艾睿电子除了销售电子零件之外，也提供众多的解决方案与参考设计给客户，协助客户拓展应用领域，并加快产品的开发速度。本文将为您介绍艾睿电子与合作伙伴推出电源应用解决方案与参考设计，值得您进一步了解与应用。

工业4.0和智能工厂的需求带动了IO-Link连接集成（IEC 61131-9）的发展，通过采用IO-Link的工业传感器和执行器，可在工厂环境中增加可靠性和稳健性，同时增加了数据量，并且更易于维护。

另一方面，目前建立的IO-Link多端口主机设计流程，仍然会产生相当大的非经常性工程（Non-Recurring Engineering, NRE）成本。制造商通常在专用微控制器上实现接口协议，协议栈的知识产权（Intellectual Property, IP）通常由第三方技术提供商提供许可，因为开发自己的协议栈更加昂贵且耗时。这种方法需要将堆栈移植到微控制器和IO-Link收发器，从而产生NRE成本。

在高成本意识的时代，各个行业都在寻求可以节省成本的创新。因此，艾睿电子与其合作伙伴TEConcept和STMicroelectronics一起推出了一种解决方案，使公司能够快速将IO-Link Master功能添加到他们的产品中，而无需增加特许权使用费或许可费。

这款4端口IO-Link Master芯片解决方案基于低功耗ARM® Cortex®-M4微控制器，集成协议栈，可通过各种IO-Link收发器控制多达4个IO-Link设备，它有助于简化设计，加快开发进度并减少软件开发工作，同时保证了IO-Link的功能。IO-Link多端口Master芯片解决方案是基于艾睿电子IOLinkChips ARW-IOLM4P-STM32L4（基于STM32L431RBT6），艾睿电子可为非许可客户提供嵌入式IO-Link Master许可。

家庭住宅以及办公楼的供暖、照明和门禁系统管理的舒适性和多功能性的需求正在增长，与此同时，能源的有效利用变得越来越重要。人们想要一个舒适、可持续和安全的生活和工作场所，而这正是自动化需求的起源。

然而，只有通过智能控制和监控所有相关产品，才能实现更多的便利性和安全性，以及更低的能耗。这是一个真正的挑战，因为它意味着从传感器和执行器到控制和监控中心之间需要更多的布线。对于专业人士而言，如此大量的布线也意味着更高的设计和安装工作，增加火灾风险并导致成本的飙升，而这就是KNX技术的利基所在！

想要实现自动化的梦想并不困难，只需要通过确保系统中所有组件采用一种通用语言进行通信，来消除各个隔离设备的问题，则您所使用的设备类型便不再重要。无论您是想控制照明、百叶窗、安全系统、能源管理、供暖、通风、空调系统、信号和监控系统、服务和楼宇控制系统接口、远程控制、音频和视频控制......所有这些功能都能通过一个统一的系统工作，这被称为互通原则，这将使家庭和楼宇控制变得容易。

KNX是一种面向未来的技术，具有无限的灵活性和个性化能力，且是一个安全可靠的系统，可节省时间、安装简便，集成且面向未来的解决方案，并拥有一个国际社群，能够最大化楼宇自动化的灵活性和个性化。想要创建智能家居或办公室的方法很多样，可通过让灯光控制变得更简单，或者完全连接各种不同类型的设备，KNX将楼宇的自动化和个性化提升到了一个新的水平。

艾睿电子的KNX楼宇自动化解决方案采用了STMicroelectronics的零件，关键部件包括STKNX、STM32、ISO621、ULN2003、MOSFET、SMAJ40CA，主要应用重点包括智能照明、供热通风与空气调节（Heating, Ventilation and Air Conditioning, HVAC）、人机接口（Human Machine Interface, HMI）与传感器等，可为KNX应用中的控制器与传感器，提供各式各样的高质量器件。

传统的晶体管是采用硅为基础，但采用氮化镓（GaN）则可以提供了超过硅的基本优势，特别是氮化镓拥有较高的临界电场，使其具有出色的特定动态导通电阻和较小的电容，这对功率半导体器件非常具有吸引力，与硅开关相比，这使得GaN HEMT（High Electron Mobility Transistor，高电子迁移率晶体管）非常适合高速开关。

GaN晶体管的三个主要优点包括，首先，GaN晶体管可像二极管一样在反方向（第三象限）导通，但没有反向恢复电荷，这是一项巨大的优势，可实现低损耗和低EMI的硬切换；其次，GaN晶体管的电容／电荷远小于同类Si或SiC晶体管，栅极电荷和输出电荷都低于任何竞争技术，可实现快速、低损耗的开关；最后，由于电荷低且没有少数载流子，GaN开关速度非常快（在纳秒范围），特别是在关断时，沟道电流可以在几纳秒内截止，使截止损耗极低。

GaN在单端拓扑中的每种情况下，电流都是单极的，所以体二极管永远不会导通，使其性能无关紧要，CoolMOS通常是这些应用程序的最佳选择，使用GaN的开关损耗的小幅改善，可能不值得额外成本，但是在基于半桥的拓扑中，GaN则可以提供显着益处的电路，像是图腾柱PFC、LLC转换器、相移桥式转换器、有源钳位反激转换器、逆变器等应用。

GaN提供的好处取决于两个关键因素，包括在控制策略上，想要采用硬开关还是软开关，对于所有硬开关，由于具备零Qrr，GaN是明显更佳的选择，对于谐振／软开关，CoolMOS小于250 kHz，GaN则大于250 kHz，在运行频率方面，对于硬开关会损耗频率，因此使用较低的频率以实现最高效率，对于使用软开关，GaN的优势会大于250 kHz。

英飞凌（Infineon）以GaN为基础，推出了CoolGaN™晶体管，拥有新的功率典范，具有终极效率和可靠性，像是在2.5千瓦超高效图腾柱PFC应用中，

CoolGaN™晶体管在整个承载范围内的平面效率均大于99%。目前已经推出600V的CoolGaN™ e-mode HEMT，即将推出更多600V与400V CoolGaN™ e-mode HEMT，200V与100V的CoolGaN™ e-mode HEMT则正在开发当中。

Wolfspeed开发了XM3功率模块平台，以最大限度地发挥SiC的优势，同时保持模块和系统设计的稳健、简单和经济高效。XM3电源模块的重量和体积仅为标准62 mm模块的一半，可最大限度地提高功率密度，同时最大限度地降低环路电感，并实现简化的电源总线。XM3的SiC优化封装可实现175℃连续结合操作，具有高可靠性氮化硅（Si3N4）功率基板，可确保在极端条件下的机械强度。

XM3功率模块具有高功率密度面积，可支持高温（175℃）操作，具低电感（6.7 nH）设计，实现传导优化的第三代MOSFET技术，在低侧开关位置集成温度传感器（接近外部NTC引脚位置），内置电压感应（De-Sat）连接，便于驱动器集成，偏置中间端子布局允许简化和低电感母线互连，专用的汲极开尔文引脚，高可靠性氮化硅绝缘体和铜功率基板，可通过增强的功率循环能力，满足要求严苛的市场需求。

XM3非常适合要求苛刻的应用，如电动车充电器、不间断电源（UPS）、电机和牵引驱动器。在电机驱动应用可进行传导优化，支持150 kW - 300 kW，有源前端（AFE）、逆变器、UPS（开关优化）则可支持150 kW - 250 kW，DC-DC转换器（开关优化）可支持150 kW -250 kW，感应加热可支持200千瓦 - 300千瓦，此外，如固态断路器也是相当好的应用领域。

艾睿电子为了众多电源应用也推出参考设计给客户参考，陆续将于2019年下半年推出。包括即将在2019年第三季度推出的90W紧凑型ACF USB Type-C PD 3.0组合充电器，支持PFC、有源钳位反激，其目标规格包括90-265 VAC输入电压，90W USB输出功率，具有一个Type C埠，支持5V / 3A、9V / 5A、15V / 5A与20V / 3A，两个支持5V / 2A的Type A埠，符合USB Type-C PD 3.0标准，效率大于94%并超过20W Cu/in，支持有源钳位反激拓扑，以及OCP、OTP功能，关键器件将采用On Semiconductor、TI、Infineon与Cypress的产品。

在2019年第三季度艾睿电子也将推出激光驱动模块，其目标规格为12VDC输入电压，发射范围可达100米，可应用于汽车、无人机、机器人等领域，目前关键部件的首选供应商包括DSP/FPGA和固件的TI、Intel、Lattice，GaN MOSFET的EPC，GaN栅极驱动器的TI、STMicroelectronics、On Semiconductor、Infineon、Silicon Labs，激光二极管则有Finisar、Lumileds、Lextar，光学部分仍待决定，安全功能则采用Infineon的Optiga。

艾睿电子在2019年9月也将推出数字电源，支持6.6KW的双向电动车充电器，目标规格为200-265 VAC输入电压，输出功率为6.6kW、250-450 VDC，效率大于98.4%，采用67kHz图腾柱PFC，CLLLC为200kHz，功率密度达到60W Cu/in，可应用于DC-DC板载充电器、能源储备、UPS，关键部件首选供货商包括DSP和固件的TI，SiC MOSFET则来自Cree、Infineon、STMicroelectronics等厂商。

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