《電子技術(shù)應(yīng)用》
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工業(yè)峰會(huì)2024激發(fā)創(chuàng)新,推動(dòng)智能能源技術(shù)發(fā)展

2024-11-19
來(lái)源:意法半導(dǎo)體博客

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  工業(yè)峰會(huì)2024 于2024年10月29日在中國(guó)深圳圓滿落幕,,大會(huì)展出了150多個(gè)應(yīng)用解決方案,,舉辦了28場(chǎng)關(guān)于電機(jī)控制,、電源和能源、自動(dòng)化的會(huì)議,,并展示了ST的技術(shù)產(chǎn)品,。針對(duì)那些無(wú)法親臨峰會(huì)現(xiàn)場(chǎng)的人,ST還組織了40多場(chǎng)獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)直播,以觸達(dá)更廣泛的觀眾,,使更多的人能夠觀看峰會(huì),。正如與會(huì)者將看到的那樣,因?yàn)楸緦梅鍟?huì)聚焦智能能源,,ST必須讓工業(yè)峰會(huì)2024觸達(dá)更多的工程師和決策者,。氣候變化對(duì)電力電子產(chǎn)品提出更高的能效要求,同時(shí),,數(shù)據(jù)中心,、可再生能源,以及供暖和制冷的新消費(fèi)趨勢(shì)也需要?jiǎng)?chuàng)新技術(shù),。

  暖通空調(diào)參考設(shè)計(jì)

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  藍(lán)天白云下的工業(yè)建筑屋頂上的空調(diào)機(jī)組(HVAC)

  10 kW大功率HVAC(空調(diào),、熱泵和數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng))參考設(shè)計(jì)是2024年工業(yè)峰會(huì)上最令人印象深刻的演示之一,這個(gè)方案只用一個(gè)微控制器驅(qū)動(dòng)三相Vienna PFC(功率因數(shù)校正器)和壓縮機(jī)BLDC電機(jī),,過(guò)去,,每個(gè)部分都要用一個(gè)MCU。因此,,這種更高效的系統(tǒng)提供了更大的控制穩(wěn)定性,,并有助于顯著減少物料成本。

  STM32G4 負(fù)責(zé)運(yùn)行電機(jī)控制和數(shù)字電源二合一固件庫(kù),,盡管要執(zhí)行的任務(wù)很多,,但CPU負(fù)載率僅60%左右,其中,,數(shù)學(xué)協(xié)處理器和數(shù)據(jù)管理架構(gòu)功能起了很大的作用,。這塊板子還具有其他功能,例如,,支持KNX總線和預(yù)測(cè)性維護(hù)應(yīng)用,。簡(jiǎn)而言之,ST展示的是一個(gè)能夠加快項(xiàng)目開發(fā)的功能豐富的參考設(shè)計(jì)電路板,。

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  工業(yè)峰會(huì)2024上展出的暖通空調(diào)參考設(shè)計(jì)

  選擇開發(fā)10 kW應(yīng)用參考設(shè)計(jì)是因?yàn)榧矣煤蜕逃门照{(diào)解決方案中的大多數(shù)壓縮機(jī)需要大約10 kW到15 kW的電源,。因此,工程師們?cè)诖舜喂I(yè)峰會(huì)2024上看到了一個(gè)如何快速創(chuàng)新的具體的實(shí)例,。實(shí)際上,,工程師只要根據(jù)特定需求適當(dāng)調(diào)整該參考設(shè)計(jì)即可。例如,,雖然我們默認(rèn)使用1200 V IGBT和硅基二極管(PFC中的STTH30S12,,壓縮機(jī)中的STGWA40M120DF3),但設(shè)計(jì)人員可以選用意法半導(dǎo)體的SiC器件來(lái)提高能效和功率密度,。同樣,,在保持使用單個(gè)MCU的優(yōu)勢(shì)的同時(shí),,將當(dāng)前的功率調(diào)整為15千瓦的壓縮機(jī)也比較簡(jiǎn)單。

  2024工業(yè)峰會(huì)上最大的演示系統(tǒng)方案

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  機(jī)械臂抓取一個(gè)盒子

  峰會(huì)上展出的自動(dòng)化流水線系統(tǒng)是同類首創(chuàng),,也是工業(yè)峰會(huì)2024上的最大的解決方案演示,。意法半導(dǎo)體豐富的系統(tǒng)級(jí)專業(yè)知識(shí),,廣泛的產(chǎn)品范圍和技術(shù)組合,,給參會(huì)者留下了深刻印象。在眾多的控制器,、驅(qū)動(dòng)器,、RFID讀取器、網(wǎng)關(guān),、傳感器等產(chǎn)品中總共有500多顆ST芯片,。在一個(gè)如此大的系統(tǒng)演示中,很多不同的組件來(lái)自同一家公司,,這是非常罕見(jiàn)的,。

  這個(gè)大型演示模型是一個(gè)由三個(gè)機(jī)械臂和七個(gè)雙電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)解決方案組成的復(fù)雜的自動(dòng)化流水線系統(tǒng),其中運(yùn)送物體總共使用了14個(gè)永磁直線同步電機(jī),,ST技術(shù)創(chuàng)新中心為這些電機(jī)設(shè)計(jì)了七個(gè)雙電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器,。七個(gè)雙伺服驅(qū)動(dòng)器使用EtherCAT和一個(gè)可編程邏輯控制器(PLC)通信,其中可編程邏輯控制器使用CiA 402協(xié)議分發(fā)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)參考信號(hào),。簡(jiǎn)而言之,,這不僅是一個(gè)精彩的應(yīng)用演示,還是一個(gè)交鑰匙解決方案,。

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  STM32MP2開發(fā)套件,,簡(jiǎn)化PLC開發(fā)

  這個(gè)自動(dòng)化流水系統(tǒng)還支持CODESYS、Profinet,、Sub-1G,、IO-link等協(xié)議。此外,,這個(gè)演示展示了ST與西門子的合作關(guān)系,。通過(guò)利用西門子的自動(dòng)化解決方案,ST可以使用PLC(可編程邏輯控制器)和HMI(人機(jī)界面)來(lái)確保更高的裝配準(zhǔn)確度,、可靠性和精度,。因此,這個(gè)自動(dòng)化裝配流水線是證明ST在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域擁有豐富的產(chǎn)品組合和大量的專業(yè)知識(shí)的最好例子,。

  這個(gè)系統(tǒng)演示還展示了一個(gè)在虛擬空間映射現(xiàn)實(shí)世界制造過(guò)程的數(shù)字孿生平臺(tái),。數(shù)字孿生模型為預(yù)測(cè)性維護(hù)和效率分析提供了一個(gè)獨(dú)特的仿真能力。數(shù)字孿生可以幫助工程師預(yù)測(cè)問(wèn)題,,減少停機(jī)時(shí)間,,并在不停產(chǎn)的情況下測(cè)試潛在的變化,,而不需要在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控裝配線的每個(gè)角落和縫隙。這個(gè)概念在汽車和航空航天工業(yè)中很熱,。通過(guò)在工業(yè)峰會(huì)2024等活動(dòng)上展示這個(gè)概念,,ST揭開了數(shù)字孿生的神秘面紗,從而擴(kuò)大智能制造的應(yīng)用范圍,。

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  數(shù)據(jù)中心

  重新思考AI數(shù)據(jù)中心電源

  本屆峰會(huì)上還有新的亮點(diǎn),,比如,使用碳化硅技術(shù)提高能效和功率密度的5.5千瓦人工智能數(shù)據(jù)中心電源,。在過(guò)去的五年里,,云計(jì)算、人工智能和區(qū)塊鏈技術(shù)使數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng),。事實(shí)上,,伴隨著數(shù)據(jù)中心在全球的大量增長(zhǎng),還需要大量的冷卻系統(tǒng)和電能用于支撐,。除了設(shè)備本身運(yùn)行需要大量的電能外,,冷卻也會(huì)消耗大量的電能。因此,,任何形式的能效提升都會(huì)產(chǎn)生巨大的影響,,這意味著設(shè)備將使用更少的電能,對(duì)冷卻的需求也會(huì)降低,。

  本屆峰會(huì)展出的電源也是獨(dú)一無(wú)二的,,更高的能效意味著它可以省去橋式二極管。事實(shí)上,,使用SiC器件和配套的STGAP電隔離柵極驅(qū)動(dòng)器不僅可以提高能效,,而且能夠?qū)崿F(xiàn)新拓?fù)涓玫穆涞亍T配套的MCU處理器STM32G4還為電源解決方案帶來(lái)了智能和先進(jìn)的控制功能,,以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的配電機(jī)制,,從而更好地實(shí)時(shí)適應(yīng)負(fù)載波動(dòng)。

  簡(jiǎn)而言之,,開發(fā)現(xiàn)代且功能豐富的電源變得更具成本效益,,從而促進(jìn)了新一代電源的進(jìn)一步應(yīng)用。此外,,ST合作伙伴展示的人工智能數(shù)據(jù)中心電源是目前很少的采用SiC的實(shí)物電源,。這個(gè)樣機(jī)演示還表明,向高壓直流(HVDC)基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)型還有助于創(chuàng)建更環(huán)保的數(shù)據(jù)中心,。因?yàn)楦邏褐绷鬏旊娊档土溯旊姄p耗,,降低了配電過(guò)程中的能耗,從而提高了整體能效,。

  此外,,將可再生能源直接整合到現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)是實(shí)現(xiàn)更環(huán)保的數(shù)據(jù)中心的另一條途徑,,這種方法可以大幅減少整體碳足跡。事實(shí)上,,太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電有助于我們減輕對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴度,,讓人工智能數(shù)據(jù)中心變得綠色環(huán)保。當(dāng)然,,將可再生能源應(yīng)用于人工智能數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域?qū)?huì)面臨不少挑戰(zhàn),,但是在工業(yè)峰會(huì)2024上,ST的合作伙伴展示了如何使用ST的SiC產(chǎn)品將這個(gè)概念變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),。簡(jiǎn)單地說(shuō),,在世界建設(shè)越來(lái)越多的數(shù)據(jù)中心的同時(shí),意法半導(dǎo)體正在努力建設(shè)一個(gè)更節(jié)能,、更具成本效益和對(duì)環(huán)境負(fù)責(zé)的電力基礎(chǔ)設(shè)施新時(shí)代。

  與全球SiC領(lǐng)導(dǎo)者一起創(chuàng)新

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  碳化硅和氮化鎵晶片

  由于ST在碳化硅領(lǐng)域擁有近三十年的研制經(jīng)驗(yàn),, 從技術(shù)研發(fā)到襯底,、外延、晶圓制造,,再到模塊組裝和封裝測(cè)試,,ST全盤掌控碳化硅的價(jià)值鏈。與許多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手不同的是,,ST能夠在價(jià)值鏈上下游全面創(chuàng)新,,提供業(yè)內(nèi)性能最好的產(chǎn)品。此外,,從碳化硅粉末到襯底,、晶片、裸片,、分立器件和電源模塊,,ST能夠控制所有制造過(guò)程,滿足客戶日益增長(zhǎng)的需求,。

  當(dāng)工程師們想知道如何使用SiC甚至如何采購(gòu)SiC時(shí),,工業(yè)峰會(huì)2024給出了答案,與會(huì)者在會(huì)上看到ST是如何解決這些問(wèn)題,,以及如何一步一步成長(zhǎng)為全球排名前列的碳化硅供應(yīng)商,。具體而言,與會(huì)者可以獲得我們廣泛的MOSFET晶體管和二極管產(chǎn)品組合,,以及在汽車和工業(yè)關(guān)鍵系統(tǒng)的應(yīng)用情況,。例如,參會(huì)者可以看到SiC MOSFET產(chǎn)品組合如何切實(shí)提高太陽(yáng)能電動(dòng)汽車充電站,、電動(dòng)汽車車載充電器,、電驅(qū)逆變器,、儲(chǔ)能應(yīng)用和人工智能服務(wù)器電源的能效、可靠性和性能,。




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