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4月7日,由中国汽车芯片产业创新战略联盟(以下简称:中国汽车芯片创新联盟)主办,湖南三安承办的“汽车功率半导体分会成立大会暨汽车功率芯片发展研讨会”在长沙举办。近80位政府嘉宾、企业高管、行业专家、新闻媒体齐聚一堂,共谋中国新能源汽车及功率半导体产业的发展之道,促进产业链跨界合作和多元融合生态的形成,携手共创汽车功率半导体行业的新局面。
成立分会 推进产业高质量发展
当前,汽车行业正处在从传统化石能源驱动逐步向全电驱动转换的巨大历史变革当中。新能源汽车进入发展快车道,汽车功率芯片是新能源汽车的重要器件,汽车功率半导体产业迎来向上发展的重要机遇。
我国汽车功率半导体发展起步较晚,产业链尚不健全,上游的衬底、外延、晶圆、封装、测试,中游的电机、电控,下游的整车,以及关键材料、装备、软件、工艺等产业基础还没有形成协同创新、协同发展的局面。
为抓住机遇,共促汽车功率半导体发展,形成竞争优势,在工信部装备一司、电子司的指导下,在产业链主要企业的支持下,汽车功率半导体分会在中国汽车芯片创新联盟组织下正式设立,以促进功率半导体行业发展为总体目标,围绕产业链构建创新链促进产业协同合作,加快关键技术的快速突破,构建有竞争力的车规级功率半导体产业链,为新能源汽车产业高质量发展贡献力量。
赋能电动化 把握趋势迎接挑战
工业和信息化部装备一司汽车发展处二级调研员陈春梅、中国汽车芯片创新联盟理事长董扬、秘书长原诚寅为大会致辞。
陈春梅对于汽车功率半导体分会如何促进新能源汽车和功率半导体的发展提出了具体的意见和建议。
董扬指出:“中国芯片产业快速发展的条件已经成熟。中国进入高质量发展新阶段,经济体量大,创新需求高,必须发展芯片产业。”结合行业调研结果,董扬认为:中国制造正在走向中高端,发展芯片产业的能力已经具备,是水到渠成。当前最重要的工作之一是促进产业链上下游合作,打造良好的产业生态。
原诚寅表示,汽车芯片是一个足够有想象力的市场,企业要在产品布局上体现产品特色和技术优势。原诚寅看来,汽车产业变革中,电动化、网联化、智能化已经成为不可逆转的发展趋势,会产生新机遇和新价值增长点。汽车产业的核心价值链将会逐步从传统制造业转到高新技术行业。
中国汽车芯片创新联盟副秘书长邹广才介绍了我国汽车芯片标准体系研究和建设进展,2021年组建的汽车芯片标准体系建设研究工作组,对汽车芯片在车上应用情况进行了技术结构分析,制定《国家汽车芯片标准体系的建设指南》,计划2025年出台30项以上国行标,到2030年累计出台70项以上国行标。
中国第一汽车股份有限公司研发总院功率电子开发部部长赵永强带来《碳化硅应用于电驱系统实践及思考》的分享,随着新能源汽车行业对电驱动系统的技术要求飞速提升,电驱集成化趋势明确,以碳化硅为代表的材料迭代成为重要突破方向。
上海电驱动股份有限公司副总经理兼总工程师张舟云在《新能源汽车电驱动总成技术进展与功率半导体器件应用》演讲中强调,电机、电控要专注提高材料利用率、工况匹配效率和品质,以及一体化的电驱动系统深度集成和产业链的持续发展。
湖南三安碳化硅应用专家施洪亮分析了在新汽车时代下碳化硅功率半导体应用所面临的挑战,分享了基于碳化硅功率半导体的牵引逆变技术,展示了湖南三安的碳化硅垂直整合模式。
蓄势启芯程 构建协同发展格局
在闭门圆桌讨论环节,与会代表围绕“汽车功率半导体技术体系、构建汽车功率芯片全产业链协同发展生态、汽车功率半导体标准体系建设、打造汽车功率半导体测试验证公共服务平台”等话题进行讨论,形成根据整车需求制定汽车功率半导体技术和产业发展路线图、共建协同发展平台、制定测试验证规范条件及共建测试验证平台等共识。
大会当天还安排了碳化硅全链整合超级工厂技术开放日活动,与会嘉宾一同走进湖南三安,近距离体验感受垂直整合制造发展模式在上下游产业链协同、共同研发上的优势,为产业链自主、稳定提供可靠保障,为汽车从业者带来对芯片制造更深刻的认识。
稿源:美通社

彭博社消息,苹果公司的个人电脑出货量在第一季度下降了40.5%,标志着个人电脑制造商仍在努力解决未售出库存过多的问题,今年的开局很艰难。
根据IDC的最新报告,2022所有PC制造商的出货量合计下滑了29%,至5690万台,并低于2019年初的水平,因为大流行时代的远程工作所推动的需求激增消失了。在市场领导者中,联想集团有限公司和戴尔科技公司的跌幅超过30%,而惠普公司则下跌24.2%。没有一个主要品牌能从经济放缓中幸免,华硕电脑公司以30.3%的跌幅位列前五。
过去一年,消费者支出的放缓导致智能手机出货量出现两位数的下降,世界上最重要的内存芯片供应商之间的供应过剩也在不断累积。为便携式设备以及台式电脑和笔记本电脑提供内存的三星电子公司上周表示,在报告了自2009年金融危机以来最微薄的利润之后,它正在削减内存生产。
IDC研究经理Jitesh Ubrani说:"尽管渠道库存在过去几个月里已经消耗殆尽,但它仍然远远高于健康的四到六周范围,"。IDC研究经理Jitesh Ubrani说:"即使有大量的折扣,渠道和PC制造商可以预期高库存将持续到今年年中,甚至可能到第三季度。"
IDC在报告中说,一线希望是,需求降温给了制造商时间和空间,"随着许多工厂开始探索中国以外的生产方式,他们可以做出改变"。由于华盛顿和北京之间酝酿的紧张局势有可能扰乱其精心策划的供应链,苹果公司正在逐步使其制造基地的地理环境多样化。
展望2024年,IDC研究人员预计,在需要更换的老化硬件和全球经济改善的共同推动下,PC制造商有可能出现反弹。

为户外公共讯息广告牌提供最佳低碳显示解决方案
全球电子纸领导厂商E Ink元太科技今宣布推出E Ink Kaleido™ 3 Outdoor彩色印刷电子纸技术。它是专为户外数字广告牌(Digital Out-of-Home, DOOH)应用所设计的彩色电子纸,适用于户外较大的温度范围,可提供动态的彩色显示功能、海报般的视觉品质,能为户外公共广告牌显示多彩的丰富信息,且兼顾低碳环保的显示解决方案。
E Ink Kaleido 3 Outdoor以彩色印刷式电子纸技术(Print Color ePaper technology)为基础,运用RGB色彩显示原理,让黑白的电子纸薄膜呈现温润的彩色显示表现,具有4,096色,能显示鲜明彩色图像信息与清晰的文字显示效果,提供舒适不刺眼的彩色数字内容观看体验,显示效果接近于彩色印刷的纸质广告牌。其操作温度范围介于 -15摄氏度至65摄氏度之间,在天寒地冻或气候炎热地区,无需加装昂贵的高耗能加热或冷却设备,也能正常运作,减少额外电力消耗。
在许多面临能源危机的欧洲国家,已经制定了新规定限制数字广告牌的运营时间。然而,E Ink Kaleido 3 Outdoor耗电极少,甚至可以依靠太阳能板的可再生能源运行,无需依赖电网供电,它将可以替代高耗能的数字广告牌,并符合新的法规限制。在用于户外信息显示时,E Ink Kaleido 3 Outdoor彩色电子纸可以快速地更新动态信息,与传统的纸质海报或展示板相比,它更具功能性和环保性。
"在全球走向低碳和可持续数字发展的趋势下,电子纸的超低功耗和非光污染特性使其成为户外广告牌的最佳显示解决方案。" E Ink 元太科技总经理甘丰源表示,"基于E Ink Kaleido彩色印刷电子纸技术的基础,E Ink致力于开发适用于户外应用的宽温彩色电子纸技术,以满足客户对于户外广告兼具动态显示、节能环保和非光污染的期待。"
最新E Ink Kaleido 3 Outdoor彩色印刷电子纸技术将于2023年4月19日至21日举行的Touch Taiwan 2023中以户外广告及交通应用亮相(元太科技 #M901),尺寸包括13.3寸、25.3寸、42寸等。同时也将在 5月 23 日至 25 日 于美国洛杉矶会议中心SID (The Society of Information Display, SID) 显示周展出(E Ink #807),欢迎各界前往参观。
随着越来越多人关注ESG可持续发展,数字转型更加注重低碳和节能特性。电子纸具备阳光下可读性、低功耗和可结合太阳能电源系统驱动的兼容性等特点,非常适合作为环保的户外电子纸告牌。E Ink将32英寸的纸质广告、液晶屏幕和电子纸屏对户外数字标识的碳排放影响进行了比较。如果有10万个电子纸广告牌每天运行20小时,每小时更新广告四次,并持续五年,与液晶屏相比,使用电子纸屏将减少约50万吨CO2排放量。与只使用一次即丢弃的传统纸质海报相比,使用电子纸屏可将CO2排放量减少约400万吨。
关于E Ink元太科技
元太科技(8069.TWO)为全球电子纸产业领导厂商,运用麻省理工学院(MIT)多媒体实验室开发的电子纸技术,以超低耗电的显示特性,成为各式应用产品的理想显示接口,包括电子书阅读器、电子纸笔记本、零售、物流、医院、交通等,有助于客户将显示接口导入于各式表面。超低耗电的电子纸可协助客户达到环境永续目标外,元太科技亦宣示于2030年使用100%再生能源(RE100),并于2040年达到净零碳排。元太科技为气候宣言(The Climate Pledge,TCP)与科学基础减量目标倡议(Science Based Targets Initiative,SBTi)组织成员,更荣获国际权威媒体Financial Times、Nikkei Asia与国际研究调查机构Statista合作评选列入亚太区气候领袖企业(Asia-Pacific Climate Leaders)之一。从倡议到目标、计划的落实获外部肯定,元太科技致力以电子纸技术与应用协助推动低碳环境永续发展。更多E Ink元太科技及电子纸显示器详细信息,请参阅 www.eink.com。
稿源:美通社

2023年4月10日 – 提供超丰富半导体和电子元器件™的业界知名新品引入 (NPI) 分销商贸泽电子 (Mouser Electronics) 备货Panasonic Corporation各类创新产品。这些产品拥有出色的性能、质量和可靠性,为几乎所有行业的客户提供了出色的解决方案,包括汽车、工业、电源和传感器系统以及智能家居应用。贸泽备有Panasonic及其子公司Panasonic Batteries、Panasonic Electronic Components和Panasonic Industrial Devices的近25000种元器件,为客户产品开发提供持续支持。
Panasonic PAN9028 Wi-Fi®双频和蓝牙模块支持2.4GHz和5GHz 802.11 a/b/g/n/ac Wi-Fi,集成了蓝牙基本速率/增强数据速率 (BR/EDR),以及低功耗蓝牙 (LE) 功能。该模块满足工业物联网 (IIoT)、智能家居、建筑、医疗设备和信标等高度集成应用对速度、可靠性和质量的要求。Wi-Fi和蓝牙标准可同时独立运行,提升连接灵活性,实现高数据速率 (802.11ac) 和低功耗操作(蓝牙低功耗)。此外,该器件还具有集成电源管理、快速双核CPU和高速数据接口,并支持802.11i安全标准。
贸泽还将供应Panasonic ACTE3CH2A05V车载TE继电器。这种双胞胎继电器采用紧凑、节省空间的设计 (13.6 mm x 12 mm x 13.5 mm),具有20A/14VDC的开关容量和25A的最大额定载流,采用1 Form C和1 Form C x 2触点配置,使用PCB接线端子安装。ACTE3CH2A05V车载TE继电器具有高耐热性,可以控制电机正向和反向旋转,适用于从工业机器人到电动滑板车的各种应用,以及除雾器、座椅加热器、直流电源控制等汽车应用。
Panasonic AQY215S SOP4 PhotoMOS®继电器用于控制电信、测量/测试设备和工厂自动化应用中的低电平模拟信号。此继电器采用SOP4小型封装,具有1μA最大低电平关断状态漏电流,以及100V负载电压和250mA负载电流。
贸泽备货的Panasonic聚合物电容器采用各种不同的技术,适用于要求极为严格的应用。OS-CON™电容器的特点是寿命长,且ESR(等效串联电阻)在整个额定温度范围内变化极小。POSCAP(钽聚合物)电容器可靠性高,耐热性强,是数字高频器件的理想选择。SP-Cap(铝聚合物SMD)系列具有耐温度漂移和DC/AC偏压特性,以及极低的ESR、高达560µF的电容范围和2V到16V的电压范围。EEH-ZA、EEH-ZC和EEH-ZK器件结合了电解电容器和铝聚合物电容器两种技术优势,具有低ESR、低漏电流、高纹波电流和更小外壳尺寸等特性。
如需进一步了解贸泽备货的Panasonic产品,敬请访问https://www.mouser.cn/manufacturer/panasonic/。
作为全球授权分销商,贸泽电子库存有极其丰富的半导体和电子元器件并支持随时发货™。贸泽旨在为客户供应全面认证的原厂产品,并提供全方位的制造商可追溯性。为帮助客户加速设计,贸泽网站提供了丰富的技术资源库,包括技术资源中心、产品数据手册、供应商特定参考设计、应用笔记、技术设计信息、工程工具以及其他有用的信息。
工程师还可以一键订阅免费的贸泽电子报,及时了解业界新品动态和资讯。在订阅贸泽的电子报时,我们可以根据您不断变化的具体项目需求来提供相关的新闻报道和参考信息。贸泽充分尊重用户的权利,让您能自由掌控想要接收的内容。欢迎登陆https://sub.info.mouser.com/subscriber-sc 注册,及时掌握新兴技术、行业趋势及更多资讯。
关于贸泽电子 (Mouser Electronics)
贸泽电子隶属于伯克希尔哈撒韦集团 (Berkshire Hathaway) 公司旗下,是一家授权电子元器件分销商,专门致力于向设计工程师和采购人员提供各产品线制造商的新产品。作为一家全球分销商,我们的网站mouser.cn能够提供多语言和多货币交易支持,分销超过1200家品牌制造商的680多万种产品。我们通过遍布全球的27个客户支持中心,为客户提供无时差的本地化贴心服务,并支持使用当地货币结算。我们从占地9.3万平方米的全球配送中心,将产品运送至全球223个国家/地区、超过65万个顾客的手中。更多信息,敬请访问:http://www.mouser.cn。
关于Panasonic
Panasonic Industrial Devices Sales Company of America是Panasonic Corporation北美主要附属公司Panasonic Corporation of North America的知名工业元件和电子设备销售部。公司致力于为各种无线和机械设备提供领先的元器件,拥有丰富的标准及定制元件,从工业自动化设备到无源元件、继电器、连接器、传感器、无线连接以及半导体等。作为消费电子、家用电器、通信、汽车和医疗保健行业的创新者,Panasonic在不断开发和改进尖端、高质量、高技术元器件,为各种设备和产品提供支持。该公司还正在推行先进的环保措施,以鼓励全球环境意识和可持续性发展。

异构集成(HI)已成为封装技术最新的转折点
作者:泛林集团Sabre 3D产品线资深总监 John Ostrowski
对系统级封装(SiP)的需求将基板设计推向更小的特征(类似于扇出型面板级封装FO-PLP)
需求趋同使得面板级制程系统的研发成本得以共享
晶体管微缩成本的不断提升,促使行业寻找创新方法,更新迭代提升芯片和系统的性能。正因此,异构集成已成为封装技术最新的转折点。
异构集成将单独制造的部件集成一个更高级别的组合,该组合总体上具有更强的功能、更好的操作特性,以及更低的成本。这种更高级别的组合称为系统级封装 (SiP)。异构集成最初是在高性能计算设备上进行,这些设备通常被用于机器学习和人工智能应用。
系统级封装设计
提高性能指的是将逻辑和存储器更紧密地结合在一起,达到比嵌于主机板上的单个芯片能实现的更高的带宽连接。为了提高速度和带宽,行业正在探索系统级封装 (SiP) 设计。
系统级封装是将两个或更多的集成电路封装在一起,系统芯片 (SoC) 则是将这些芯片的功能集成在单个晶片上。
系统级封装设计持续发展,以尽可能紧密地包含更多功能。
当今一些最先进的设备中,单个封装就含有几十个芯片,晶体管数量超过一万亿。
该图表显示了系统级封装设计的选项。图表显示,为了满足对异构集成的需求,需要新的类似于系统级封装的封装技术出现,以实现高效的性能并加快上市时间。
为了将逻辑和存储器更紧密地结合在一起,半导体行业正在将系统级封装设计转移到集成电路基板。与标准印制电路板相比,它能实现更小的特征、更紧密的间距和更高的输入/输出(I/O)量。这些因素导致基板上的设计规则与扇出型晶圆级封装 (FO-WLP) 和扇出型面板级封装 (FO-PLP) 的设计规则更加相像。
扇出型是一种新兴技术,可以使芯片被附着在更大尺寸的圆形、正方形或矩形基板上。使用大尺寸的基板可以使每个区域容纳更多的芯片,从而降低单位成本。
FO-PLP在300/330mm的圆形尺寸上进行封装,相比FOWLP更具成本优势。
但是,小批量研发FO-PLP技术的成本不断增加却是一个巨大的障碍。
研发挑战
FO-PLP 市场的主要驱动力是成本(而非性能)。这个市场面临的挑战是需要在更大的尺寸(从 300 mm 圆形晶圆到 600 x 600 mm 正方形面板)上满足晶圆级规格和产量。
这些面板的市场很小,导致整个供应链没有足够高水平的研发投资来解决处理大型面板相关的关键问题。
由于投资不足,FO-PLP的产量水平较低,不足以获得转移到更大基板尺寸的经济效益。
结果是,大多数扇出型业务都停留在晶圆上。
技术融合
类似的面板 (510 x 515 mm) 被用于基板市场,这一市场预计在未来四年都会面临数量上的显著增加,尤其是在最具技术挑战性的领域。
由于基板和 FO-PLP 要求(例如特征尺寸和均匀性)的技术融合迫在眉睫,我们很可能可以使用相同或相似的平台来应对这两个市场。融合可以实现更强大的设备供应商基础。
通过将面板标准化为几种尺寸并采用现有的接口和设备标准,我们可以增加通用系统平台的数量。标准化将有助于降低面板级制程系统的研发成本。
产量增加将有助于将成本分摊在新的设备上。这可以加大规模,实现一个强劲的面板制程设备市场。
随着面板产量接近晶圆级封装的水平,预计将有更多的应用从晶圆转移到面板,以利用预期的成本优势。
Micro-LED 或“封装天线”解决方案等相邻市场也有望推动面板产量的提升。更高的产量将更有可能实现成本的降低,从而有助于提高面板级解决方案的竞争力。
SEMSYSCO 提供湿法制程设备(例如图中的 CUPID),它能处理大至600 x 600 mm的基板
多米诺骨牌效应
随着产量提升,相信将会产生多米诺骨牌效应,成本降低将推动产量提升和研发投资增加。这些投资将有助于推动更有效的自动化、更多的机器学习和智能、更高的可靠性和更少的缺陷。所有这些都将导致成本降低,从而继续推动面板业务量的增加。
泛林集团一直致力于推动半导体行业的创新。通过此前对 SEMSYSCO的收购我们正在投资面板级制程市场,并处于创新的前沿。

摘要:
本文介绍部分意法半导体MEMS传感器所具备的嵌入式可编程功能,特别介绍了有限状态机 (FSM)、机器学习内核 (MLC) 和智能传感器处理单元 (ISPU)
1. 简介
意法半导体的数据处理方法不断变化,从传感器连续将数据流式传输到MCU进行处理和分析的标准解决方案,演变为在传感器中本地处理数据的边缘方法。
最近,意法半导体推出了独具匠心的MEMS传感器,它具有可编程逻辑和完全可编程DSP架构,能够降低功耗,减少I²C/SPI总线流量,减轻MCU负荷。
这种可编程逻辑架构旨在最大限度降低特定处理模型的功耗,同时可以运行FSM和MLC算法。触发中断时,MCU读取模型结果,还可以读取原始数据
完全可编程DSP可以实现在传感器内部运行的任何自定义代码(需考虑计算和编译限制),MCU从传感器中读取处理后的数据。
2. 有限状态机 (FSM)
有限状态机是一种行为模型,由有限数量的状态组成,且状态之间会发生特定迁移,类似于流程图,能够处理内部和外部数据(通过传感器集线器配置)。多个状态机可以并行运行。
有限状态机方法适用于需要识别用户定义手势模式的所有应用。
最新意法半导体传感器采用FSM模型,并引入了自适应自配置 (ASC) 功能。这意味着,可以利用FSM中断来触发器件设置更改(包括ODR、FS、BW、功率模式和FIFO),因此MCU可以保持睡眠模式。
3. 机器学习内核 (MLC)
机器学习内核包含一组可配置参数和决策树。决策树的表示形式为二进制树,包含两类节点 - 内部节点和叶节点。决策树的内部节点按照 (if-then-else) 方法分成两个子节点,以便进入下一路径(可以是true或false)。决策树的叶节点不包含任何子节点,只包含一个用户定义的类 - 结果
适用于通过归纳方法实现的应用,该方法涉及从观察结果中搜索模式。这类应用包括:活动识别、健身活动识别、运动强度检测、振动强度检测、携带位置识别和环境感知。
4. 智能传感器处理单元 (ISPU)
ISPU是一种小巧紧凑的超低功耗高性能可编程内核,它基于意法半导体开发的专有架构。这款内核支持处理内部(加速度计、陀螺仪和温度传感器)和外部(通过传感器集线器连接到传感器)数据。ISPU可以运行意法半导体ISPU工具链编译的C语言算法,也可以使用NanoEdge AI Studio生成异常检测库。该器件具备灵活的编程能力,适用于在不使用MCU的情况下,实现任何AI、传感器融合算法。
如需详细了解本主题,请阅读意法半导体社区中的本篇知识文章

扩展线性运动产品组合
全球工程轴承及工业传动产品行业领导者铁姆肯公司(纽约证交所股票代码:TKR; www.timken.com)现已完成对纳德拉集团(Nadella Group)的收购。纳德拉集团是一家提供线性导轨、伸缩导轨、线性模组和模组集成系统以及其它专业工业传动解决方案的欧洲领先制造商。
纳德拉集团总部位于意大利,拥有 450 名员工,在欧洲和中国设有多家制造工厂。该公司公布的2022 年营收约为 1 亿欧元。
铁姆肯公司执行副总裁兼工业传动业务总裁 Christopher A. Coughlin 表示:"Nadella 将补充和扩展我们的线性运动产品组合,并与我们的 Rollon 业务产生强大的协同效应。Nadella 的差异化解决方案专为不断增长的热门市场领域中的各种高端应用量身定制,其中包括医疗、食品和饮料、包装以及自动化等等。我们还预见到Nadella 产品作为铁姆肯公司的一部分在北美地区的巨大增长机会。"
收购 Nadella 将进一步推进铁姆肯公司扩大和扩展其领先的工业传动产品组合的战略,其中包括线性运动产品和其它旨在提升工业设备和机械可靠性和效率的工程产品。铁姆肯公司在 2018 年收购 Rollon 时已将线性运动产品加入到其产品组合中。Rollon 是工程线性导轨、伸缩导轨、线性模组和模组集成系统等领域的一家领军企业,服务于机器人、自动化以及物流等热门的细分市场。
关于铁姆肯公司
铁姆肯公司 ( NYSE: TKR; www.timken.com ) 设计工程轴承和工业传动产品,并不断扩展产品线。凭借超过一个世纪的创新和知识积累,我们持续提升全球机械设备的可靠性和效率,推动世界进步。铁姆肯公司 2022 年销售额达 45亿美元,在全球 46 个国家和地区拥有超过 19000 名员工。铁姆肯公司荣获《新闻周刊》评选的美国最负责任公司、道德村协会评选的全球最具商业道德企业、《财富》评选的美国最具创新力公司以及《福布斯》评选的美国最佳雇主、最佳毕业生雇主和最佳女性雇主等称号。
铁姆肯公司大中华区总部设在上海,为能源、航空、铁路、汽车、冶金、采矿、水泥和机床等众多工业行业提供轴承和工业传动产品。在大中华区,公司拥有员工超过 3800 名,在 14 个主要城市设有各级办事机构,并建立了 6 家轴承制造基地和 3 家工业传动产品制造基地,以及 1 家工业服务中心和多个物流、工程技术中心。铁姆肯公司致力于创造价值,并积极投身所在社区的建设及其可持续发展,以塑造更美好的世界。
稿源:美通社

摘要
本文讨论了电能质量(PQ)测量在当今电力基础设施中的重要性,并回顾了PQ监测的应用领域。本文将介绍IEC电能质量标准及其参数。最后,本文总结了A类和S类电能质量仪表的主要区别。后续文章将阐述关于“如何设计符合标准的电能质量仪表”的推荐解决方案。
当今电力基础设施对电能质量测量的需求
由于发电模式以及能源消费结构不断变化,电能质量重新受到关注。不同电压水平的可再生能源实现了前所未有的增长,导致PQ相关的问题增多。由于在电网的多个入口点增加了多种电压水平的不同步负载,消费模式也发生了广泛的变化。例如,电动汽车(EV)充电桩可能需要数百千瓦功率和大量数据中心及其相关设备,如供暖、通风和空调。在工业应用中,由变频驱动器运行的电弧炉、开关变压器等不仅会给电网增加许多不良谐波,而且会导致电压突降、突升、瞬时掉电和闪烁。
图1.电能质量问题
电力领域的电能质量是指输送给消费者的电压质量。关于幅度、相位和频率的一系列规定决定了这种服务质量。然而,根据定义,它表示电压和电流两者。电压很容易由发电方控制,但电流在很大程度上取决于消费者的使用情况。根据最终用户的不同,PQ问题的概念和含义相当广泛。
过去几年里,人们对不良PQ的经济影响进行了广泛的研究和调查。据估计,其在全球范围内造成的经济影响约为数十亿美元1。所有这些研究的结论是,监测电能质量对许多商业部门的经济效益有直接影响。尽管不良PQ对商业经济的负面影响显而易见,但有效且高效地大规模监测PQ并非易事。监测设施中的PQ需要训练有素的人员和昂贵的设备,这些设备长时间或无限期地安装在电力系统的多个节点上。
电能质量监测应用领域
电能质量监测常被一些商业部门视为成本节约策略,而对另一些商业部门来说,它是一项关键活动。如图2所示,电能质量问题可能出现在各种电力基础设施中。正如我们将在后面所讨论的,电能质量监测在发电和配电、电动汽车充电、工厂、数据中心等商业领域变得越来越重要。
图2.发电和用电的动态变化可能导致各种电力基础设施出现电能质量问题
电力公司和输配电
电力公司通过输配电系统为消费者服务,输配电系统包括变电站,变电站经由输电线路供应电力。通过这些输电线路提供的电压由变电站变压器降压到较低电平,变压器会向系统注入一些谐波或间谐波。配电系统中的谐波电流可能导致谐波失真、低功率因数、额外损耗以及电气设备过热2,进而造成设备寿命缩短和散热成本增加。由这些变电站变压器供电的非线性单相负载会使电流波形变形。非线性负载的不平衡会导致电力变压器的额外损耗、额外中性负载、低功率断路器的意外操作以及用电量的不正确测量3。图3显示了此类非线性负载的影响。
风力和光伏(PV)太阳能系统产生的电力注入电网后,也会导致一些电能质量问题。在风力发电方面,风的间歇性会产生谐波和短期电压变化4。光伏太阳能系统中的逆变器会产生噪声,这些噪声可能引起电压瞬变、失真谐波和射频噪声,因为逆变器通常使用高速开关来提高能量手机的效率。
图3.非线性负载产生的电流谐波的影响
电动汽车充电桩
电动汽车充电桩可能面临多种电能质量挑战,既有送至电网的电力方面的,又有来自电网的电力方面的(见图4)。从配电公司的角度来看,电动汽车充电桩中使用的基于电力电子的转换器会注入谐波和间谐波。电源转换器设计不当的充电桩可能会注入直流电(DC)。此外,快速电动汽车充电桩会将快速电压变化和电压闪烁引入电网。从电动汽车充电桩方面来看,输电或配电系统中的故障会导致电压突降或充电桩电源电压中断。电动汽车充电桩的电压容限降低会导致欠压保护激活和与电网断开(这会造成非常糟糕的用户体验)5。
图4.电动汽车充电桩面临的电能质量问题
工厂
根据美国电力研究所(EPRI)的报告,美国工业设施每年因为电源变化和电压扰动引起的电能质量问题而蒙受的损失约为1190亿美元6。此外,根据欧洲铜业研究所的数据,25个欧盟国家每年因为不同的PQ问题而遭受相当于1600亿美元的财务损失7。这些数字与后续的停工和生产损失以及知识生产力的折算损失直接相关8。
电能质量的下降通常是由电弧炉和工业电机的间歇性负载和负载变化引起的。此类干扰会引起浪涌、突降、谐波失真、中断、闪烁和信令电压9。为了在工厂设施内部检测和记录这些干扰,有必要在整个电气设施中的多个节点上使用电能质量监测设备,或在负载级使用电能质量监测设备会更好。随着新的工业4.0技术的到来,负载处的电能质量监测可以通过工业面板仪表或子仪表来解决,以全面了解输送到每个负载的电能质量。
数据中心
目前,大多数商业活动都以这样或那样的方式依赖数据中心来提供电子邮件、数据存储、云服务等。数据中心需要高水平、清洁、可靠、不间断的电力供应。出色的PQ监测有助于管理人员预防代价高昂的停电,并帮助管理因电源单元(PSU)问题而需要进行的设备维护或更换。不间断电源(UPS)系统集成到机架配电单元(PDU)中,是需要向数据中心内的IT机架添加PQ监测的另一个原因。这种集成可以提供电源插座级别的电源问题可见性。
根据Emerson Network Power的一份报告,UPS系统故障(包括UPS和电池)是数据中心意外停电的首要原因10。在所有报告的停电事件中,约有三分之一给公司造成了接近25万美元的损失11。每个数据中心都会使用UPS系统,以确保清洁和不间断的电力供应。这些系统隔离并减轻了电力公司方面的大部分电力问题,但它们不能防范IT设备本身的PSU产生的问题。IT设备PSU是非线性负载,此类负载可能引入谐波失真和其它由设备造成的问题,有些问题可能导致需要使用带有变频调速风扇的高密度散热系统。除了这些问题,PSU还面临多种形式的干扰,如电压瞬变和浪涌、电压突升、下降和尖峰、不平衡或波动、频率变化、设备接地不良。
电能质量标准说明
电能质量标准规定了电力幅度的可测量限值,即它们可以偏离标称额定值多远。不同的标准适用于电力系统的不同组成部分。具体来说,国际电工委员会(IEC)在IEC 61000-4-30标准中定义了交流(AC)电力系统PQ参数的测量方法和结果解释。PQ参数是针对50 Hz和60 Hz的基频声明的。此标准还规定了两类测量设备:A类和S类。
►A类定义了PQ参数测量的最高准确度和精确度,用于合同事务和争议解决中需要非常精密测量的仪器。它也适用于需要验证标准合规性的设备。
►S类用于电能质量评估、统计分析应用和低不确定度的电能质量问题诊断。此类仪器可以报告标准定义的参数的一个有限子集。使用S类仪器进行的测量可以在网络上的多个站点、在全部位置、甚至在单台设备上进行。
图5.IEC电能质量标准
需要注意的是,该标准定义了测量方法,说明了解释结果的指南,并规定了电能质量仪表的性能。它没有给出仪器本身的设计指南。
IEC 61000-4-30标准为A类和S类测量设备定义了如下PQ参数12。
►工频
►电源电压和电流的幅度
►闪烁
►电源电压突降和突升
►电压中断
►电源电压不平衡
►电压和电流谐波和间谐波
►快速电压变化
►欠偏差和过偏差
►电源电压上的交流电源信令电压
图6.电能质量参数在时间尺度上的分类
IEC 61000-4-30标准定义的A类和S类的主要区别
尽管A类定义了比S类更高的准确度和精确度,但差异不仅仅是精度水平。仪器必须符合时间同步、探头质量、校准周期、温度范围等要求。表1列出了仪器要获得某类认证所应当满足的要求。
表1.IEC 61000-4-30 A类和S类的主要区别
A类 | S类 | |
电压测量精度 | ±0.1% | ±0.5% |
电流测量精度 | ±1% | ±2% |
电压和电流有效值计算 | 半周期步进 | 单周期步进 |
频率测量精度 | ±10 mHz | ±50 mHz |
150/180周期聚合 | 不允许间隙,每10分钟与UTC同步 | 聚合之间允许存在间隙 |
谐波测量最高次数 | 50th | 40th |
每24小时时钟不确定度 | ±1秒 | ±5秒 |
时间同步 | GPS接收机、无线电定时信号或网络定时信号 | 不需要 |
工作温度范围 | 0°C至45°C | 由制造商指定 |
结语
电能质量问题存在于整个电力基础设施中。拥有监测这些PQ问题的设备有助于改善性能、服务质量和设备寿命,同时减少经济损失。在后续文章“如何设计符合标准的电能质量仪表”中,我们将介绍一种集成解决方案和一个即用型平台,它们能够显著加快开发速度并降低PQ监测产品的开发成本。
参考资料
1Panuwat Teansri, Worapong Pairindra, Narongkorn Uthathip Pornrapeepat Bhasaputra, and Woraratana Pattaraprakorn. “The Costs of Power Quality Disturbances for Industries Related Fabricated Metal, Machines and Equipment in Thailand.” GMSARN International Journal, Vol. 6, 2012.
2Sai Kiran Kumar Sivakoti, Y. Naveen Kumar, and D. Archana. “Power Quality Improvement In Distribution System Using D-Statcom in Transmission Lines.” International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA), Vol. 1, Issue 3.
3Gabriel N. Popa, Angela Lagar, and Corina M. Diniş. “Some Power Quality Issues in Power Substation from Residential and Educational Buildings.” 10th International Symposium on Advanced Topics in Electrical Engineering (ATEE), IEEE, 2017.
4Sulaiman A. Almohaimeed and Mamdouh Abdel-Akher. “Power Quality Issues and Mitigation for Electric Grids with Wind Power Penetration.” Applied Sciences, December 2020.
5George G. Karady, Shahin H. Berisha, Tracy Blake, and Ray Hobbs. “Power QualityProblems at Electric Vehicle’s Charging Station.” SAE Transactions, 1994.
6David Lineweber and Shawn McNulty. “The Cost of Power Disturbances to Industrial and Digital Economy Companies.” Electric Power Research Institute, Inc., June 2001.
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8Subrat Sahoo. “Recent Trends and Advances in Power Quality.” Power Quality in Modern Power Systems, 2020.
9A. El Mofty and K. Youssef. “Industrial Power Quality Problems.” 16th International Conference and Exhibition on Electricity Distribution, 2001. 第一部分: Contributions. CIRED (IEE Conf. Publ No. 482), IEEE, June 2001.
10“Cost of Data Center Outages.” Ponemon Institute, January 2016.
11“Data Center Outages Are Common, Costly, and Preventable.” Uptime Institute.
12“IEC 61000-4-30:2015: Electromagnetic Compatibility (EMC)-Part 4-30: Testing and Measurement Techniques-Power Quality Measurement Methods.” International Electrotechnical Commission, February 2015.
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Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球领先的半导体公司,致力于在现实世界与数字世界之间架起桥梁,以实现智能边缘领域的突破性创新。ADI提供结合模拟、数字和软件技术的解决方案,推动数字化工厂、汽车和数字医疗等领域的持续发展,应对气候变化挑战,并建立人与世界万物的可靠互联。ADI公司2022财年收入超过120亿美元,全球员工2.4万余人。携手全球12.5万家客户,ADI助力创新者不断超越一切可能。更多信息,请访问www.analog.com/cn。
关于作者
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智能化是汽车产业的新赛道,产业升级,技术先行,正在为出行方式带来变革。4月7日,"芯所向 至未来 BEST TECH Day 2023"黑芝麻智能战略发布暨生态合作伙伴大会在武汉成功举行。
在东风、一汽、长安、江淮、三一重工、合创汽车等上百家合作伙伴代表,以及相关政府领导、投资人、媒体朋友的共同见证下,黑芝麻智能开启公司定位升级,发布全新产品线 -- 武当系列智能汽车跨域计算平台及其首款芯片C1200。
公司定位升级:智能汽车计算芯片的引领者
随着汽车智能化程度日益加深,智能驾驶将成为汽车标配功能已是行业共识。当智能驾驶技术开始走向成熟,中国市场在积极探索属于自己的技术路线。这一技术变革中,创新焦点已经转向核心的芯片、算法、软件、数据等领域。秉持着"守正道,出奇兵"的发展理念,黑芝麻智能希望为行业带来颠覆式创新的产品和技术,满足本土市场需求。
为了实现这一目标,黑芝麻智能创始人兼CEO单记章公布了黑芝麻智能战略定位三步走计划:
第一步,聚焦自动驾驶计算芯片及解决方案,实现产品的商业化落地,形成完整的技术闭环;
第二步,根据汽车电子电气架构的发展趋势,拓展产品线覆盖到车内更多的计算节点,形成多产品线的组合;
第三步,不断扩充产品线覆盖更多汽车的需求,为客户提供基于黑芝麻智能芯片的多种汽车软硬件解决方案及服务。
黑芝麻智能创始人兼CEO单记章
伴随战略阶段的演进,单记章正式宣布黑芝麻智能进行公司定位的升级,从"自动驾驶计算芯片的引领者"升级为"智能汽车计算芯片的引领者"。
除了公司定位的升级,单记章还发布了黑芝麻智能经过24个月艰苦研发的全球首个智能汽车跨域计算芯片平台武当系列。至此,黑芝麻智能的产品线覆盖自动驾驶和跨域计算两大领域:
华山系列,面向自动驾驶场景,华山系列A1000芯片能够很好地支持最新的BEV算法,满足L3及以下自动驾驶场景的需求。黑芝麻智能会继续基于华山系列产品线对算力的提升进行探索;
武当系列,面向跨域计算场景,武当系列作为业内首个智能汽车跨域计算芯片平台,能够完美覆盖座舱、智驾等智能汽车内部多个不同域的需求,具有多域融合的能力。
新、准、强、高 -- 武当系列智能汽车跨域计算平台
黑芝麻智能产品副总裁丁丁现场带来武当系列智能汽车跨域计算平台的全面介绍。
黑芝麻智能产品副总裁丁丁
丁丁表示:"智能汽车的计算需求主要有7大算力类型:通用CPU、AI神经网络处理、图像渲染、专用的CV计算、音频音效处理以及高效安全的实时性算力。黑芝麻智能自研的Extreme Speed Data Exchange Infrastructure(ESDE) 能够提供高效、安全可靠的数据底座,一方面安全地隔离不同功能安全等级要求的算力组合;另一方面,低时延处理并传输大流量数据,以充分利用算力,让算力规格不只是摆设。"
这一关键的架构创新,向上承载了7大算力类型,并通过这一基础架构对相应数据进行高效灵活地管理,进而为新一代的电子电气架构提供一个性能更优、集成度更高,拥有极致性价比的计算平台。
基于自研低延迟、高吞吐数据交换架构ESDE打造的武当系列产品线,清晰地瞄准了海量的L2+级别智能驾驶及融合计算应用市场,以创新的融合架构,通过异构隔离技术,把不同算力根据不同场景,以及不同规格和安全要求,进行搭配组合,支持汽车电子电气架构的灵活发展。
黑芝麻智能强大的家族化平台,确保芯片的算力、功耗和成本能够达到最好的平衡。与此同时,黑芝麻智能遵循最高车规要求,为客户提供高可靠性、高功能安全和高信息安全三高安全保障的芯片产品和技术。
极致性价比 -- 武当系列C1200智能汽车跨域计算芯片
对于武当系列的首款芯片产品 -- C1200智能汽车跨域计算芯片平台,丁丁介绍了关键信息。
黑芝麻智能武当系列C1200智能汽车跨域计算芯片平台
C1200基于7nm先进制程,使用支持锁步的车规级高性能CPU核A78AE(性能高达150KDMIPS),和车规级高性能GPU 核G78AE,提供强大的通用计算和通用渲染算力;自研DynamAI NN车规级低功耗神经网络加速引擎,支持NOA场景;内置成熟高性能的Audio DSP模块和每秒在线处理1.5G像素的新一代自研NeuralIQ ISP模块;提供32KDIPMS的行业最高MCU算力;能同时处理大于12路高清摄像头的输入,支持高速率的MIPI。
外设方面,C1200支持处理多路CAN数据的接入和转发,支持以太网接口并支持所有常用的显示接口格式,支持多屏输出,多路4K能力;支持双通道的LPDDR5内存颗粒,可满足跨域融合后的带宽需要。
C1200上开创性地实现了硬隔离独立计算子系统,独立渲染,独立显示,满足仪表控制屏的高安全性和快速启动的要求。同时,该子系统也可以灵活应用于自动驾驶、HUD抬头显示等需要独立系统的计算场景。
同时,C1200内置支持ASIL-D等级的Safety Island和国密二级和EVITA full的Security模块,并满足车规安全等级最高的可靠性要求。
作为一款拥有极致性价比的计算平台,C1200能够灵活支持行业现在和未来的各种架构组合,单颗芯片满足包括CMS(电子后视镜)系统、行泊一体、整车计算、信息娱乐系统、智能大灯、舱内感知系统等跨域计算场景,为客户带来高价值和极具成本优势的芯片方案。
现场,丁丁揭晓了C1200原型机并展示了基于C1200的单芯片应用体验。黑芝麻智能提供相应的软件SDK,助力客户快速开发。
武当系列C1200原型机
C1200预计2023年内提供样片。黑芝麻智能将联合车厂、Tier1、软硬件战略级合作伙伴,打造基于C1200的创新标杆产品。
"黑芝麻智能致力于通过颠覆式的技术创新,为客户提供最优的产品。"黑芝麻智能创始人兼CEO单记章表示,"随着产品矩阵逐步拓展和完善,黑芝麻智能将持续为行业带来创新、高效、安全和可落地的方案。在汽车产业智能化的时代浪潮中,黑芝麻智能期待携手更多产业链伙伴合作,共同用创新描绘汽车产业的新面貌。"
稿源:美通社