在住宅、商業(yè)、校園甚至電網(wǎng)級別進(jìn)行更大規(guī)模的儲(chǔ)能是一項(xiàng)挑戰(zhàn),沒有明確的最佳解決方案。選項(xiàng)包括電化學(xué)(電池)、勢能(升高的水或重量)、氫(通過燃料電池)、相變材料(熔鹽)和機(jī)械功(在巨大的水箱或洞穴中壓縮/減壓空氣)幾種可能性。
無論如何,在衰落一個(gè)世紀(jì)后,電池又開始受到重視。這一趨勢是在巨額投資的推動(dòng)下進(jìn)行的,研究不僅在電動(dòng)汽車領(lǐng)域展開,還在手機(jī)或游戲機(jī)等其他重要領(lǐng)域展開。這些蓄能器正在沿著不可思議的道路前進(jìn)。
隨著我們在日常生活中更多地轉(zhuǎn)向使用無線產(chǎn)品,電力電子研究同時(shí)也在為電動(dòng)汽車 (EV) 等事物發(fā)展無線充電的新趨勢。許多國家現(xiàn)在正在實(shí)施燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)并推動(dòng)以電動(dòng)汽車取代汽油車的舉措;因此,汽車制造商現(xiàn)在非常關(guān)注電動(dòng)汽車的開發(fā)。雖然鋰離子電池和超級電容器等技術(shù)進(jìn)步大有希望,但更平穩(wěn)地向電動(dòng)汽車過渡的主要要求是基礎(chǔ)設(shè)施和合適的快速充電系統(tǒng)的可用性。
眾所周知,隨著汽車智能化和網(wǎng)聯(lián)化的演進(jìn),汽車上配裝的芯片數(shù)量和種類越來越多,但芯片產(chǎn)能并沒有及時(shí)跟上,且工業(yè)電源應(yīng)用、消費(fèi)電子、電力、通信及其他領(lǐng)域?qū)τ诎雽?dǎo)體產(chǎn)品也存在著巨大的需求。更何況,在去年疫情暴發(fā)后,大量汽車組裝廠關(guān)閉,很多車企也誤判了車市復(fù)蘇的速度以及對芯片的需求,導(dǎo)致大量芯片資源向筆記本電腦、智能手機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品傾斜。再加上車規(guī)級芯片的技術(shù)門檻相對較高,生產(chǎn)周期也較長,不可能像口罩等防疫物資一樣快速投產(chǎn)。
在許多較大的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,通常有多種可能性和方法來提供基本電源。例如,在電力與碳?xì)浠衔镏g可能存在基本選擇,然后是更多細(xì)節(jié):清除和收獲、太陽能、風(fēng)能、天然氣、丙烷、甲烷、壓縮空氣……這是一個(gè)很長的清單。然而,假設(shè)傳統(tǒng)上使用的電源是正確的也是正常的,尤其是當(dāng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對這種方法有一定的經(jīng)驗(yàn)時(shí)。
無論是運(yùn)行可穿戴設(shè)備還是為電動(dòng)汽車供電,電池壽命都是讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)師(和消費(fèi)者)夜不能寐的問題。與電子行業(yè)的所有可比進(jìn)步相比,電池技術(shù)的創(chuàng)新非常緩慢。 在智能手機(jī)業(yè)務(wù)中,設(shè)計(jì)工程師花費(fèi)大量時(shí)間和資源來嘗試改進(jìn)電池管理系統(tǒng) (BMS)。在電池業(yè)務(wù)中,即使是微小的改進(jìn),研究人員也會(huì)不斷地大驚小怪和調(diào)整。
關(guān)于研究大腦的故事也是一個(gè)關(guān)于為此設(shè)計(jì)技術(shù)的故事。過去幾十年最成功的神經(jīng)科學(xué)設(shè)備之一是神經(jīng)探針或微小的針狀大腦植入物,它們可以從單個(gè)神經(jīng)元接收信號(hào)。記錄大腦活動(dòng)提供了一個(gè)獨(dú)特的視角,以了解神經(jīng)元如何在復(fù)雜的電路中進(jìn)行交流以處理信息和控制行為。最終需要大規(guī)模的錄音來了解大腦的工作原理并開發(fā)更先進(jìn)的腦機(jī)接口。
主導(dǎo)電動(dòng)汽車市場的競爭取決于電池技術(shù)和改進(jìn)的充電基礎(chǔ)設(shè)施,以及標(biāo)價(jià)、軟件更新和造型。正因如此,中國企業(yè)紛紛投入巨資,匹配并超越特斯拉行業(yè)領(lǐng)先的電池技術(shù)和制造能力。 特斯拉是否正在努力實(shí)現(xiàn)每千瓦時(shí) 100 美元的電池組成本?
許多年前,我參與了一個(gè)項(xiàng)目,在該項(xiàng)目中,主直流電源(一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的開放式框架單元)需要以大約 20 A 的電流向機(jī)箱相對偏遠(yuǎn)的部分提供 5 V 電壓。由于用作電源路徑一部分的 PC 板中的 IR 壓降引起的問題(軌道太薄,使用 1 盎司銅而不是 2 盎司),負(fù)載電壓僅為 4.5 V 左右,而規(guī)范稱為對于 5 V ±200 mV。結(jié)果,設(shè)計(jì)的性能不穩(wěn)定且不一致,尤其是在啟動(dòng)時(shí)。
國際固態(tài)電路會(huì)議 ( ISSCC ) 是對 CMOS 晶體管縮放的慶?;顒?dòng)。但在他的 ISSCC 全體會(huì)議上,TI 的首席技術(shù)官 Ahmad Bahai 要求采取不同的觀點(diǎn)。他沒有計(jì)算我們可以在微米級 CMOS 中渲染的晶體管數(shù)量,而是描述了一系列因素,包括巧妙的設(shè)計(jì)和專門的封裝。
PCIM Europe 2022 以一系列有趣的行業(yè)突破拉開帷幕,其中包括英飛凌最新的SiC MOSFET 產(chǎn)品組合。這種新型 SiC MOSFET 芯片基于英飛凌最近發(fā)布的先進(jìn) M1H SiC MOSFET 技術(shù)。最近的進(jìn)步實(shí)現(xiàn)了更大的柵極電壓窗口,從而提高了芯片導(dǎo)通電阻。
Ansys 是一家專門從事結(jié)構(gòu)、流體動(dòng)力學(xué)、電磁和多物理工程仿真的公司,最近與 Electro Magnetic Applications, Inc. (EMA) 合作推出了其 EMA3D Charge 軟件。EMA3D Charge 是一款模擬軟件,可改進(jìn)從太空探索到汽車和消費(fèi)電子產(chǎn)品等應(yīng)用的設(shè)計(jì)和安全性。
本文分析了高性能肖特基勢壘二極管和 D 型 HEMT 在基于 p-GaN HEMT 的 200-V GaN-on-SOI 智能功率 IC 平臺(tái)上的成功協(xié)同集成。這些組件的添加使芯片設(shè)計(jì)具有擴(kuò)展的功能和更高的性能,使單片集成 GaN 功率 IC 更進(jìn)一步。這一成就為更小、更高效的DC/DC 轉(zhuǎn)換器和 PoL 轉(zhuǎn)換器 鋪平了道路。
在 2021 年國際電子器件會(huì)議 (IEEE IEDM 2021) 上,世界領(lǐng)先的納米電子和數(shù)字技術(shù)研究和創(chuàng)新中心 imec 展示了高-性能肖特基勢壘二極管和耗盡型 HEMT 在基于 p-GaN HEMT 的 200 V GaN-on-SOI 智能功率集成電路 (IC) 平臺(tái)上開發(fā),該平臺(tái)在 200 mm 襯底上開發(fā)。添加這些組件可以設(shè)計(jì)具有擴(kuò)展功能的芯片并提高性能,從而使單片集成 GaN 功率 IC 更進(jìn)一步。這一成就為更小、更高效的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器和負(fù)載點(diǎn)轉(zhuǎn)換器鋪平了道路。
Qorvo 擴(kuò)展了其 1200V 產(chǎn)品系列,并將其第 4 代SiC FET技術(shù)擴(kuò)展到更高電壓的應(yīng)用。 新型 UF4C/SC 系列 1200V 第 4 代 SiC FET 非常適合EV車載充電器、工業(yè)電池充電器、工業(yè)電源、DC/DC太陽能逆變器、焊機(jī)、不間斷電源和感應(yīng)加熱應(yīng)用。