聚芯成源 | 高效电源管理和宽禁带半导体技术助力绿色能源产业

8月17日，在2022国际集成电路展览会暨研讨会（IIC）同期举办的高效电源管理及宽禁带半导体技术应用论坛上，十位演讲嘉宾围绕高效电源管理、电源应用、功率半导体、充电IC、碳化硅/氮化镓、电源管理系统(BMS)及测试、车载USB充电、新能源发展机遇等议题展开深入交流和探讨，共同助推绿色能源产业创新发展。DvZesmc

是德科技：利用电池的模型提取和仿真，优化和提升续航时间

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是德科技(中国)有限公司通用和电源产品市场经理饶骞表示，新能源发展机遇空前，特别是以电池为代表的储能设备市场需求激增。由此，清晰了解电池的功耗特性、续航能力，并对电池特性、分析和模拟融会贯通，这对实际的电源应用设计至关重要。DvZesmc

“是德科技会通过电池模型提取和功耗模型提取，来进行剩余电量测试；随后会通过两个方法来优化电池和负载——方法一是更换电池模型、测试剩余电量，方法二十改进功耗模型，测试剩余电量——最终达到延长电池续航时间的效果。”饶骞介绍称。DvZesmc

至于动力电池快速温升测试难题，是德科技提供从直流电源分析仪到APS，从微瓦带百千瓦，是准确评估功耗的手段。其中，APS可以解决最棘手的上电测试难题，包括构建无缝的电源和负载功能转换、大功率电源瞬变的仿真、对被测件进行正确的上/下电、提高测试系统吞吐量、表征浪涌电流等等。DvZesmc

捷捷微电：响应国家集结号，功率半导体是一条孤寂的路

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捷捷微电（上海）科技有限公司业务开发副总于玮诏回顾了新能源汽车的发展历程，并展望未来新能源汽车的终极形态。DvZesmc

“多少年后才会出现没有行驶距离限制的新能源汽车？我很难给出一个结论，但可能需要以下几点成为现实：①电池组的国家标准/国际标准；②认证电池包，方便在5至10分钟内更换；③电池技术：锂镍钴铝氧化物(NCA)、磷酸铁锂(LFP)；④超级快速充电站@≥800V；⑤300 ~400V的标准充电站进入单人住宅和公寓小区；⑥在商业建筑安装低成本的太阳能电池板；⑦安装从旧新能源汽车回收的经认证的锂电池组；⑧云充电由软件/物联网/AI协调；⑨低成本的通用发电手段：核聚变；⑩氢燃料电池(FCEV)。综合来看，我期待到2030年可以出现没有里程限制的新能源汽车。”于玮诏表示。DvZesmc

罗德与施瓦茨：功耗测试与电池仿真

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罗德与施瓦茨（中国）科技有限公司应用工程师邵竹元分享道，当下越来越多设备使用电池供电，其目标是增加连续工作时间、降低换电成本、解决难以换电的问题（如医疗设备）、环保问题等。DvZesmc

那么具体如何优化电池使用时间？邵竹元提出了四点，深度睡眠模式大幅提升电池使用时间；通常可以优化固件，提升电池使用时间；无线物联网设备的天线匹配问题会浪费能量；电池使用时间的优化也需要了解电池特性。DvZesmc

基于此，罗德与施瓦茨提供了NGL200、NGM200和NGU电源家族。它们的共同特点是：支持源端和吸收端、极低的纹波和噪声、快速负载恢复时间、6 ½位分辨率。NGM200和NGU的独有功能是高速数据采集、电池仿真、多量程、数字电压表输入；NGU的独有功能有四象限、电流优先模式、高电容模式、模拟调制输入。DvZesmc

PI：InnoSwitch系列IC为USB-C PD PPS充电器实现高功率密度和少元件数

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Power Integrations公司FAE工程师王晓戈分享了题为《InnoSwitch4-CZ和InnoSwitch3-PD IC产品系列：为USB-C PD PPS充电器实现最高的功率密度和最少的元件数》的精彩演讲。InnoSwitch系列IC于2014年推出，其出货量已经超过10亿颗。DvZesmc

Inno4-CZ次级控制器是精确控制3个开关的主脑：次级SR FET、初级开关和钳位开关。Inno4-CZ控制每个开关的导通和关断时序，确保在不同输入电压和负载条件下保持最高效率。当SR FET关断时，在Inno4要求初级侧开始开关之前，HSD引脚向ClampZero发送信号以导通钳位开关，从而确保电感中的所有能量都得以传输，然后导通初级开关。这将确保每个周期都有真正的零电压开关。DvZesmc

InnoSwitch3-PD是集成度较高的USB-C PD + PPS电源适配器解决方案，同时也是目前业界唯一的USB PD单芯片解决方案。它承袭InnoSwitch3系列一贯的卓越性能，效率极高、低空载功耗、完善的保护；同时显著简化BOM——非常适合要求具备超薄小巧外形的应用，易于大批量生产，单面PCB。DvZesmc

英诺赛科：氮化镓助力建设“绿色数据中心”

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英诺赛科产品开发部高级总监黄勇认为，数据中心新基建需要高效电源解决方案。预计2030年数据中心的耗电量将达3000TWhr，相当于全球能耗的10%。DvZesmc

另外，《数据中心白皮书(2022年)》中要求“高功率服务器研发部署加快，单位面积算力提升。部署高功率密度服务器是建设高密度数据中心的关键，具体优势为：一是高密度服务器电源和风扇以共享方式进行设计，位于同一机箱内的多台服务器节点可以共享电源和风扇；二是降低机体的重量和空间占用，提升数据中心单位面积算力；三是提升电源和散热系统的使用效率，降低数据中心运营成本。DvZesmc

“基于GaN开发下一代数据中心供电系统是大势所趋。”黄勇表示，“英诺赛科提供全链路GaN解决方案，涵盖AC-DC(PFC)、DC-DC(400V-48V)、DC-DC(48V-12V)、DC-DC(12V-1V)，实现更高的效率、更高功率密度、更高的动态响应。”DvZesmc

泰克科技：精准测试助力解决SiC、GaN电源的开发测试难题

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碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)这两种新器件正在推动电力电子行业发生重大变化，但同时也带给电源设计的诸多挑战。DvZesmc

泰克科技电源行业开发经理陈鑫磊将挑战总结如下：Vgs范围变窄，Vgsth阈值电压降低，误导通，过充过大，高dv/dt、高di/dt，短路耐量小，合理控制死区时间，Vds剧烈震荡，电路杂感控制，多管并联均流控制，短路保护，更高的驱动抗扰能力，Crosstalk串扰，驱动关断负压设置等等。DvZesmc

泰克的半导体解决方案从功率器件到测试报告，涵盖了六个板块：WAT/PCM、WLR/CP、KGD/DBC、单管、模块、老化。DvZesmc

富昌电子：聚芯成源，绿色Future

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从政策层面看，绿色能源行业成为国内经济发展的驱动力。2017年9月《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》；2021年7月《关于加快推动新型储能发展的指导意见》；预计2025年，绿色储能达30GW以上。其中，太阳能从2018年开始井喷式增长，近4年增加了近23倍，预估有千亿的市场规模；汽车充电桩在2021年已完成全国261.7万台的数量级，预计到2025年达到千亿市场规模，2035年将达到1.08万亿的市场规模。DvZesmc

对此，富昌电子绿色电源市场拓展经理周启全分享了富昌电子电源系统方案介绍。DvZesmc

富昌电子提供丰富的电源方案：基于第三代半导体数字控制大功率PFC设计方案、1KW太阳能充电器、1.5KW太阳能逆变器、USB充电模块（PD3.0）等等。不仅提供专业的技术支持，还提供整体方案的交钥匙设计。DvZesmc

值得一提的是，除了电源方案，富昌还提供电机控制、医疗健康、工业、汽车、照明等方案和服务，提供多维度的一站式解决方案。DvZesmc

必易微：多串锂电池的高精度监控器和保护器

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全球锂电池行业市场规模日益扩大，其中锂电电动自行车、储能电池、新建5G基站是三个热门应用。DvZesmc

深圳市必易微电子股份有限公司电源管理（DC/DC，BMS）总经理王轶介绍道，电池管理系统由电芯Cell、模拟前端AFE、电源管理DC-DC、通讯Communication、电量计MCU六个环节构成，应用范围广泛。其中，3串（及以下）锂离子电池多应用于无人机、扫地机等消费电子领域，18串（及以上）锂离子电池多应用于户外储能电源、基站储能系统等工业领域。DvZesmc

“介于3串和18串的应用需求，如电动工具、电动自行车/平衡车等，可以使用Kiwi电池保护和监控方案。”王轶表示。具体来看，KP62010、KP62030是3~18串锂电池的高精度监控和保护器，具有数字采集模块，增强MOS驱动，多重保护机制，高集成度、便于使用等特点。DvZesmc

NI：模块化平台助力从消费电子功耗到电动汽车的BMS测试

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NI汽车业务市场经理王法旭介绍称，NI的投资领域有四个：实验室标准化、电力电子、5G、工业工厂。其中，BMS是任何电动汽车的关键控制器之一，NI提供各种各样的解决方案，用于在生产车间测试BMS。DvZesmc

PXI是一个比固定功能的仪器更好的测试系统。它是为自动化而构建的。那么，什么才是更智能的测试系统呢?一种以灵活的软件和模块化硬件为中心的方法。这是一种为自动测试而设计的方法，从头开始，而不是用笨重的电缆引导，也不会被潜在的通信和低数据吞吐量所限制。相反，它允许我们的客户收集所有的数据，从而洞察，我们的客户需要做决定。这是一个由开发人员、合作伙伴、集成商和知识产权组成的不断扩大的、充满活力的生态系统。DvZesmc

南芯半导体：汽车产品助力车载USB充电和无线充电

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据上海南芯半导体科技股份有限公司黄陆建观察，目前手机厂商通过提高充电速率，来缓解用户的“续航焦虑”。而绝大部分汽车前装车载充电口，不支持大功率快充，只能支持BC1.2的CDP/DCP 10.5W，或者Type–C的5V/3A-15W，充电功率偏低，充电速度慢。DvZesmc

对此，南芯推出车载USB充电：65W USB Fast Charge for Automotive和15W-27W USB Fast Charge for Automotive。在车载无线充电，南芯的Wireless Tx Solution for Automotive同样出色。SC8101Q为DCDC芯片，负责把输入电压(12V)转换成充电电压(9V或5V)。SC5003Q无线充全桥芯片，负责无线充电变换。DvZesmc