工业峰会2024激发创新，推动智能能源技术发展

来源：意法半导体博客

工业峰会2024 于2024年10月29日在中国深圳圆满落幕，大会展出了150多个应用解决方案，举办了28场关于电机控制、电源和能源、自动化的会议，并展示了ST的技术产品。针对那些无法亲临峰会现场的人，ST还组织了40多场独特的网络直播，以触达更广泛的观众，使更多的人能够观看峰会。正如与会者将看到的那样，因为本届峰会聚焦智能能源，ST必须让工业峰会2024触达更多的工程师和决策者。气候变化对电力电子产品提出更高的能效要求，同时，数据中心、可再生能源，以及供暖和制冷的新消费趋势也需要创新技术。

暖通空调参考设计

蓝天白云下的工业建筑屋顶上的空调机组（HVAC）

10 kW大功率HVAC（空调、热泵和数据中心冷却系统）参考设计是2024年工业峰会上最令人印象深刻的演示之一，这个方案只用一个微控制器驱动三相Vienna PFC（功率因数校正器）和压缩机BLDC电机，过去，每个部分都要用一个MCU。因此，这种更高效的系统提供了更大的控制稳定性，并有助于显著减少物料成本。

STM32G4负责运行电机控制和数字电源二合一固件库，尽管要执行的任务很多，但CPU负载率仅60%左右，其中，数学协处理器和数据管理架构功能起了很大的作用。这块板子还具有其他功能，例如，支持KNX总线和预测性维护应用。简而言之，ST展示的是一个能够加快项目开发的功能丰富的参考设计电路板。

工业峰会2024上展出的暖通空调参考设计

选择开发10 kW应用参考设计是因为家用和商用暖通空调解决方案中的大多数压缩机需要大约10 kW到15 kW的电源。因此，工程师们在此次工业峰会2024上看到了一个如何快速创新的具体的实例。实际上，工程师只要根据特定需求适当调整该参考设计即可。例如，虽然我们默认使用1200 V IGBT和硅基二极管（PFC中的STTH30S12，压缩机中的STGWA40M120DF3），但设计人员可以选用意法半导体的SiC器件来提高能效和功率密度。同样，在保持使用单个MCU的优势的同时，将当前的功率调整为15千瓦的压缩机也比较简单。

2024工业峰会上最大的演示系统方案

机械臂抓取一个盒子

峰会上展出的自动化流水线系统是同类首创，也是工业峰会2024上的最大的解决方案演示。意法半导体丰富的系统级专业知识，广泛的产品范围和技术组合，给参会者留下了深刻印象。在众多的控制器、驱动器、RFID读取器、网关、传感器等产品中总共有500多颗ST芯片。在一个如此大的系统演示中，很多不同的组件来自同一家公司，这是非常罕见的。

这个大型演示模型是一个由三个机械臂和七个双电机伺服驱动解决方案组成的复杂的自动化流水线系统，其中运送物体总共使用了14个永磁直线同步电机，ST技术创新中心为这些电机设计了七个双电机伺服驱动器。七个双伺服驱动器使用EtherCAT和一个可编程逻辑控制器（PLC）通信，其中可编程逻辑控制器使用CiA 402协议分发实时运动参考信号。简而言之，这不仅是一个精彩的应用演示，还是一个交钥匙解决方案。

STM32MP2开发套件，简化PLC开发

这个自动化流水系统还支持CODESYS、Profinet、Sub-1G、IO-link等协议。此外，这个演示展示了ST与西门子的合作关系。通过利用西门子的自动化解决方案，ST可以使用PLC（可编程逻辑控制器）和HMI（人机界面）来确保更高的装配准确度、可靠性和精度。因此，这个自动化装配流水线是证明ST在嵌入式系统领域拥有丰富的产品组合和大量的专业知识的最好例子。

这个系统演示还展示了一个在虚拟空间映射现实世界制造过程的数字孪生平台。数字孪生模型为预测性维护和效率分析提供了一个独特的仿真能力。数字孪生可以帮助工程师预测问题，减少停机时间，并在不停产的情况下测试潜在的变化，而不需要在现场监控装配线的每个角落和缝隙。这个概念在汽车和航空航天工业中很热。通过在工业峰会2024等活动上展示这个概念，ST揭开了数字孪生的神秘面纱，从而扩大智能制造的应用范围。

数据中心

重新思考AI数据中心电源

本届峰会上还有新的亮点，比如，使用碳化硅技术提高能效和功率密度的5.5千瓦人工智能数据中心电源。在过去的五年里，云计算、人工智能和区块链技术使数据中心市场呈现爆炸式增长。事实上，伴随着数据中心在全球的大量增长，还需要大量的冷却系统和电能用于支撑。除了设备本身运行需要大量的电能外，冷却也会消耗大量的电能。因此，任何形式的能效提升都会产生巨大的影响，这意味着设备将使用更少的电能，对冷却的需求也会降低。

本届峰会展出的电源也是独一无二的，更高的能效意味着它可以省去桥式二极管。事实上，使用SiC器件和配套的STGAP电隔离栅极驱动器不仅可以提高能效，而且能够实现新拓扑更好的落地。ST配套的MCU处理器STM32G4还为电源解决方案带来了智能和先进的控制功能，以实现更复杂的配电机制，从而更好地实时适应负载波动。

简而言之，开发现代且功能丰富的电源变得更具成本效益，从而促进了新一代电源的进一步应用。此外，ST合作伙伴展示的人工智能数据中心电源是目前很少的采用SiC的实物电源。这个样机演示还表明，向高压直流（HVDC）基础设施转型还有助于创建更环保的数据中心。因为高压直流输电降低了输电损耗，降低了配电过程中的能耗，从而提高了整体能效。

此外，将可再生能源直接整合到现场运营是实现更环保的数据中心的另一条途径，这种方法可以大幅减少整体碳足迹。事实上，太阳能和风能发电有助于我们减轻对传统电网的依赖度，让人工智能数据中心变得绿色环保。当然，将可再生能源应用于人工智能数据中心领域将会面临不少挑战，但是在工业峰会2024上，ST的合作伙伴展示了如何使用ST的SiC产品将这个概念变为现实。简单地说，在世界建设越来越多的数据中心的同时，意法半导体正在努力建设一个更节能、更具成本效益和对环境负责的电力基础设施新时代。

与全球SiC领导者一起创新

碳化硅和氮化镓晶片

由于ST在碳化硅领域拥有近三十年的研制经验, 从技术研发到衬底、外延、晶圆制造，再到模块组装和封装测试，ST全盘掌控碳化硅的价值链。与许多竞争对手不同的是，ST能够在价值链上下游全面创新，提供业内性能最好的产品。此外，从碳化硅粉末到衬底、晶片、裸片、分立器件和电源模块，ST能够控制所有制造过程，满足客户日益增长的需求。

当工程师们想知道如何使用SiC甚至如何采购SiC时，工业峰会2024给出了答案，与会者在会上看到ST是如何解决这些问题，以及如何一步一步成长为全球排名前列的碳化硅供应商。具体而言，与会者可以获得我们广泛的MOSFET晶体管和二极管产品组合，以及在汽车和工业关键系统的应用情况。例如，参会者可以看到SiC MOSFET产品组合如何切实提高太阳能电动汽车充电站、电动汽车车载充电器、电驱逆变器、储能应用和人工智能服务器电源的能效、可靠性和性能。