引领磁性电流感测技术创新,重塑工业与汽车应用

日期:2024-07-10


在2024年慕尼黑上海电子展,Allegro MicroSystems(以下简称Allegro)围绕“工业转型”和“48V系统推动可持续发展”等主题展出一系列创新解决方案。该公司全球销售高级副总裁Max Glover、全球副总裁&中国区总经理徐伟杰(Andy)和全球战略业务发展高级总监Motaz Khader接受了记者采访。Max Glover强调,作为传感与功率IC解决方案领域的全球领航者,Allegro正以前瞻性的视角赋能未来科技的每一步跃进。
值得一提的是,在本次展会上,Allegro隆重推出了两款创新传感器产品,通过显著提升设计过程中的保护功能与效率,以及增强产品的可靠性,再次证明了Allegro在技术创新与产品优化方面的深厚实力与不懈追求。

百年技术底蕴,持续“有目的的创新”

Allegro的核心优势首先体现在其市场领先的技术底蕴与产品组合上,这得益于公司百年来秉持的“有目的的创新”理念。这使得Allegro的磁感应产品占据了高达62%的市场份额,而功率产品占比则为38%,在这两个领域占据领导地位。
Max Glover介绍说,紧密跟随并适应长期稳定的高增长市场需求,Allegro的市场布局精准而全面:汽车行业销售额为73%,工业领域为21%,其余则分布于其他领域,共计6%。这一市场分布不仅彰显了Allegro的广泛影响力,也预示了其持续增长的强劲动力。2024财年,Allegro实现销售额10.5亿美元,同比增长8%,财务表现稳健。
他表示:“我们致力于推动世界走向更安全、更可持续的未来,这体现在高度集中的市场地位、有目的的创新、在磁感应和功率IC领域的领导地位和具有吸引力财务状况。”
他说,前沿的汽车技术正引领传感与电源领域不断发展。Allegro的磁传感器IC以其市场占有率第一的优势,展现了精确、高速的电流传感能力,使电源系统更加小巧且高效;速度和位置传感器可靠且准确地测量线性或旋转的位置与速度;XtremeSense TMR技术以其高精度、低功率和高灵敏度显著提升了电动汽车的续航里程、充电速度及能源系统效率。
在功率IC方面,Allegro的电机驱动器以安静、高效、可靠的方式驱动电机和风扇;调压器将汽车内的高电压安全地转换为低电压;隔离栅极驱动器则提升了GaN和SiC功率电子器件的效率与紧凑性。Allegro IC体积更小、噪音更小,适合在xEV中使用,实现更高效的电机和风扇。
他表示,Allegro的业务遍布全球,与迅速扩张的xEV(电动及混合动力汽车)市场紧密契合,共同见证并推动了从2020年至今xEV采用率的持续飙升。“展望未来,我们预计在2023财年至2028财年期间,我们将实现高达24%的复合年增长率,展现出强劲的增长潜力。”他说。



他总结道,Allegro的优势体现在三个方面。一是汽车电气化,通过采用精确的传感器和高度集成的电源IC,不仅能够提升道路安全,还能有效延长电动汽车行驶里程;二是让清洁能源发扬光大,利用高性能的电源和传感IC实现能源的高效利用与转换;三是赋能世界自动化,实现最高效率的智能电机控制与精确感应解决方案,推动自动化技术的深入发展与广泛应用。

新型传感器增强保护功能,提高设计效率和可靠性

最近,Allegro推出了新型大功率电流传感器ACS37220,并预发布了紧凑型贴片封装磁性电流传感器ACS37041。与基于分立并联电阻器和运算放大器的电流感测解决方案相比,Allegro新型解决方案能够提高效率和可靠性,增强系统保护功能,并降低物料成本。
Max Glover说,传统分流器解决方案需要多个组件,占用大量电路板空间,经常需要更多层PCB和散热片来保持可接受的热性能。这些因素不可避免地增加了重量、尺寸以及设计的复杂性,往往导致成本和生产时间增加。过去二十年来,技术进步促使磁性电流传感器不断发展,使其能够替代传统分流式电流传感电路。
磁性电流传感器在两个极端之间进行了优化,具有更低成本和更高准确度。从带低侧分流器的运算放大器到电流检测放大器的变革,使尺寸更小,零部件更少;可以内置信号调节,而且功耗和电阻更低;同时实现功能隔离,具有更好的CMTI,在线操作更简单,带宽也更高。



据了解,ACS37220专为取代大功率感测电阻器而设计,可用于高达200A大电流的监测应用,适用于<100V应用,可以实现更低电阻和更小尺寸的解决方案;它支持3.3V或5.0V电源,并包括参考电压输出和过流故障输出。



ACS37041则是业界更小的贴片式磁性电流传感器,采用紧凑型SOT23-W封装,具有高集成度,适用于最高可达30A的广泛电流感测应用,如工业电机驱动器、电动自行车和电动滑板车等。



Max Glover告诉记者,Allegro新型电流传感器将分流电阻器、分流放大器和其他无源组件功能集成到单一封装中。与传统分流器相比,新产品具有紧凑的设计和更高的效率,因而成为理想的低电压(<100V)传感器。
上述传感器的优点可以概括为:更低的散热:集成磁性电流传感器引线框架的导体电阻较低,因此系统温度较低;设计更简化:由于需要贴装和布线的组件较少,PCB布局更加简单直观;创新的封装:Allegro集成式传感器解决方案将传统分流电阻器电路的功能集成到单一封装中,尺寸明显更小,从而简化了组件贴装并精简了设计流程,同时减少了整体材料清单(BOM)。



48V系统变革推动可持续发展

最后,Max Glover展望了行业发展趋势。他表示,汽车行业正迎来一场由48V系统引领的革命,这一创新技术旨在重塑行业格局并加速推动可持续发展进程。相较于传统的12V系统,汽车系统电压升级至48V展现出了显著的优势。随着汽车内部电力需求的日益增长,12V系统已难以满足现代汽车对于高性能、高能效的电力要求。
48V系统通过采用更低的电流和更高的电压(P=V×I),实现了电流要求的大幅降低,进而减少了功率损耗。这一转变不仅提升了能源利用效率,还促进了汽车电气系统的轻量化与紧凑化设计。更低电流的传输意味着可以采用更细、更轻的电缆,这不仅降低了成本,还显著减少了车辆的重量和占用空间,为电动汽车的续航里程提升和整体可靠性增强奠定了坚实基础。此外,48V系统还有助于延长电动汽车电池的使用寿命。通过优化电力分配和减少不必要的能量损耗,该系统确保了电池能量得到更高效的利用,从而延长了电池组的循环寿命。



他自信地表示,选择Allegro来打造48V系统,是基于其在汽车级合规性、技术创新、产品全面性、可靠性以及能源效率与空间优化等方面的显著优势。Allegro提供的48V系统解决方案,包括高效的电机驱动器、电流传感器、降压调节器和隔离栅极驱动器等,不仅提升了系统的功率密度和冷却效率,还减少了能源消耗和电磁干扰。
在人工智能革命与制造业工业自动化转型的浪潮中,Allegro的48V系统解决方案也发挥着关键作用。这些系统通过提升效率、减少热量产生与冷却需求,显著节省了能源。同时,更高的功率密度设计使得电缆和连接器的尺寸得以减小,从而节省了宝贵的空间。此外,增强的功率输出使得风扇能够以更高转速运行,进一步加快了冷却速度,确保系统稳定运行。
对于制造业工业自动化而言,特别48V DC供电的移动机器人应用,Allegro的解决方案带来了显著优势。它不仅减少了电气危险,提升了操作人员的安全性,而且更高功率和更快速的电机显著提升了机器人的性能,使其能够更高效地完成各种任务。

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