研华
books

通讯、传感器、电源三管齐下 罗姆半导体推智能制造解决方案

  • 洪千惠

DIGITIMES企划

工业3.0与工业4.0之间的最大差别,在于生产设备需从自动化升级到智能化,才能将生产信息集成到后台系统,藉此与其它设备相互合作,达成少量多样的生产目标。而在设备升级的过程中,通讯、传感器、电源系统又扮演著至关重要的角色,尤其智能化设备功能非常复杂,通常需要多个感测元件相互搭配后,方能符合企业对智能制造的要求。

 点击图片放大观看

罗姆半导体设计中心主席工程师王韦迪

罗姆半导体设计中心主席工程师王韦迪说,企业要将生产设备融入IOT技术,最大的挑战便是如何挑选所需的感测元件,以藉此收集生产过程中的各种资料。只是,收集、处理、传输感测资料的流程相当复杂,罗姆半导体所提供的传感器产品系列非常完整,能侦测加速度、陀螺仪、颜色、温度、紫外线、X-ray、压力、湿度、磁力仪等等,搭配技术支持服务,无疑能协助台湾企业跨出产业升级的第一步。

除了感测元件,罗姆半导体也有非常完整的通讯解决方案,涵盖Wi-SUN、EnOcean、Wi-Fi、Bluetooth、RF4CE等技术。其中,Wi-SUN的通讯距离约500公尺,具备低功耗且通讯距离长的优点,适合室外或工厂等宽阔场所等应用。至于EnOcean,则是一种免电池的超低功耗通讯装置,无须维修,也无须进行配线工程,非常适合应用在已完工的生产线中,通讯距离可达100公尺。

而有别于其它业者的销售模式,罗姆半导体在销售单一元件之外,还提供预先与MCU集成的无线网络套装模块。如此一来,企业用户无需浪费时间在集成芯片上,只需专注在开发创新服务,优化生产流程。而对于工作空间较小的用户,亦可另外运用Wi-Fi模块搭配认证或口令化(Supplicant或WPS)系统,快速达成资料交换的目的。

王韦迪指出,考量到智能设备伺服马达控制机械手臂需求,以及针对工具机用电源控制器,研发出1200V 400A、600A额定的全碳化硅(Full SiC)功率模块。该产品具有支持Half-Bridge、三相电压设计、高频率驱动、周边元件小型化的特性,且藉由罗姆独家研发模块内部构造及散热设计的最佳化,开关损耗也比一般同等额定电流的IGBT模块减少了64%(芯片温度150°C时),因此有助于应用程序的节能化。

此外,由于全碳化硅可进行高频率驱动,周边可选用较小元件,开关损耗亦能大幅降低,有助让冷却系统的小型化。在PWM变频器驱动时的损耗模拟中,若将该开关频率所导致的损耗与同等额定电流的IGBT模块进行比较,则5kHz驱动时为30%,20kHz驱动时为55%,总损耗将进一步大幅降低,在20kHz驱动的情况下,可使散热器尺寸小型化达88%。

过去为达到功率模块产品的大额定电流化,开关动作突波电压势必会变大,故有必要降低封装的内部电感。而现今藉由配置罗姆半导体内建型SiC装置,将可使内部配置、端子构造等优化,内部电感因而让传统产品约减低23%。尤其罗姆半导体新研发封装G型技术,比传统封装更可抑制27%的突波电压,因此产品化规模将达到额定400A、600A,并在同等突波电压驱动条件下,采用新封装还可以降低24%的开关损耗,堪称是工具机产业打造智能设备的最佳选择。