新技术看点多 英飞凌展示多项产品应用

二氧化碳传感器、能源和汽车应用的功率器件、智能门锁的系统级方案......不久前，在2021深圳国际电子展期间，英飞凌展示了该公司多项技术在多元化应用中的亮点。在现场，英飞凌的工作人员向与非网详细介绍了这些技术和产品。

二氧化碳传感器

这是英飞凌XENSIV系列下的气体传感器，采用最新的光声光谱技术。传感器内部给出特定脉冲频率和波长的红外光，二氧化碳分子吸收光束后并在光声效应下，信号被声监测器拾取，与光声换能器（包括探测器、红外光源和光学滤波器）集成在一块PCB上。信号被声监测器拾取，转换为电信号经过处理后，直接输出二氧化碳浓度信息。具有体积小，精度高和易于集成的特性。英飞凌提供整套的评估套件，通过主板USB连接电脑，配合图形化界面软件，可以实时看到PPM值和环境中CO₂浓度。

该方案适用于智能家居中的室内空气质量监控场景，如空调的智能新风功能、可提醒开窗通风的智能音箱等。也适用于智慧农业，如在大棚内密闭的环境中实时监测二氧化碳的浓度，提高植物生长效率。可以将该传感器装在灯具中，或装在单独的二氧化碳吸罐上。

据悉，目前国内市场上，同类产品只有两家可以提供。

汽车主驱逆变器功率模块

基于硅的HybridPACKTM系列IGBT功率模块以及SiC模块展示了英飞凌的核心技术。本次展会展示了HybridPACKTM系列的多个版本，实现了电压及功率等级拓展性的最大化，涵盖了750V/660A-950A的IGBT模块以及1200 V/2.75mohm的SiC模块。

SiC模块方面，英飞凌展示了该公司第一代的1200V/2.75mohm产品。

英飞凌工作人员表示，虽然目前电动汽车采用硅器件居多，但SiC的使用已经增长，很多知名的汽车厂商都已开始采用，包括国内的厂商。在展台现场，英飞凌展示了采用该公司功率器件技术的纯电动车厂小鹏的一款车。

光伏逆变器功率模块

在光伏领域，英飞凌展示了从发电侧、输配电侧到用电侧的完整的IGBT产品线。在发电侧主要是用于集中式NPC拓扑太阳能发电站1.5 MW机组的1500V的模块，通过组串式的ANPC拓扑——三个模块组成一个逆变器——功率可以做到约225kW。

在输配电侧，主要是带内置二极管的2000A的模块（另有3000A不带内置二极管的模块）。英飞凌工作人员表示，因为太阳能发电一般都在偏远地区，如何把电以高性价比方式实现远距离的输送，是一个很关键的问题。这需要柔性直流输电，而柔性直流输电的换流阀就需要平面式的高压大电流的压接模块，针对这个应用，英飞凌设计了相关产品。

在用电侧，英飞凌通过其客户汇川的两个伺服驱动器展示了该公司新一代IGBT模块的使用效果——采用新一代IGBT7模块的设备，体积比上一代的产品要小39%。另外，英飞凌还展示了IPM（智能功率模块）产品，采用了SiC MOS。

燃料电池系统功率模块

英飞凌展示的这台92KW的燃料电池系统，包含几组电机，其驱动需要大功率模块。

据英飞凌工作人员介绍，首先，氢气和氧气在燃料电池堆进行反应后输出电。由于负载变化会造成输出电压不稳，所以需要一个全功率的DCDC转换器做稳压和升压，才能给变流器用。

其次，燃料电池本身工作，还需要其他一些辅助的动力单元。纯氢进入电池后，还需要匹配氧气。而空气中氧气的含量只有16%左右，需要大量的空气，因此需要一个高速的空气压缩机，转速达十万转以上，功率要30、35KW，非常复杂，需要高效的驱动。

这个环节还有一个过程，就是在反应过程当中没有用完的氢，需要一个循环泵，把用不完的氢再送回到电池输入口。由于氢和氧反应生成水，所以剩余的氢里面含水，且会结冰，堵塞循环泵，因此需要一个大功率破冰电机，需采用IGBT功率器件，能承受特别大的电流。但又由于这类器件发热量大（95度水温，加上自热，器件工作环境非常恶劣），需要通过水来冷却，因此需要一个水泵，这里需要一个IGBT来驱动电机。

在上述电源、空气压缩机的DCDC转换应用中，需要高频特性，采用SiC MOS管可以提供更好的效率，因此目前燃料电池这个部分的设计，SiC是唯一的方案。英飞凌工作人员表示，除了燃料电池内部的几个电机系统，氢在储运过程需要氢泵进行压缩，英飞凌提供氢泵电机驱动IGBT模块，功率有30KW 和55KW，带整流桥和逆变桥，提供多种封装。

目前，全国氢燃料电池汽车只有2700辆，主要是公共交通，今年政策规划上万，相关政策也到位，预计市场发展会加快，主要增量前景将来自卡车。

单芯片智能门锁方案

英飞凌展示的这套超级单芯片门锁方案已经推出市场一段时间了，其主要特点是高集成度、高安全性、低功耗以及方案成熟。据英飞凌工作人员介绍，传统的智能门锁方案需要五六颗芯片来满足蓝牙、语音提示、触摸控制、指纹识别、逻辑管理等功能的需求，而英飞凌的方案只用了PSoC 6一颗芯片就实现了上述功能。该处理器采用Arm Cortex-M4和M0+双核架构，其中，M4核集成指纹识别的算法、进行语音提醒真人发声的语音处理；M0负责蓝牙、触摸、RFID刷卡和开门控制等逻辑控制。

门锁智能化的一个路径是联网。PSoC 6内置蓝牙，可以与蓝牙网关连接后实现与云连接，可以实现远程开门，或跟猫眼搭配实现远程访客的实时视频，人脸识别开门等功能。在英飞凌展示的门锁方案中，整合了猫眼门禁，采用了超低功耗的CYW43012无线芯片，该芯片集成5G跟2.4G双频段WiFi和蓝牙，其中5G WiFi可以解决2.4G信道设备过多，影响实时图象流传输的问题。而由于使用了共存技术，WiFi和蓝牙共用一根分时天线，因此在2.4G频段WIFI和蓝牙也不会互相影响。

在功耗方面，CYW43012是目前市面上功耗最低的双频段WiFi+蓝牙的芯片。而由于PSoC 6最早是针对手表手环开发的芯片，所以功耗很低，展会现场演示的这款门锁两年多没有换电池。英飞凌工作人员称，该方案推出后，整个门锁市场电池待机寿命的要求被拔高了一个档次。

门锁涉及数据链路访问的安全机制，英飞凌提供了比较完善的从数据采集到传输，到密码存储，再到终端访问和授权的一整套硬件加密芯片方案，核心是安全芯片Trust M2系列，符合金融级数据加密规格，是目前所有数据加密里面的最高规格。