Обзор конференции и выставки силовой электроники APEC-2012

На 27-й конференции-выставке APEC, прошедшей в феврале в США, были продемонстрированы новейшие прикладные решения силовой электроники, последние достижения в области цифрового управления питанием и прорывные технологии.

Конференция и выставка прикладных технологий силовой электроники APEC (Applied Power Electronics Technology Conference and Exhibition) состояла из нескольких основных частей: пленарных выступлений, профессиональных образовательных семинаров, технических семинаров, промышленных секций, дискуссий, выставки и презентаций.

Пленарная часть

Эту часть APEC открыл доклад д-ра Фред Ли (Fred Lee), посвященный контролю токового режима и моделированию. За ним выступил д-р Кевин Ильчишин (Kevin Ilcisin), рассказавший о проблемах и возможностях средств измерения для систем энергетики. Джон Оник (John Oenick) остановился на проблемах разработки приводов с электрической тягой для транспорта с тяжелой нагрузкой. Дэн Кинцер (Dan Kinzer) выступил с докладом об экономии ископаемого топлива за счет методов силовой электроники. Бабак Фахими (Babak Fahimi) рассказал об отказоустойчивых и эффективных технологиях электроприводов для электромобилей. Пленарную часть завершил обзор силовой электроники для энергетики д-ра Влатко Влатковича.

Фред Ли (Fred Lee), заслуженный профессор, университет Virginia Tech
Кевин Ильчишин (Kevin Ilcisin), вице-президент, технический директор, Tektronix
Джон Оник (John Oenick), директор отдела Power Electronics, Phoenix International
Дэн Кинцер (Dan Kinzer), главный директор по технологиям и ст. вице-президент, Fairchild Semiconductor
Бабак Фахими (Babak Fahimi), проф. электротехники, Университет Техаса
Vlatko Vlatkovic (Влатко Влаткович), генеральный директор, GE Converteam

Немного истории

Точкой отсчета исследований, посвященных цифровым методам контроля и управления преобразователями постоянного тока, принято считать конференцию PESC 1977. Алгоритм цифрового управления был аппаратно реализован в 1985 г. В конце 1990-х гг. компания Texas Instruments создала цифровой сигнальный процессор C2000 для первого источника бесперебойного питания с цифровым управлением. В дальнейшем были разработаны контроллеры и топологии, позволившие упростить переход от аналоговых схем к цифровым. В 2006 г. компания Ericsson Power Modules приступила к разработке энергосберегающих решений.

Следующий большой скачок произошел в 2009 г., когда производители источников питания стали интегрировать в изделия высокоэффективные блоки цифрового управления с адаптивными возможностями в зависимости от нагрузки, т.е. те функции, которые аналоговые решения не обеспечивали.

В 2012 г. на выставке APEC можно было убедиться в том, насколько распространенной стала технология цифрового управления питанием на примерах того, что продемонстрировали поставщики данной продукции.

Выставка новинок

Компания Infineon Technologies представила на APEC новые семейства MOSFET-транзисторов OptiMOS на 40 и 60 В. Эти устройства предназначены для синхронного выпрямления в импульсных источниках питания для серверов и настольных ПК. Кроме того, их можно использовать в широком ряду промышленных систем для управления приводом, солнечных микроинверторах и DC/DC-преобразователях. Новые устройства семейства OptiMOS обеспечивают высокую эффективность и плотность энергии при минимально возможном значении R_DS(on).

MOSFET-транзисторы OptiMOS на 40 и 60 В от Infineon Technologies

Компании Danfoss Silicon Power и SBE продемонстрировали самые последние результаты совместной разработки новых монолитных решений конденсатор/шинная структура/IGBT, предназначенных для транспортных средств и других ответственных применений.

Пленочные конденсаторы компании SBE имеют высококачественные характеристики и применяются в электронных системах электромобилей, инверторах и т.д. Модульная топология дросселей SBE способствует повышению производительности и теплового КПД, уменьшению веса и размеров корпусов, а также снижению стоимости всей системы.

Компания STMicroelectronics заявила о том, что такие блоки питания как адаптеры для ноутбуков, источники питания для ПК и ПРА для светодиодных систем освещения станут более эффективными, экономичными, надежными и бесшумными благодаря новому контроллеру.

Контроллер L6699D, предназначенный для резонансных LLC-преобразователей напряжения, первое устройство своего типа, в котором обеспечена антиемкостная защита, автоматическая настройка мертвого времени и безопасный запуск. Эти функции существенно уменьшают нагрузку на соответствующие силовые компоненты, а также оптимизируют отключение при нулевом напряжении, повышая энергоэффективность источников питания с полной нагрузкой. Контроллер L6699D используется вместе с двумя компонентами – контроллером ККМ L6563H и драйвером синхронного выпрямителя SRK2000, образуя полное решение по управлению приложениями средней и высокой мощности.

Компания Texas Instruments представила конфигурируемый цифровой контроллер с высокой степенью интеграции для управления энергопотреблением, предназначенный для источников питания AC/DC и DC/DC. Контроллер UCD3138 позволит увеличить удельную мощность и надежность широкого ряда цепей источников питания для серверов, выпрямителей и мощных DC/DC-модулей.

Функции цифрового управления UCD3138 расширяют возможности проектирования силовых систем, позволяя в т.ч. повторно использовать аппаратные решения на других платформах, изменять рабочие характеристики и параметры управления в соответствии с конкретным приложением. В состав контроллера UCD3138 в корпусе размерами 6 × 6 мм входит 32-разрядный микропроцессор, быстродействующие и высокоточные преобразователи данных, несколько программируемых аппаратных контуров управления и интерфейс связи.

Контроллеры UCD3138 от Texas Instruments

Компания Vicor представила новый изолированный DC/DC-преобразователь Picor Cool-Power PI3106с выходной мощностью 50 Вт. Это устройство, обеспечивающее очень высокую плотность энергии (334 Вт/куб.см), выполнено в SMT-корпусе размерами 0,87 × 0,65 × 0,265 дюймов. Форм-фактор этого стабилизированного DC/DC-преобразователя напряжения с гальваническим разделением входных и выходных цепей составляет менее половины 1/16 brick. Модуль предназначен для построения очень компактных промышленных источников питания с жесткими требованиями к удельной энергии. Максимальный КПД преобразователя равен 88,5%.

В преобразователе Cool-Power PI3106 используется усовершенствованная ZVS-архитектура и блок управления, а также новые планарные магнитные элементы. Это полное решение с высокой плотностью сборки упрощает оптимизацию топологии платы, позволяет использовать ряд самых передовых технологий проектирования и защищает компоненты цепей от механического воздействия и вредных факторов окружающей среды.

Компания Infineon Technologies в рамках сотрудничества с Fairchild Semiconductor продемонстрировала корпуса для MOSFET-транзисторов обеих компаний. Корпус PowerStage размерами 5×6 мм выполнен по бессвинцовой SMD-технологии. Такие малые размеры корпуса сокращают занимаемую площадь на 85%.

Компания International Rectifier представила универсальное семейство цифровых ШИМ-контроллеров CHiL очень малого размера. Они обеспечивают высокую эффективность в ряде приложений для серверов, настольных ПК и других вычислительных систем. Шесть новых устройств IR отвечают спецификациям VR12/VR12.5 компании Intel и SVI1/SVI2 компании AMD и поддерживают конфигурацию от 1 до 8 фаз.

Приборы CHiL 3-го поколения имеют расширенные алгоритмы PID-масштабирования и балансировку тока фазы. Архитектура контроллеров отличается стойкостью к выбросам тока. ШИМ-контроллеры позволяют на 30% уменьшить рабочий ток, повысив эффективность преобразования при малых нагрузках. Для защиты дорогостоящего оборудования приборы имеют функцию ограничения по току, контроля ширины импульса и функцию детектирования ошибки разбаланса или отсутствия фазы.

Новые контроллеры имеют встроенную микросхему IR3598 для управления двумя фазами от каждого ШИМ-выхода. Напряжение питания устройств составляет 12, 5 и 3,3 В без последовательного подключения.

Контроллеры CHiL, выпускаемые в корпусах QFN с шагом выводов 0,4 мм, могут стать альтернативным решением благодаря компактному дизайну и высокой плотности монтажа.

семейство цифровых ШИМ-контроллеров CHiL от International Rectifier

Компания Alpha and Omega Semiconductor анонсировала флагманские приборы AON6270 и AON6280, пополнив ими новую номенклатуру решений AlphaMOS на 75 и 80 В. AON6270 и AON6280 предназначены для таких высокоэффективных приложений как синхронное выпрямление в DC/DC- и AС/DС-преобразователях, промышленные DC/DC-преобразователи, POL-модули, электроприводы, ИБП и системы промышленной автоматизации.

Новые приборы позволяют увеличить эффективность за счет меньших потерь на проводимость и переключение, а также обеспечивают лучший показатель R_DS₍_ON) по сравнению с устройствами от ведущих производителей отрасли. AON6270 и AON6280 выполнены в компактных экологичных корпусах DFN размерами 5×6 мм.

Компания NXP Semiconductors представила GreenChipSPR TEA1716 для импульсных источников питания – первую в отрасли микросхему, сочетающую в себе контроллер ККМ и резонансный LLC-контроллер. Эта микросхема обеспечивает очень малое энергопотребление в дежурном режиме при низкой нагрузке и соответствует требованиям директивы EU Ecodesign, которая вступит в силу в 2013 г. Кроме того, компания анонсировала несколько экономичных ИС для интеллектуального управления питанием обратноходовых преобразователей: GreenChip SPF TEA1731 в миниатюрных корпусах и новые дополнения к семейству TEA172x, которые также имеют отличные рабочие характеристики в отсутствие нагрузки.

Компания представила новую ИС TEA1792 управления питанием синхронного выпрямителя. Новые ИС GreenChip позволяют создавать компактные решения для зарядных устройств, адаптеров и источников питания смартфонов и мультимедийных планшетов, а также бытовой техники, систем интеллектуального освещения и умных счетчиков.

Компания Intersil продемонстрировала контроллер ZL6105 с автоматической компенсацией и цифровым преобразователем ZL9117M, а также новое дополнение к программному обеспечению Power Navigator с заказной настройкой компенсации для ZL9117M.

Analog Devices продемонстрировала цифровые преобразователи с интерфейсом PMBus – однофазный ADP1047 и двухфазный ADP1048 с графическими интерфейсом пользователя.

Эти цифровые контроллеры с ККМ измеряют мощность сигнала переменного тока с очень высокой точностью. Как и в однофазном контроллере ADP1047, в двухфазном контроллере ADP1048 (с чередованием каналов во времени) для уменьшения гармонических искажений применяются стандартные методы ККМ в режиме непрерывной проводимости.

ADP1048 может быть сконфигурирован для работы с чередованием каналов во времени, что уменьшает размер дросселя и заменяет выпрямитель переменного тока. В результате увеличивается эффективность в безмостовых схемах повышающих преобразователей напряжения. Все сигналы преобразуются внутри контроллера в цифровую форму, а интерфейс, совместимый с PMBus, позволяет осуществлять регулировку параметров и считывать информацию, в т.ч. точные результаты измерений напряжения, тока и мощности входного сигнала. Контроллер ADP1048 позволяет разработчикам настраивать проекты в режиме реального времени и оптимизировать КПД преобразования на системном уровне.

Семинары и дискуссии

На выставке прошли и технические семинары, разделенные на соответствующие секции:

Применение DC/DC-преобразователей
Аккумуляция солнечной энергии
Управление инверторами
Кремниевые устройства
Моделирование и управление выпрямителей и инверторов
Подключенные к сетям инверторы в системах с возобновляемой энергией
AC/DC-преобразователи

В рамках мероприятия APEC состоялись следующие дискуссии:

«Силовая электроника в интеллектуальных энергосетях и «зеленых» технологиях: несомненная польза или пустая трата денег?»
«Будущее R&D»
«Солнечные микроинверторы»

Нынешняя 27-я конференция-выставка APEC продемонстрировала дальнейшее широкое распространение и совершенствование цифровых технологий в источниках питания. Судя по тематике секций и новинкам изделий, все большее внимание производителей и разработчиков силовой электроники уделяется не только энергосберегающим технологиям и новым рынкам планшетных ПК и смартфонов, но и, в частности, приложениям солнечной энергетики.

Источники: EE Times, APEC и PowerPulse

Оставьте отзывОтмена