与传统的开关和断路器不同，它们的设计只是为了尝试在这些事件中幸存下来。为了实现这一点，Amber 的解决方案采用了最近 Cypress Semiconductor 收购的 PSoC 微控制器形式的一些智能，但这需要稳压直流电源，并且所有这些都需要外部磁性元件和电容器。挑战在于，在断路器、电灯开关或电源插座盒的极小、固定尺寸中，没有空间容纳这些额外的组件。这就是 Amber 的 Enabler IP 发挥作用的地方。它以非常小的和经济的占位面积提供稳压直流电源，无需笨重的磁性元件或电容器，为传感器和无线通信等其他功能腾出空间并提供直流电源。通过使能器、PSoC 和 FET 实现单片 IC 的目标在理论上可能是可行的，但实际上并不可行。但这并不排除将这个解决方案放在一个包中。我们将与 Amber 密切合作，利用我们广泛的封装专业知识来找出分区和封装此解决方案的最佳方法，使其体积小但热效率高。我们期待与 Amber 合作，帮助将这些解决方案变为现实，并帮助改变住宅用电格局。”

Amber-英飞凌合作伙伴关系

Casey 和 Bakos 指出，从今年开始，合作包括两个主要目标。第一个将专注于升级特定产品类别的电源管理架构，例如智能开关、标准调光器、插座等，采用 Amber 和英飞凌的硅基解决方案。所有相关应用都将受益于小尺寸的智能和动态电源管理。第二个目标将探索 Amber 的一些专有架构与英飞凌的产品路线图的集成，以在新市场的新解决方案方面创造机会。

Amber 和英飞凌都预见到了此次合作的许多机会。Bakos 指出，Amber 的架构与英飞凌的许多电源控制和计算解决方案产品相匹配。用固态技术替代基于机械的组件已引起英飞凌的充分关注。Amber 的解决方案通过替换传统笨重且昂贵的磁性和机械部件，降低了成本和空间，这是开关和电气盒的主要因素。

“制造开关和插座等产品的公司的思维方式几十年来一直是机电式的，或者更确切地说是一个多世纪以来，”凯西说。“但是，在过去的五年中，这种心态正在发生一些变化。当你手里有一台电脑或一部手机，你可以用它做任何事情，但同时你还在家里使用机电技术，比如插座和开关，那么就出了问题。能源也是如此：你必须知道你花了多少钱以及在哪里浪费了它。这就是固态的意义所在，这就是智能的意义所在。当你拥有一个拥有各种传感器和算法的完整基地时，你就会意识到周围的环境；你知道你的能量、能量管理和控制。Ul 和 IEC 越来越意识到固态开关。他们认识到这是下一步。在美国，我们有 UL 489，它是固态断路器的规范。然后在欧洲和世界其他地区，IEC 刚刚发布了他们的 2025 年固态断路器草案。所以这仍然需要时间，我认为现在，我们将通过这种合作创造强大的牵引力为市场。”

“毫无疑问，这是一个新兴和不断发展的市场，”巴科斯说。“将会有创新，将会有与我们的客户一起发现和学习的东西，我们将继续创新和塑造我们的技术以实现这些应用。这将需要一些时间，但我们相信，与此同时，在改进标准开关或断路器的功能方面存在巨大的机会。”

Amber 在调查市场后指出，光开关调光解决方案是一个问题。“这将是我们的直接关注点：质量更好、价格更实惠的调光器，尺寸更流线型，可以装在盒子里，使用 MOSFET 技术，而不是像 TRIAC 那样的任何旧技术，”Casey 说。“整个设备将通过智能和能源监控与计量连接到房屋。”

Bakos 评论说，除了 MOSFET，英飞凌的一系列技术组合（包括传感器和麦克风）都可用于使架构真正智能化。“Amber 的解决方案通过我们的微型固态传感技术为应用程序腾出了空间，并提供了安全性，使系统不会被黑客入侵，”他说。

英飞凌和 Amber 坚信这一重要合作将在多个方面产生实际影响。CoolMOS 是起点，但其他半导体解决方案将包括 Amber 的技术。　　

      审核编辑：彭静