La seconda rivoluzione elettrica: come AmberSemi sta digitalizzando la fisica dell'elettricità e perché è importante

È solo potere... o no? Con il continuo fiorire dell’automazione nelle case, nei luoghi di lavoro e negli spazi pubblici, la tecnologia intelligente negli edifici ha continuato ad evolversi a un ritmo vertiginoso negli ultimi anni. Tuttavia, l’industria che alimenta questi vari dispositivi ed endpoint elettrici a cui accedono quotidianamente miliardi di persone in edifici residenziali, commerciali e persino industriali in tutto il mondo, ironicamente è rimasta in gran parte stagnante per decenni. Ma perché il settore dell’elettronica di potenza è rimasto così indietro rispetto ai prodotti che supporta? Uno dei motivi: l’innovazione lenta e poco interessante dei componenti standard del settore degli anni ’1950, priva di quel tipo di scoperte tecnologiche dirompenti che hanno spinto tante altre categorie nel 21° secolo.

Le buone notizie? Esiste un'opportunità per l'elettronica di potenza di evolvere (modernizzare) finalmente la propria architettura di potenza e superare radicalmente le limitazioni che devono affrontare derivanti dai prodotti energetici legacy status quo. Come mai? Con l’adozione di moderne soluzioni di chip in silicio a stato solido che gestiscono digitalmente l’elettricità, sono ora possibili funzioni rivoluzionarie. Ciò include la capacità di estrarre la corrente continua direttamente dalla rete CA senza l'uso di ponti raddrizzatori, trasformatori o filtri, come tramite il circuito integrato AC Direct DC Enabler di AmberSemi. Questa innovativa tecnologia di alimentazione a stato solido consente nuove possibilità di progettazione di prodotti elettrici e funzionalità di intelligenza artificiale precedentemente irraggiungibili. E una volta che le industrie completano il passaggio alle soluzioni a stato solido, non tornano più indietro, come nel caso della conversione di televisori a tubo in televisori a stato solido o dei dischi rigidi magnetici dei computer in dischi rigidi a stato solido.

Fondamentalmente, questo aggiornamento generazionale dell'architettura è un classico Storia dei semiconduttori della Silicon Valley. È il consolidamento di tecnologie obsolete e di vecchia scuola in un minuscolo chip di silicio, in grado di sostituire la funzione dei componenti elettromeccanici standard. E, nel processo, consente un maggiore potenziale di funzionalità e una flessibilità operativa molto migliore, il tutto con un ingombro ridotto e una migliore affidabilità derivante dall'architettura a stato solido. Tuttavia, il potenziale impatto di questa “seconda rivoluzione elettrica”, guidata da aziende come Amber Semiconductor, è molto più profondo di un semplice passo nella progressione iterativa che definisce questo spazio da anni. Immergiamoci nei dettagli su come questa tecnologia sfrutterà davvero il potenziale dell'innovazione.

Efficienza dell'ingombro, densità di potenza e configurabilità

Oggi, le aziende produttrici di prodotti elettrici sono vincolate SIA dalla potenza erogata che dai fattori di forma del prodotto. Qualsiasi aumento della portata delle funzionalità richiederà molto probabilmente un aumento delle dimensioni del fattore di forma che può essere costoso nella migliore delle ipotesi e non praticabile nella peggiore.

La svolta di AmberSemi nel controllo digitale dell'elettricità, integrato nell'architettura dei circuiti integrati dei semiconduttori, consente progetti di alimentazione più compatti e dinamici e rappresenta un aggiornamento generazionale dell'architettura per la tecnologia di alimentazione in tutto il panorama dei prodotti elettrici. E offre tali funzionalità senza richiedere deviazioni dai fattori di forma universali dei prodotti finali. Le dimensioni notevolmente più ridotte del sistema consentite dall'Enabler IC di AmberSemi, ad esempio, aprono spazio fisico per più funzionalità e/o fattori di forma del prodotto più snelli, che possono generare risparmi sui costi e fornire una miriade di vantaggi. In effetti, il circuito integrato Enabler di AmberSemi è il più compatto del settore e vanta la più alta densità di potenza del settore, pari a 5 Watt per 0.18 pollici3 (1.66 cm3). Ciò crea una maggiore densità di potenza, rendendo l'architettura a stato solido particolarmente interessante in applicazioni in cui lo spazio è limitato, come dispositivi elettronici portatili, scatole di interruttori automatici, unità di distribuzione dell'energia e persino veicoli elettrici e tradizionali alimentati a gas.

Oltre ai vantaggi innovativi competitivi di AC Direct DC Enabler (più piccolo, più moderno e più programmabile), il dispositivo offre funzionalità e configurabilità aggiuntive fornendo l'accesso ai registri programmabili interni tramite l'interfaccia periferica seriale (SPI) incorporata. Abbinato a un microcontrollore generale, l'AC Direct DC Enabler può funzionare come un convertitore di potenza molto più intelligente, ma senza la conversione tradizionale piuttosto che l'estrazione DC direttamente dalla rete CA.

Affidabilità e durata

L'architettura a stato solido consente alle aziende di elettronica di potenza di raggiungere livelli più elevati di affidabilità e durata rispetto alle soluzioni tradizionali.

Poiché non hanno parti in movimento, riducono o addirittura eliminano i rischi legati all'usura meccanica, che col tempo possono diventare pericolosi. (Gli alimentatori sono in genere ciò che si guasta per primo nei prodotti elettrici.) Questa durabilità si traduce in una maggiore durata del sistema - e del prodotto finale - e in minori requisiti di manutenzione, con conseguente riduzione dei costi operativi sia per i produttori che per gli utenti finali.

Un numero di componenti notevolmente inferiore contribuisce anche a una maggiore affidabilità, nonché a una maggiore sostenibilità. Con fino a 2.5 volte in meno di componenti per la potenza erogata rispetto agli alimentatori standard, l'esclusiva tecnologia Enabler IC di AmberSemi riduce lo stress elettrico e termico dei componenti critici, consentendo un'efficiente dissipazione del calore e riducendo il rischio di guasti dei componenti dovuti al surriscaldamento. Offre anche la possibilità di evitare l'uso di elettrolitici nei casi in cui l'affidabilità è della massima importanza (come negli alimentatori a commutazione). Come risultato di tutte queste e altre funzionalità, le aziende di prodotti elettrici possono sfruttare un'energia più affidabile e di maggiore durata soluzioni che migliorano veramente la qualità e il valore dei loro prodotti.

Flessibilità e scalabilità

Le moderne soluzioni di architettura di alimentazione a stato solido, come il circuito integrato AC Direct DC Enabler di AmberSemi, consentono ai progettisti di cambiare idea su ciò che è ora possibile fare nei loro prodotti. La ragione di ciò è che l’architettura a stato solido e la gestione digitale dell’elettricità offrono maggiore flessibilità e scalabilità rispetto alle tradizionali soluzioni di elettronica di potenza. . Questa flessibilità apre nuove possibilità ai progettisti di ottimizzare i loro prodotti per applicazioni specifiche, soddisfare un'ampia varietà di requisiti dei clienti e accogliere i futuri progressi tecnologici, pur mantenendo la stessa architettura/dispositivo di sistema a stato solido. Con un ampio intervallo di tensione in ingresso di 25-277 V CA, Enabler di AmberSemi consente di utilizzare un singolo progetto in un portafoglio globale. Nei progetti futuri, l'indipendenza dalla tensione di ingresso della tecnologia di Amber fornirà ancora più valore alle applicazioni industriali a tensione più elevata in cui i prodotti tradizionali faticano.

Inoltre, prodotti come Enabler IC SoC di AmberSemi offrono l'opportunità di un'architettura consolidata. I chip possono essere facilmente integrati in una varietà di architetture di progettazione generiche e modulari, consentendo la scalabilità e l'espansione del sistema, dove l'architettura può essere più dinamica e avere un'applicazione di potenza più ampia. Inoltre, offre compatibilità globale in modo univoco all'interno di un singolo SoC. Gli ingegneri progettisti possono sfruttare questa funzionalità per sviluppare soluzioni in grado di adattarsi a diverse richieste di energia, creando il potenziale per la riduzione degli SKU e consentendo loro di essere adattabili ai cambiamenti nell'architettura del sistema. Alla fine, l'integrazione della moderna architettura di gestione dell'alimentazione basata su chip di silicio di AMberSemi fornisce ai clienti soluzioni di alimentazione versatili e a prova di futuro, offrendo allo stesso tempo l'opportunità di ottimizzare l'ingombro del prodotto finale con la flessibilità di alimentazione necessaria per includere anche più funzioni.

Potenza dinamica e sostenibilità

Oltre ad essere più piccola, più sicura e più affidabile, la potenza derivata dall'Enabler IC di AmberSemi è molto più dinamica perché l'elettricità è gestita digitalmente, il che consente un controllo sostanzialmente maggiore. Fornisce potenza dinamica tramite software, consentendo intervalli di tensione di uscita configurabili con commutazione automatica della modalità per ottimizzare l'efficienza per tutte le uscite di potenza.

Adottando l’architettura dei chip a stato solido, le aziende produttrici di moduli di potenza possono supportare attivamente la transizione verso un panorama energetico più sostenibile. Ciò può essere ottenuto perché l’architettura, come discusso in precedenza, richiede meno componenti ed è più durevole, riducendo la necessità di parti di ricambio, che contribuiscono negativamente all’impronta di carbonio attraverso le emissioni di produzione.

Conclusione

L'opportunità per le aziende di prodotti elettrici di aggiornare le proprie soluzioni di alimentazione allo stato solido non è solo un altro passo iterativo nel modello di lunga data di progresso tecnologico: è una svolta nell'architettura generazionale. La trasformazione dello stato solido modifica il calcolo progettuale dell’ingegneria elettrica in modi che in precedenza si ritenevano impossibili. La storia ci dice che una volta che le categorie di mercato passano allo stato solido, si convertono rapidamente e non guardano mai indietro ai vecchi standard tecnologici legacy. Con le innovazioni di AmberSemi che bussano alle porte dell'industria dei prodotti elettrici, l'alba di una seconda rivoluzione elettrica potrebbe essere proprio dietro l'angolo.