NR 9 SEPTEMBER 2019
ELEKTRONIK TIDNINGEN
TEMA:âPOWER
Det Ă€r inte bara den svenska elmixen som gör Northvolts kommande batterifabrik i SkellefteĂ„ miljövĂ€nlig. Europas första gigafabrik dokumenteras noggrant för att kunna kopieras i fler exemplar. /12â13
HĂR SKAPAS VĂRLDENS RENASTE BATTERIER FANNY BJĂRK:
INCELL:
Hon tar SiC frÄn labbet till kunderna
Bygger sÀker reservkraft av cylinderceller
/16â19
/20â21
PRENUMERERA KOSTNADSFRIT T! ETN.SE/PREN
SVERIGES ENDA ELEKTRONIKMAGASIN FĂR PROFFS
Infraröd termostapel Triboelektricitet Magnetisk position Geststyrning Mellankoppling Rektifierande antenn Uppkopplat moln Frikopplat nÀtverk Hybrid Envelope-spÄrsignal Re-Entrant Leveraged-design InbÀddad logik TEG:er Passiva komponenter Logik-ekosystem Third-Order-sensor Klocka/tidtagning Minne Filter SoC VÀrmehantering Klass-G-förstÀrkare Decimerad effekt/effektivitet MikrovÄgor Bluetooth FjÀrrstyrning FPGA DDS Batterier Enheter med betastrÄlning MiWi-sÀndtagare Nanogeneratorer AMR à tervinna radiovÄgor Ask-mottagare Transformatorer Sol Sensor 2-vÀgsfjÀrr Simplex-överföring ADC Potentiometrar GrÀnssnitt NFC Frekvenssyntetisatorer Oscillatorer LÄgspÀnning PMIC RelÀer WPC-certifierad Smarta enheter Kondensatorer Elektromekaniska Optoisolatorer ZigBee Halvledare EMI Verktyg Maskinvara Kabel
Halvledare Passiva komponenter Elektromekaniska Ström Kretsskydd Automatisering Kontakter Mellankoppling Hypersnabb IoT StrömstÀllare RFID TMR-magnetsensorer RF riktade kopplare BipolÀr digital lÄssensor Logik Digitala flerpoliga Kristaller AR JordvÀnlig skÀrm InbÀddad mobilt IO-lÀnk Solenoider NÀrhetssensor Kapacitiv beröring InbÀddade datorer GrÀnssnitt för termokopplare PIR-sensor SPI-grÀnssnitt LinjÀr UltralÄg effekt Smalband Mesh-nÀtverk VR Keyfob Isolatorer MCU:er RF-utvÀrdering Utvecklarkort RF-antenner Axellutning Zettabyte-eran I2C Processautomatisering med robotar Arkitektur för mikroservice Rezence-kompatibel XCVR Uppslukande upplevelse AI Sakernas internet Na-TECC 3D-ombyggnad Kvantdator Shunt Sense Tryckfri Teknik för smarta hem 5G-mobilt Energiupptagning Motorer Datainsamling
Tidningshuvud
05-12-12
14.29
INNEHĂ LL ETN 9/19
Sida 1
Utges av Elektroniktidningen Sverige AB adress: Folkungagatan 122, 4 tr, 116 30 Stockholm. telefon: 08-644 51 20 | www.etn.se bankgiro: 5456-3127 redaktion: Anna Wennberg (ansv. utg.), Per Henricsson, Jan TĂ„ngring. grafisk formgivning och layout: Joakim Flink, TYPA jocke.flink@typa.se annonser: Anne-Charlotte Sparrvik, 0734-17 10 99 | e-post: ac@etn.se prenumeration: webb: etn.se/pren | e-post: pren@etn.se telefon: 08-644 51 20
26 30
6
Anna Wennberg Bevakar analogt, opto och kommuniÂkation, kraft, senÂsoÂrer, distriÂbution, medicinsk elektronik och minnen. anna@etn.se | 0734-17 13 11
31
22
Per Henricsson Bevakar test & mĂ€t, rf och komÂmunikation, produktion, FPGA, EDA och passiva komponenter. per@etn.se | 0734-17 13 03
Jan TĂ„ngring Bevakar inÂbyggda system, mjukvara, processorer, kort och skĂ€rmar. jan@etn.se | 0734-17 13 09
Anne-Charlotte Sparrvik Ansvarar för sĂ€lj- och Âmarknadsföring. ac@etn.se | 0734-17 10 99 © Elektroniktidningen 2019 upplaga: 13â500 ex (exkl. emagasin) Allt material lagras elektroniskt. issn 1102-7495 Organ för SER, Svenska Elektrooch DataingenÂjörers Riksförening, www.ser.se Tidningen trycks pĂ„ miljövĂ€nligt papper hos Sörmlands Printing Solutions AB. omslagsbilden: Northvolts renrum i VĂ€sterĂ„s. foto: Northvolt
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
4 6
14 22
10
26
HĂ„ller koll pĂ„ alla standarder För att en produkt ska gĂ„ att sĂ€lja behöver den uppfylla en rad regulativa standarder. Lundabaserade Soreco har skapat en databas som hĂ„ller reda pĂ„ allt. Tyskt acceleratorprogram ger svensk kiselkarbidsensor trovĂ€rdighet Sensic Ă€r ett av fyra företag som valts ut för att delta i tyska Heraeus nyinstiftade inkubator program. Under tre mĂ„nader fĂ„r Kistaföretaget ÂtillgĂ„ng till mĂ„ngmiljardkoncernens interna Âresurser och kontaktnĂ€t.
Det gÄr bra för elektronikindustrin De sex senaste Ären har elektronikbran schen vuxit snabbare och anstÀllt fler mÀnniskor Àn den genomsnittliga svenska indu strin. Det visar en fÀrsk kartlÀggning frÄn Bisnode.
SÄ ska EU bygga superbatteri Forskare vill ersÀtta sig sjÀlva med en intelligent automat som söker efter ny batteriteknik. EXPERT: SÄ fÄr du energilagringssystemet att leva 30 procent lÀngre Stefano Gallinaro, pÄ Analog Devices, skriver om hur ett modernt batteriövervaknings system, med balansering av celler och isolerad kommunikation, kan utnyttja fördelarna med nya litiumbaserade batteritekniker. EXPERT: Japansk hybridprocess ger extremt strömsnÄla styrkretsar Renesas har utvecklat en halvledar process som gör att det gÄr att undvika beroendet mellan processgeometri och effektförbrukning, skriver Graeme Clark, Renesas Electronics Europe.
ïł
STARTâBLOCKET
HÄller koll pÄ alla standarder För att en produkt ska gÄ att sÀlja behöver den uppfylla en rad regulativa standarder som dessutom uppdateras eller förÀndras med ojÀmna mellanrum. Lundabaserade Soreco har skapat en databas som hÄller reda pÄ allt.
Ăversikten visar alla registrerade produkter med tillhörande standarder liksom status för dessa.
L
ösningen kan synas sjĂ€lvklar: ett webbÂaserat verktyg dĂ€r man lĂ€gger in sina produkter och kopplar dem till relevanta standarder och certifieringar. Fast hittills har det inte funnits nĂ„got kommersi ellt verktyg för uppgiften. ââVĂ„r erfarenhet Ă€r att det finns en senior person, oftast en man, som har stenkoll, sĂ€ger Ingemar Thulin pĂ„ Soreco. Testprotokoll och annan dokumentation Ă€r normalt samlade i Excelark, foldrar och pĂ€rmar pĂ„ ett sĂ€tt som passar den som skapat systemet. Det leder till problem nĂ€r nĂ„gon annan ska ta över. ââVi tror att det kommer att finnas ett behov av att digitalisera den hĂ€r typen av tjĂ€nster. Dessutom krĂ€ver regelverken ofta att mĂ€tprotokoll och annan dokumentation ska sparas i tio Ă„r, och gĂ„ att plocka fram pĂ„ bestĂ€llning.
S O R E CO S LĂ S N I N G kallas Regmat.com eller Regulatory Management Tool, och har tillkommit som ett resultat av Sonys senaste sparpaket i Lund. Ingemar Thulin och John Berntsen, som grundat Soreco, arbetade pĂ„ mobiljĂ€tten. ââVi började fundera pĂ„ vad vi skulle göra. Vi ville utveckla den kompetens vi hade. Men vĂ€gen till Regmat var inte spikrak. Den första idĂ©n var att bygga en tjĂ€nst som skulle identifierade vilka standarder som en ny produkt mĂ„ste följa. Av olika anledningar bytte de spĂ„r till att istĂ€llet skapa en tjĂ€nst som följer upp testade produkter och hĂ„ller reda pĂ„ vilka standarder de Ă€r testade mot. I botten finns en databas med standarder som behövs för att uppfylla bland annat RoHS, RED-, WEEE- och Reach-direktiven i Europa, men ocksĂ„ för deras motsvarig heter i USA och Kina. Soreco uppdaterar standarderna vartefter de utvecklas eller det tillkommer nya. S O M A N VĂ N D A R E lĂ€gger man in sina produk ter och specificerar vilka standarder de ska följa plus vem som Ă€r ansvarig för produk ten. Det gĂ„r ocksĂ„ att lĂ€nka till dokument som ligger pĂ„ externa servrar, exempelvis
ïŽ
En enskild produkt med status för de standarder den testats enligt.
Det gÄr att ta upp enskilda standarder och bland annat se deras giltighetstid.
testprotokoll. Det finns ocksĂ„ lĂ€nkar till de standarder man kryssat för. NĂ€r allt Ă€r klart fĂ„r man en lista dĂ€r produkterna Ă€r markerade som gröna, gula eller röda. Grön betyder att produkten uppfyller alla Ingemar Thulin standarder, och det Ă€r fritt fram att sĂ€lja den. Gul innebĂ€r att man behöver göra nĂ„got för att produkten ska kunna fortsĂ€tta att sĂ€l jas. Det kan exempelvis vara en standard som Ă€r pĂ„ vĂ€g att ersĂ€ttas av en ny version vilket kan kĂ€rva nya tester. Den röda âlampanâ tĂ€nds om man inte vidtagit Ă„tgĂ€rder utan produkten bryter mot en standard. TjĂ€nsten passar för alla som utvecklar och tillverkar produkter och för företag som im porterar och sĂ€ljer till konsumenter, sĂ„som Ikea och Biltema, men ocksĂ„ alla webbutiker
John Berntsen
som skickar varorna direkt frĂ„n Kina. ââVi skulle kunna leverera mycket intressanta tjĂ€nster till den typen av företag. Tittar man lĂ€ngre fram ser duon en möjlighet för bland annat testhus att annonsera om sina tjĂ€nster via Regmat.
E X A K T VA D TJ Ă N S T E N KO S TA R vill de inte prata om men det handlar om en Ă„rlig avgift som baseras pĂ„ antalet produkter. Den kommersiella lanseringen ska ske i december men redan nu gĂ„r det att skapa ett konto och testa kostnadsfritt. ââDet Ă„terstĂ„r att Ă„tgĂ€rda nĂ„gra mindre saker men i det stora hela finns det mesta pĂ„ plats, skicka en mail sĂ„ kan vi ordna ett konto, sĂ€ger Ingemar Thulin. PER HENRICSSON
per@etn.se
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
Du vĂ€ljerâkĂ€rnan, prestandan och funktionerna Skalbar prestanda för varierande behov
Har dina konstruktionsbehov förĂ€ndrats â igen? LĂ„t Microchip hjĂ€lpa dig att sĂ€tta stopp för den frustration och bortkastade tid som sĂ„dana förĂ€ndringar leder till. Microchip Ă€r den enda halvledarleverantören som innoverar över 8-, 16- och 32-bitars styrkretsar, digitala signalstyrkretsar och mikroprocessorer. VĂ„ra uppĂ„t kompatibla arkitekturer sparar resurser i form av den tid och de investeringar som spenderas pĂ„ kodutveckling. VĂ„rt ekosystem för utveckling möjliggör dessutom att ett gemensamt ekosystem kan utnyttjas för flera olika konstruktioner. FörĂ€ndrade konstruktionsbehov behöver inte leda till krĂ„ngel; se hur Microchip gör det enkelt.
Förenkla livet pÄ www.microchip.com/Scalable
Microchips namn och logotyp samt Microchip-logotypen Àr registrerade varumÀrken tillhörande Microchip Technology Incorporated i USA och andra lÀnder. Alla andra varumÀrken Àr respektive registrerad Àgares egendom. © 2019 Microchip Technology Inc. Eftertryck förbjudes. DS30010186A. MEC2290A-SWE-07-19
STARTâBLOCKET
Fyrmannaföretaget ÂSensic Ă€r ett av fyra företag som valts ut för att delta i tyska Heraeus nyinstiftade Âinkubatorprogram. Under tre mĂ„nader fĂ„r Kistaföretaget tillgĂ„ng till mĂ„ngmiljardkoncernens interna resurser och kontaktnĂ€t. Tillsammans ska företagen arbeta fram en prototyp som ska demonstreras för ÂHeraeus management i Âmitten av november.
D
et var Heraeus som hit tade oss. Det hade bevakat oss i ett antal Ă„r, sĂ€ger en pĂ„tagligt glad Olle Westblom pĂ„ telefon. Heraeus Ă€r nog okĂ€nt för de flesta men omsĂ€tter drygt 200 miljarder kronor och har över 15â000 anstĂ€llda. Företaget Ă€r familjeĂ€gt och gör lite av varje inklusive kvartsstavar till fiber optik och partikelsensorer till fordon. Tanken med acceleratorpro grammet Ă€r att hitta teknik som kompletterar den egna och kan leda till att företaget lyfter sig i nĂ€ringskedjan. ââVinsten för oss Ă€r att vi fĂ„r en samarbetspartner som ger resurser och trovĂ€rdighet mot kunderna.
I N N A N P R O G R A M M E T drog igÄng fick tre av Hereaus affÀrsomrÄ den specificera vad de ville kom plettera med och sedan startade
Tyskt acceleratorprogram ger svensk kiselkarbidsensor trovĂ€rdighet en global sökning. Resultatet blev en lista pĂ„ 1â200 företag. Via intervjuer och annan informa tionsinsamling kokade den ner till 100. I nĂ€sta steg reducerades den till 30 och slutligen bjöds tio företag in till huvudkontoret i Hanau dĂ€r de fick presentera sig. Sensic var ett av de fyra bolag som sedan valdes ut till ett tre mĂ„nadersprogram som bland annat ska resultera i en demon stration den 15 november. Vad som hĂ€nder dĂ€refter Ă€r inte bestĂ€mt. Det Ă€r dessutom första gĂ„ngen Heraeus genomför den hĂ€r typen av program, men rimligt att anta Ă€r att det leder till nĂ„gon typ av partnerskap genom licensiering eller ett gemensamt bolag. I korten finns ocksĂ„ ett möjligt uppköp. ââMan kan se de hĂ€r tre mĂ„naderna som en teknisk due diligence som ger oss möjlighet att visa hur tekniken fungerar. Vinsten ger dock inga rena
pengar utan Sensic fĂ„r tillgĂ„ng till Hereaus interna resurser och nĂ€tverk. Företaget betalar för en demonstrator och den tid som managementkonsulten PWC:s kontor i Frankfurt bidrar med. ââDe coachar oss med andra saker Ă€n det tekniska. S E N S I C G R U N D A D E S redan 2007 för att kommersialisera den forskning som bedrivits vid Lin köpings Universitet. Företaget fick snabbt fram sensorer men verksamheten har tidvis gĂ„tt pĂ„ sparlĂ„ga. I samband med att Olle Westblom kom in i början av 2016 skedde en omstart och tempot skruvades upp. Idag Ă€r företaget inne pĂ„ den sjĂ€tte sensorgenerationen och det finns bĂ„de referensinstal lationer och potentiella kunder som testar sensorerna. Det som gör dem speciella Ă€r att de tĂ„l höga temperaturer och tuffa miljöer vilket gör sensorerÂ
FAKTA
TÄl rök och hetta Gassensorn baseras pÄ en fÀlteffekttransistor i kiselkarbid dÀr ett katalytiskt material belÀggs ovanpÄ gate-kontakten. Materialet reagerar pÄ gaserna vilket i sin tur förÀndrar transistorns egenskaper sÄ att en varierande gaskoncentration ger en varierande ström mellan source och drain. Genom att kombinera flera
ï¶
transistorer med olika katalytiska material i samma kapsel gÄr det att mÀta flera gaser som kolmonoxid och syre eller kvÀveoxid och ammoniak. Kapseln innehÄller ocksÄ ett litet termoelement för att hÄlla temperaturen konstant. Kistabaserade Ascatron tillverkar kiselkarbidtransistorerna medan belÀggningen av det katalytiska
skiktet, en metallisering av olika Àmnen, görs pÄ Linköpings universitet. Som av en hÀndelse Àr Heraeus vÀrlden största leverantör av metallerna. Sedan kapslas komponenterna för att klara industriella miljöer med höga temperaturer och vibrationer.
na perfekta för bĂ„de processin dustrin och fordonsbranschen. Exempelvis finns en installa tion i ett svenskt stĂ„lverk dĂ€r den kombinerade k olmonoxidoch syresensorn Ă€r avsedd att anvĂ€ndas för att optimera förbrĂ€nningen av koksugnsgaser i valsverket. DĂ€rigenom kan energiförbrukningen reduceras liksom utslĂ€ppen rĂ€knat per ton producerat material. En amerikansk biltillverkare har köpt ammoniaksensorer för att undersöka hur de kan fungera i kommande system för avgas rening. UtvĂ€rderingen Ă€r Ă€nnu inte klar. G Ă R M A N L Ă N G R E tillbaka i tiden finns bland annat en Âinstallation av en kolmonoxidsensor pĂ„ en pelletspanna i TĂ€by som levererat data varje sekund sedan början av 2016. ââDen gĂ„r fortfarande trots att vi varken gjort rent eller kalibrerat om den sĂ„ jag Ă€r inte orolig för att tekniken inte skulle fungera, sĂ€ger Olle Westblom. Finansieringen har hittills bestĂ„tt i mjuka pengar frĂ„n bland annat Vinnova plus mindre summor frĂ„n Almi och del Àgarna. Just nu pĂ„gĂ„r ytterligare en finansieringsrunda som ska ge mellan tre och fem miljoner kronor, men senare i höst vill företaget ta in ett större belopp.
PER HENRICSSON per@etn.se
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
SMALLER STRONGER FASTER
SiC: FROM NICHE TO MASS MARKET As technology driver ROHM has pioneered in SiC development. Meanwhile, SiC power semiconductors have a high acceptance in the mass market. We produce SiC components in-house in a vertically integrated manufacturing system and thus guarantee the highest quality and constant supply of the market. Together with our customers in the automotive and industrial sector, we are shaping the power solutions of the future. SMALLER inverter designs reducing volume and weight
AUTOMOTIVE
INDUSTRIAL
STRONGER performance by higher power densities
FASTER charging and efficient power conversion
www.rohm.com
Candor Àr en leverantör av specialkemikalier, metaller och utrustning för ytbehandlings-, verkstadsanodiseringlackering och elektronikindustrin. Candor utvecklar och tillverkar anlÀggningar för kontinuerlig ytbehandling av trÄd och band, konventionella doppanlÀggningar och vattenrening. Candor Àr ett privatÀgt företag med tillverkning och huvudkontor i Norrköping, dotterbolag i alla nordiska lÀnder samt agenter i Europa, Asien och USA. LÀs mer pÄ www.candorsweden.com Vi söker
AffĂ€rsorienterad sĂ€ljare/ tekniker med kombinerat produktomrĂ„desansvar elektronik/anodmetall Bakgrund: Vi söker en sĂ€ljare/tekniker. Du arbetar redan idag med elektronikytbehandling och anodmetall alternativt har erfarenhet av affĂ€rsomrĂ„dena och som drivs av utmaningar och affĂ€rer. Vi Ă€r en ledande aktör inom vĂ„r nisch dĂ€r arbetet erbjuder en spĂ€nnande möjlighet till att axla ett produktomrĂ„de med specifika och vĂ€l inarbetade produkter. Arbetsuppgifter: Som affĂ€rsorienterad sĂ€ljare/tekniker blir din uppgift att utveckla kontakterna med existerande och potentiella kunder inom vĂ„ra affĂ€rsomrĂ„den. Du kommer att genomföra kundspecifika utbildningar och driva egna teknikprojekt. Du fĂ„r ett tydligt produkt/leverantörsansvar och stora möjligheter att bidra till vidareutveckling av affĂ€rsomrĂ„dena. Det Ă€r bĂ„de spĂ€nnande och utvecklande att arbeta hos oss dĂ€r arbetsdagarna innehĂ„ller bĂ„de teknik och affĂ€rer i en kreativ miljö. Möten med kunder och medarbetare ger dig stimulans för fortsatt utveckling. KvaliïŹkationer: Vi söker dig som har erfarenhet inom ovanstĂ„ende affĂ€rsomrĂ„den, kunskaper inom produktionsteknik, vilja och intresse av att arbeta med sĂ€ljprojekt. För att lyckas med arbetet behöver du vara sjĂ€lvgĂ„ende, initiativrik och metodisk. Vi ser gĂ€rna sökande frĂ„n Ăstergötland, NĂ€rke alternativt MĂ€lardalen. DĂ„ verksamheten Ă€r internationell Ă€r engelska i tal och skrift ett krav. Körkort B Ă€r ett krav. Villkor: Vi erbjuder ett fritt arbete med utrymme för egna initiativ och direkt ansvar. Beroende pĂ„ anstĂ€llningsort ger vi möjlighet till kontor i bostaden. TjĂ€nsten Ă€r en tillsvidareanstĂ€llning direkt hos Candor Sweden AB i Norrköping. För frĂ„gor om tjĂ€nsten och Candor vĂ€nligen besök Candors hemsida pĂ„ www.candorsweden.com eller kontakta vĂ„r försĂ€ljningschef Jörgen Pettersson pĂ„ 070-573 92 29, jorgen.pettersson@candorsweden.com
ïž
KTH-forskarnas accelerometer pÄ en tiokrona för storleksjÀmförelse.
KTH visar krympt MEMS VÀrldens minsta accelerometer Àr vad forskare pÄ KTH tagit fram. Den Àr byggd i grafen, vilket enligt forskarna bÀddat för den minimala storleken. I framtiden kan tekniken komma att anvÀndas i allt frÄn mobiler till övervakningssystem för hjÀrt- och kÀrlsjukdomar samt kroppsnÀra teknik.
kunnat skalas ner rejĂ€lt, eftersom materialet Ă€r nere pĂ„ atomnivĂ„ i tjocklek samtidigt som de elek triska och mekaniska egenskaper Ă€r oerhört bra. ââHĂ€r har vi lyckats skapa en piezoresistiv NEMS-accelero meter som Ă€r mindre Ă€n de bĂ€sta MEMS-accelerometrarna som finns idag, men med bibehĂ„llen finkĂ€nslighet, sĂ€ger Xuge Fan.
ââGrafen Ă€r ett mycket lovande I F R A M T I D E N kan tekniken kom tvĂ„dimensionellt material för ma att anvĂ€ndas i mobiltelefoner nano-elektromekaniska system, för navigation, mobilspel och sĂ€ger Xuge Fan i ett pressmed stegrĂ€knare, övervakningssys delande. tem för hjĂ€rtsjukdomar Xuge Fan Ă€r forskare och i kroppsnĂ€ra teknik vid avdelningen för mik â exempelvis i klĂ€der ro- och nanosystem pĂ„ som kan övervaka mĂ€n KTH och en av dem som niskokroppens rörelser. tagit fram den minimala ââBaserat pĂ„ de grafenbaserade accelero undersökningar och metern. jĂ€mförelser vi gjort kan Xuge Fan Det Ă€r en MEMS i vi sĂ€ga att detta Ă€r den nanoskala, vilket kallas NEMS minsta inrapporterade accelero som Ă€r kort för nano-elektro metern i vĂ€rlden, sĂ€ger Xuge Fan mekaniska system. i pressmeddelandet. Accelerometern Ă€r gjord i ANNA WENNBERG anna@etn.se grafen. Det har gjort att den
Sverige fÄr 5G-lag Regeringen har lagt fram ett lagförslag som kan stoppa Huawei frÄn att leverera utrustning till de kommande 5G-nÀten. MÄlet Àr att snabbehandla lagen sÄ att den kan trÀda i kraft redan i Är innan licenserna för 5G auktioneras ut.
Den nya lagen pekar inte ut nÄgon enskild leverantör eller enskilt land, utan Àr formulerad sÄ att en operatör kan nekas att driva ett mobilnÀt om det kan Àventyra den nationella sÀker heten. Det kommer ocksÄ att gÄ att dra in en befintlig licens pÄ samma grunder.
ââVi kan utesluta en kompo nent, en leverantör av kompo nenter eller till och med en operatör. Vi kan pröva Ă€gar bakgrund. Det gör det ocksĂ„ möjligt för SĂ€kerhetspolisen och Försvarsmakten att överklaga beslut i tillstĂ„ndsfrĂ„gor dĂ€r Sve riges sĂ€kerhet aktualiseras, sĂ€ger digitaliseringsminister Anders Ygeman till Dagens Nyheter. Redan i dag finns vissa möjlig heter att Ă„terkalla en mobilnĂ€tli cens, men den nya lagen Ă€r tĂ€nkt att göra det enklare. PER HENRICSSON per@etn.se
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
STARTâBLOCKET
SER-KRĂNIKA
Test av aktiv sĂ€kerhet â ett omrĂ„de som utvecklas snabbt F Ă R AT T K U N N A T E S TA de aktiva sĂ€kerhetssystemen för fordon pĂ„ ett kontrollerat sĂ€tt skapades testanlĂ€ggningen Asta Zero utanför BorĂ„s för nĂ„gra Ă„r sedan. Asta stĂ„r för Active Safety Testing Area. AnlĂ€ggning Ă€gs av forskningsinstitutet Rise tillsammans med Chalmers. De industriella partnerna Ă€r Volvo, Cars Volvo AB, Scania, FFI, Autoliv och Test Site Sweden (TSS). D E N 11 S E P T E M B E R hölls Testers Day pĂ„ Asta Zero, en konÂfe rens för testingenjörer, testexperter och leverantörer med fokus pĂ„ automatiserad körning. Seminariet hade presentationer, demonstrationer och workshops. Du trĂ€ffar rĂ€tt personer, vid rĂ€tt tidpunkt och i rĂ€tt kontext. S E M I N A R I E P R O G R A M M E T I N N E H Ă L L tvĂ„ föredrag dĂ€refter blev det 12 presentationer och demos. Det första föredraget gjordes av testexperten Jonas Tisell, som berĂ€ttade om hur testingenjörens roll hade förĂ€ndrats över tiden. Med dagens komplexa system har testaren fĂ„tt en nyckelroll för att med nya metoder och verktyg kunna testa sĂ€kerhetsaspekterna. Metodiken kallas för test driven development (TDD). Det andra föredraget gjordes av HĂ„kan Andersson och Hans-Peter Schöner och handlade om hur Asta Zero kan vidareutvecklas för att stödja nya krav kraven testbanan. Hans-Peter gav en översikt om de nya regulativa kraven frĂ„n FN-organ. Kravet pĂ„ adaptiv farthĂ„llning har ocksĂ„ specificerats av internationella standardiseringsorganet (ISO). Vidare har sĂ€kerkraven delats upp i olika kategorier. I P R O D U K T P R E S E N TAT I O N E R N A och demonstrationerna fanns det systemlösningar för att logga inspelat data i fordonen. Det Ă€r stora mĂ€ngder data med videoinspelningar och data frĂ„n sensorer som kan lagras. Inspelningar av loggar kan sedan spelas upp i simulerad miljö för att testa anvĂ€ndningsfallen i programvaran i kontrollerad miljö och fĂ„ en testsekvens som kan upprepas flera gĂ„nger. Flera av presentationer handlade om olika typer av sensor som Lidar, Radar, GPS och tröghetssensor (IMU). Sensorernas data behandlas och sammanstĂ€lls i styrenheter och spelas in för senare bearbetning. Det fanns Ă€ven demonstrationer för att överföra testdata till kontrollstationer för testning. I testning införs ocksĂ„ olika sĂ€tt skapa realistiska simuleringar av trafiksituationer med fotgĂ€ngare, motorcyklister etc. DĂ€r finns olika testfall som man kan testa i olika miljöer. Vissa leverantörer kan sedan logga radiosignaler frĂ„n satellitnavigation (GNSS) som sedan kan spelas upp för att upprepa signaldata mot mottagaren för kontrollerad testning av navigationsutrustning. S A M M A N TAG E T B L E V D E T E N B I L D över en fordonsbransch som Ă€r i snabb utveckling med nya metoder och verktyg för att kunna testa i en kontrollerad miljö.
STAFFAN SKOGBY Ordförande SER, Svenska Elektro- och Dataingenjörers Riksförening
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
Electronics
High-Tech Components for Your Innovations
Worldwide
As a leading distributor of electronic components we are able to offer you a wide portfolio of products, expert technical support for product development and design-in, individual logistics and supply chain management solutions as well as comprehensive services. Semiconductors Passive Components Electromechanical Components Displays & Monitors
Boards & Systems Storage Technologies Wireless Technologies
For more information about RUTRONIK: Tel. +46 (8) 5055 4900 Committed to excellence
www.rutronik.com
ïč
STARTâBLOCKET
Det gÄr bra för elektronikindustrin
Det har gÄtt sex Är sedan den svenska elek tronikindustrin kartlades förra gÄngen, inför starten av Vinnovas innovationsprogram. Den studien omfattade Ären 2006 till 2011 och visade att det fanns 3643 rena elektro nikföretag med ungefÀr 50 000 anstÀllda och en omsÀttning pÄ 154 miljarder kronor. Dessutom var lönsamheten god. Siffrorna gÀller kÀrngruppen av elektro nikindustrin, det vill sÀga tillverkande företag, konsulter och distributörer. Tre typexempel Àr Flir, Semcon och Arrow. Att majoriteten av elektronikföretagen finns i södra Sverige Àr knappast nÄgon överraskning, inte heller att Stockholms- och Göteborgsregionen dominerar. Den uppdaterade kartlÀggningen omfat tar Ären 2012 till 2017 och visar att antalet företag Àr ungefÀr lika mÄnga som tidigare, lite drygt 3600 stycken. Antalet anstÀllda har dock ökat med ungefÀr 8 000 personer till FAKTA
TillvĂ€xt i förĂ€dlingsvĂ€rde 2011â2017
Majoriteten av elektronikföretagen ligger i övre, högra kvadranten med god lönsamhet och tillvÀxt.
58â000 samtidigt som företagens omsĂ€ttning vuxit med cirka 20 miljarder till 173 miljarder kronor. Intressant att notera Ă€r att det framförallt Ă€r kon sulter som stĂ„r för personalökningen. VĂ R T AT T PĂ P E K A Ă€r ocksĂ„ att det varit högkonjunk tur de senaste Ă„ren men Ă€ven med det i bakhuvudet har elektronikbranschen vuxit mer Ă€n genomsnittet. Lönsamheten kan mĂ€tas pĂ„ lite olika sĂ€tt men utgĂ„r man frĂ„n förĂ€dlingsvĂ€rdet per anstĂ€lld ligger elektronikbranschen pĂ„ 800 000 till 1,3 miljoner kronor per anstĂ€lld. JĂ€mför man med besöksnÀ ringen som ocksĂ„ vuxit kraftigt de senaste Ă„ren Ă€r motsvarande siffra runt 500 000 kronor per anstĂ€lld. â Förutom produkter skapar ni enormt mycket vĂ€rde för Sverige, sĂ€ger Jan Fineman pĂ„ Bisnode som varit med om att ta fram rapporten, med adress till elektronikbranschen. Om man tar ett steg upp i nĂ€ringskedjan till före tag som anvĂ€nder elektronik i sina produkter â men
dĂ€r elektroniken inte Ă€r kĂ€rnverk samheten â hittar man bjĂ€ssar som Ericsson, ABB och Scania. Dessa företag Ă€r ungefĂ€r dubbelt sĂ„ mĂ„nga som de rena elektronikföre tagen eller 7800 stycken. Antalet sys selsatta Ă€r 254 000 och omsĂ€ttningen tusen miljarder kronor. Siffrorna Ă€r ungefĂ€r desamma som förra gĂ„ngen bortsett frĂ„n omsĂ€ttning en som ökat med cirka 200 miljoner kronor. Det finns ocksĂ„ en tredje Âkategori med företag som Astra Zeneca, ÂVattenfall och Telia. Dessa Ă€r ungefĂ€r dubbelt sĂ„ mĂ„nga som i kategori tvĂ„ och behöver elektronik för att kunna leverera sina produkter och tjĂ€nster. PER HENRICSSON per@etn.se
BISNODE
Urvalet av företag Àr baserat pÄ de sÄ kallade SNI-koderna som SCB anvÀnder för att klassificera företag men dessa Àr ganska grova och passar inte riktigt elektronikbranschen. En hel del handpÄlÀggning har varit nödvÀndig för att fÄ urvalet sÄ rÀttvisande som möjligt. TillÀggas kan att företagen mÄste ha minst tvÄ anstÀllda för att fÄ vara med i kartlÀggningen, det Àr samma grÀnsdragning som förra gÄngen.
Lönsamhetsindex 2017
BISNODE
De senaste Ären har elektronikbranschen vuxit snabbare och anstÀllt fler mÀnni skor Àn den genomsnittliga svenska industrin. Dessutom med god lönsamhet. Det visar en fÀrsk kartlÀggning frÄn analyshuset Bisnode.
Grupp 1 Elektronikindustrin, utveckling 2011â17.
ï±ï°
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
Det största sortimentet av TI-produkter
Ăver 46
000 TI-produkter Ăver 4 000 TI Dev-verktyg Mouser Electronics â din auktoriserade TI-distributör har fler produkter i lager för nĂ€sta konstruktion som du arbetar pĂ„. mouser.se/ti
TEMA:âPOWER
Med Northvolt i spetsen blir batterier en klimatbransch En ny industri â batteritillverkning i gigaskala â skapas just nu ur elektrifieringen av fordonsflottan. En svensk miljömedveten uppstickare tar en ledande roll.
B
atteritillverkaren North volt Àr den största nyheten i Elektroniksverige pÄ decennier. Idag har företaget ingenting, men Är 2023 kommer Northvolt att ha Europas största batterifabrik i SkellefteÄ, med en Ärskapacitet pÄ batterier till en miljon Volkswagen E-up. En svans av konkurrenter följer efter med egna gigafabriker i Europa eftersom europeiska fordonstillverkare numera vill ha sina batterileverantörer nÀra sig, med Tesla som förebild. Northvoltgenerationen av batterifabriker kommer att sÀnka priset och höja prestanda pÄ batterierna. Det Àr kanske den största miljöeffekten av dem alla, eftersom det innebÀr att fler kommer att elektrifiera.
ï±ïČ
Svensk el Ă€r inte bara ren utan dessutom billig. Skillnaden mot Kina rĂ€cker till att avlöna hela personalstyrkan. Om allt gĂ„r enligt plan kom mer Northvolt att kopiera upp sin fabrik i ytterligare fyra, fem exemplar, motsvarande en femteÂdel av marknaden. Volks wagen har bestĂ€llt en egen kopia, till Salzgitter, Tyskland. KO P I O R ? Jo, Northvolt bygger inte bara en fabrik, utan tar ocksĂ„ fram en metod att bygga â fabriker. Hela Northvolt Ă€r sĂ„ att sĂ€ga skalbart. ÂFöretagets auto mationschef Landon Mossburg kallar konceptet för en âfabrik för fabrikerâ. Det som fick Northvolt att bestĂ€mma sig för att bli batteriÂ
tillverkare var att det fanns en ef fektiviseringspotential. Taktiken bakom en stor del av det senaste decenniets prisfall pĂ„ 80â90 procent â att integrera tillverk ningen vertikalt â ska drivas Ă€nnu lĂ€ngre. Bolaget tillverkar till exempel sina egna katoder. Det Ă€r nytt. En annan trimning Ă€r Industri 4.0. ABB och Siemens hjĂ€lper till att implementera digitala tvillingar, prediktivt underhĂ„ll, artificiell intelligens, fjĂ€rrstyr ning, och sĂ„ vidare. Det Northvolt och dess konkurrenter optimerar batte riÂutvecklingen för Ă€r elbilar, som de tror blir den överlĂ€gset största batterianvĂ€ndaren under Ă„tminstone de kommande tvĂ„ decennierna. DĂ€rnĂ€st kommer energi lager â en sorts tidsmaskiner som kan flytta el frĂ„n nĂ€r den genereras till nĂ€r den anvĂ€nds. Ă r 2040 Ă€r deras sammanlagda
kapacitet 2850 GWh, enligt BNEF (Bloomberg New Energy Finance). Det Ă€r 167 gĂ„nger mer Ă€n idag och motsvarar 90 Ă„rsproduktioner frĂ„n Northvolt Ett. Northvolt i Polen tillverkar produktfamiljen Voltrack och har vindkraftsföretaget Vestas och Ikea, solcellsleverantören, som tidiga partners. D E N B R E D A K AT E G O R I N industri kommer pĂ„ plats tre i Northvolts lista. HĂ€r har Northvolt bland annat levererat batteripack till verkstadsföretaget Epiroc, för gruvfordon â en tillĂ€mpning som pĂ„ sikt gynnar Northvolts eget CO2-avtryck. Det Ă€r först nu synsĂ€ttet slĂ„r igenom att litiumjonbatterier Ă€r en klimatindustri. Miljö argument har inte existerat i branschen. Northvolt gĂ„r ut starkt med en etik- och miljöpro fil och deklarerar att det Ă€r dags att göra om och göra rĂ€tt.
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
TEMA:âPOWER
HĂ€r byggs fler gigafabriker Gigafabrikerna förökar sig som duracellÂkaniner efter att biltill verkarna skrivit kontrakt för att sĂ€kra batterier till sina nya elbilar.
Partnern Volkswagen dansar med. Den faktiska m  iljönyttan av elbilar har ifrĂ„gasatts för fotav trycket frĂ„n produktionen, men biljĂ€tten gĂ„r numera hela vĂ€gen för att sĂ€tta punkt, och lovar elbilar producerade med noll i CO2-avtryck. Exakt vad det betyder kom mer sĂ€kert att diskuteras. Men stĂ€mpeln âNorthvolt insideâ pĂ„ en bil borde höja dess vĂ€rde bĂ„de hos konsumenter och regeringar. Northvolt har ögonen pĂ„ sig med sina löften om hĂ„llbarhet hela vĂ€gen frĂ„n brytning till Ă„tervin ning. CO2-avtrycket frĂ„n batterier bestĂ„r huvudsakligen av elför brukning under tillverkningen. Kina, dĂ€r hĂ€lften av dagens litiumjonbatterier tillverkas, slĂ€pper i snitt ut 20 gĂ„nger mer CO2 per kWh Ă€n Sverige. Northvolts celler ska tillverkas i SkellefteĂ„ men sĂ€ttas samman till moduler och batteripack i ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
Polen dĂ€r elen inte Ă€r lika ren. Ă andra sidan Ă€r energiĂ„tgĂ„ngen i det steget försumbar. signifikanta volymer uttjĂ€nta batterier ska Northvolt Ă„tervinna dem. Företaget bygger en pilotanlĂ€gg ning för en metod utvecklad pĂ„ Chalmers. IstĂ€llet för dagens ÂenergikrĂ€vande smĂ€ltning an vĂ€nds urlakning och separering i lĂ„ga temperaturer. Northvolts rĂ„varuförsörjning upp till 16 GWh Ă€r kontrakterad och sĂ„ hĂ„llbar den gick att fĂ„. Det finns vanadin, litium, kobolt, mangan, grafit och nickel i Sve rige, men processen att komma till brytning skulle ta mĂ„nga Ă„r. Nickel och en del andra rĂ„va ror kommer att hĂ€mtas frĂ„n den nordiska halvön. Det finns litium i Europa men ingen produktion, sĂ„ den hĂ€mtas i Kanada. D E N D AG D E T F I N N S
JAN TĂ NGRING jan@etn.se
NORTHVOLT
NORTHVOLT
Grunden till Northvolts 32 GWhfabrik har just gjutits, och produktionen fram till 2027 Ă€r sĂ„ld, till ett vĂ€rde av 120 miljarder kronor. FordonsjĂ€tten Volkswagen Ă€r storkund, men mĂ„ste fylla ut med bestĂ€llningar frĂ„n LG Chem, CATL, SK Innovation och Samsung för att trygga sin försörjning fram till 2023. Till 2025 kommer den globala produktionen av litiumjonbatterier att öka frĂ„n 316 till 1â211 GWh, spĂ„r BNEF (Bloomberg New Energy Finance). Hittills har det annonserats planer pĂ„ nya fabriker som tĂ€cker ungefĂ€r en tredjedel av den ökningen. ProduktionsÂmĂ„len har ocksĂ„ höjts pĂ„ befintliga fabriker. Ă r 2030, nĂ€r nyförsĂ€ljning av bensinbilar blir olaglig i flera lĂ€nder, sĂ€ger sig Volkswagen ensam behöva kapaciteten hos 20 gigafabÂriker.
Dubbel kapacitet, lĂ€ngre livslĂ€ngd Northvolt kommer att ta fram batterikemier pĂ„ bestĂ€llning, men ocksĂ„ producera nĂ„gra standardceller. Den första heter Lingonberry och kommer att tillverkas som en cylinder i ett format kallat 21/70, och som prisma, i formatet PHEV2. Den bestĂ€mdes i fjol vĂ„ras, tvĂ„ Ă„r före sin volymproduktion. Optimering och provproduktion sker i Northvolts labb i VĂ€sterĂ„s. Lingonberry har en katod av nickel, mangan och kobolt (NMC) med en stor andel nickel â 80 procent har nĂ€mnts. Det Ă€r en andel som konkurrenterna redan anvĂ€nder Teknikchefen Yasuo Anno â en nyckelperson pĂ„ Northvolt â har sagt att företagets första battericell ska ha samma energidensitet som konkurrenterna, eller lite högre. Ă r 2030 ska densiteten ha fördubblats. Kring mitten av 20-talet tror
Yasuo Anno att Europa kommer att ha en brist pĂ„ batterier och dĂ€rför kommer att efterfrĂ„ga batterier med lĂ„ng livslĂ€ngd â vilket dĂ€rför Ă€r en parameter han fokuserar pĂ„. En stor batterinyhet i mitten av september gĂ€llde just livslĂ€ngd. Tesla har patenterat en NMC532cell (proportionerna mellan N, M och C Ă€r 5+3+2) som hĂ„ller 20 Ă„r som energilager, eller 1,6 miljoner kilometer i ett fordon. Forskningsnyheterna om nya batterityper duggar tĂ€tt, men litiumjonbatterier kommer troligen att dominera nĂ€sta decennium. De kommer att fĂ„ nya katoder och kanske Ă€ven nya anoder, men det kan Northvolts volymfabrik anpassas till. Företaget har Ă€ven rekryterat expertis pĂ„ fasta elektrolyter och reserverat utrymme för experiment i VĂ€sterĂ„s, om de idag flytande elektrolyterna pĂ„ sikt byts mot fasta, vilket mĂ„nga gissar.
ï±ïł
TEMA:âPOWER
Intelligent forskningsautomat Batterier som har inbyggda sensorer, Ă€r sjĂ€lvlĂ€kande och till och med konstruerade automatiskt â ett EU-program lett frĂ„n  Sverige fĂ„r 10 miljarder kronor för att under tio Ă„r forska fram superbatterier för framtiden efter Ă„r 2030. Edström kommer att samordna forskning frĂ„n 90 partners. 2030-plus existerar eftersom dess ansökan vann en skönhets tĂ€vling inom EU:s forsknings program Horizon 2020 om att fĂ„ bli ett sĂ„ kallat âflaggskeppâ â ett visionĂ€rt, lĂ„ngsiktigt forsknings projekt med en bra plan för hur en specifik storskalig utmaning i teknikens framkant ska adres seras. A N D R A V I N N A N D E ansökningar har gĂ„tt till projekt om grafen, mĂ€nniskohjĂ€rnan och kvanttek nik. Ytterligare tvĂ„ projekt kan komma att bli flaggskepp och erhĂ„lla en miljard euro pĂ„ tio Ă„r.
MIKAEL WALLERSTEDT
H
ur batterier i elbilar och energilager kommer att se ut de nĂ€rmaste tio Ă„ren, Ă€r utstakat med ganska hög precision. Det plöjs just nu ner gigantiska belopp i fabriker som ska tillverka litium jonbatterier, var och en med Ă„rskapaciteter pĂ„ batteripack för hundratusentals elbilar. DĂ€refter börjar framtiden bli mer öppen. Ett EU-program pas sande döpt till âBattery 2030+â hoppas kunna ge ett stort bidrag till den framtiden. Den pĂ„gĂ„ende elektrifieringen med det stora intresset för batte rier för bland annat transport och energilager, har förstĂ„s gynnat batteriforskningen. Att Northvolt lyckades finansiera en batterifabrik i SkellefteĂ„ var en extra kick för Sverige. OcksĂ„ i forskningsvĂ€rlden har Sverige blivit huvudpersonen i ett mil jardprojekt. 2030-plus leds av Kristina Edström, en batteripro fessor i Uppsala med Nordens största batteriforskningsgrupp, Ă ngström Advanced Battery Centre pĂ„ Ă ngströmlaboratoriet. 2030-plus kommer att pĂ„gĂ„ i tio Ă„r â fram till 2030. En miljard euro investeras, och Kristina
Kristina Edström.
Litiumjonbatterier har sjunkit i pris med 80â90 procent under det senaste decenniet, och ökat i effektivitet. De kommer att fortsĂ€tta utvecklas i flera Ă„r till â kanske dramatiskt â pĂ„ grund av effektiviserad produktion och optimerade material. Den utvecklingen Ă€r inte vad som ligger i fokus för 2030-plusprojektet. För 2020-talets giga fabriker finns snarare ett annat mer jordnĂ€ra, företagsinriktat EU-program kallat European Battery Alliance. 2030-plus-programmet tar ut svĂ€ngarna mycket mer och vĂ€xlar upp ambitionerna till en helt annan nivĂ„. â Vi ska vara den sida som stĂ„r för det lĂ„ngsiktiga. Vi ska kunna föda in nya galna idĂ©er och innovationer som ska kunna bli verklighet, sĂ€ger Kristina Edström i en intervju. Lagringskapacitet, effekttĂ„lig het och sĂ„ vidare, ska inte bara bli bĂ€ttre utan nĂ€rma sig sina teoretiska grĂ€nser. Det mest disruptiva i pro grammet ligger kanske i hur utvecklingen ska ta sig dit. Batterier ska kunna övervaka sig sjĂ€lva med inbyggda sensorer,
Projektet 2030-plus hoppas att ett autonomt intelligent robotiserat labb ska kunna hitta effektiva material betydligt snabbare.
sjÀlva reparera sin degradering och till och med vara automatiskt konstruerade av en sjÀlvgÄende intelligent maskin. M E TO D E R N A S K A K U N N A ge för bÀttringar i batteriteknik som i bÀsta fall rentav ritar om kartan för elektrifieringens möjligheter och öppnar för helt nya tillÀmp ningar inom till exempel robotik, flygfart, medicinska instrument eller IoT. NÄgra strÀnga bivillkor finns allestÀdes nÀrvarande: alla steg i livscykeln ska vara optimerade
FAKTA
Tre vĂ€gar till superbatteriet 1. SJĂLVLĂKNING Batterier tappar i prestanda bland annat för att deras komponenter spricker upp, korroderar, löses upp, bildar dendriter, med mera. Mycket forskning om att förbĂ€ttra batteriers livslĂ€ngd och effekttĂ„lighet handlar om att förhindra detta genom att mixtra med elektrodernas struktur. 2030-plus-projektets radikalare idĂ© Ă€r att â laga dem. Det kallas sjĂ€lvlĂ€kande batterier.
ï±ïŽ
Inspirationen kommer frĂ„n medicinens vĂ€rld med distribution av till exempel lĂ€kemedel eller nanomaterial i kroppen. 2030-plus tycker sig se att batterier borde kunna anvĂ€nda liknande mekanismer och vill gĂ€rna involvera sĂ„vĂ€l bioÂmedicinare som biologer i ett projekt, vid sidan av elektrokemister. Forskarna ska försöka fĂ„ batteriet att bilda polymera skikt som lĂ€gger sig över sprickor i elektrodmaterialet. Byggmolekylerna kan fĂ„ simma i elektrolyten och fylla ut sprickorna i elektroderna. Klistret Ă€r vĂ€tebindningar eller Ă€nnu mer avancerade kemiska processer som upptĂ€ckts de senaste Ă„ren inom ett omrĂ„de
kallat sjĂ€lvlĂ€kande material. Det Ă€r ett omrĂ„de med nĂ„gra Ă„r pĂ„ nacken, men fortfarande nĂ€stan outforskat inom batteriomrĂ„det. En utmaning Ă€r att hitta molekyler â sĂ„ kallade supramolekyler med flera komponenter som fyller olika funktioner â som Ă€r tillrĂ€ckligt stabila i den krĂ€vande miljö som finns inuti en battericell. 2. INBYGGDA SENSORER Ett av uppslagen till hur batteri tekniken ska kunna ta sig vidare efter 2030 Ă€r att göra batteriÂcellerna smarta med hjĂ€lp av sensorer. De ska i realtid kunna övervaka de kemiska processerna i cellen och
mĂ€ta dynamiska egenskaper som laddning, energi och effekt. Det kan till exempel ge noggrann information om cellens degradering. En Âuppenbar tillĂ€mpning Ă€r sĂ€kerhet â vid en ovĂ€ntad sensorrapport kan cellen snabbt kopplas bort. En annan tĂ€nkbar anvĂ€ndning Ă€r inom den sjĂ€lvlĂ€kning som nĂ€mns ovan â sensorer kan reglera nĂ€r sjĂ€lvlĂ€kningsmekanismer behöver aktiveras. Dagens batterier har en plus-och minuspol. EU:s superbatteri med inbyggda sensorer har ytterligare ett par anslutningar för sensorkommunikation. En första tröskel för projektet att sig över Ă€r att det helt enkelt
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
TEMA:âPOWER
ska skapa EU:s superbatteri Vad gĂ€ller tillĂ€mpningar sneglar 2030-plus mycket pĂ„ transport och energilager â samma omrĂ„den som ligger högt pĂ„ agendan Ă€ven idag. Efter 2030 kan de fortfarande vara centrala i energiomstĂ€llningen och elektri fieringen. Men mycket annat kan adres seras, som implantat, artificiella muskler, robotar, drönare och flygplan. 2030-plus alla dörrar öppna. Metoderna som utforskas ska i princip vara tillĂ€mpliga pĂ„ alla material. Li tiumjonbatterier Ă€r till exempel inte bortsorterade. ââVi vill gĂ€rna titta pĂ„ dem, för att vi kan mycket om dem. Vi har bra baslinjer dĂ€r att anvĂ€nda som modell. Sedan kan vi gĂ„ vidare till tuffare kemier, till exempel litiumsvavelbatterier i ett nĂ€sta steg, sĂ€ger Kristina Edström. â NĂ„gon kan protestera och sĂ€ga att litiumjon inte Ă€r tillrĂ€ck ligt disruptivt, men det menar vi att de visst kan vara.
för volymtillverkning, Ă„tervin ning och minimala fotavtryck. NĂ€r ambitionerna för 2030-plus beskrivs, fungerar Asien som ett benchmark för vad EU:s forskning vill komma ikapp â och gĂ€rna förbi pĂ„ nĂ„gra omrĂ„den. De stora batteritillverkarna finns idag i Asien â i Japan, Sydkorea, Kina och Taiwan. DĂ€r finns de breda erfarenheterna av dagens batteriteknik. Det kommer att finnas en global batterimarknad Ă„r 2025 pĂ„ upp till 250 miljarder euro
och miljontals jobb, som EU vill ha en del av. Idag tar Asien 90 procent av batterimarknaden frÄn tillverkning till Ätervinning.
inte finns sofistikerade sensorer av detta slag idag.
Den mest radikala idĂ©n Ă€r att bygga en automatisk forskare kallad Big-Map (Battery Interface Genome Material Acceleration Platform) â en autonom process som pĂ„ egen hand letar efter nya material och strukturer. Big-Map ska frĂ€mst labba med grĂ€ns ytor (interface) mellan elektrod och elektrolyt. Den anvĂ€nder bland annat simuleringar och maskinlĂ€rning och en industri robot Ă€r inkopplad i loopen för att syntetisera material. Kanske blir det en Big-Map som hittar den saknade nyckeln till att bygga batterier med fast elektrolyt istĂ€llet för flytande?
3. AUTOMATISK OPTIMERING Ett 2030-plus-mÄl Àr att kunna hitta och optimera material och strukturer i ett fem till tio gÄnger högre tempo Àn vad som sker idag. HÀr Àr en av batteriforskarnas idéer att delvis ersÀtta sig sjÀlva med artificiell intelligens och automation. Battericeller med nya materialkombinationer testas genom att laddas upp och ur. DÄ genereras massor av mÀtdata. Kanske kan AI anvÀndas för att tolka dessa snabbare? Eller upptÀcka nya anvÀndbara samband i dem och föreslÄ nya material?
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
YTTERLIGARE EN FĂRKLARING
till EU:s intresse Ă€r den starka kopplingen mellan batterier och fordonsindustri. De Âeuropeiska biltillverkarna kommer att behöva batterikompetens för att kunna fortsĂ€tta hĂ€vda sig. Fokus för projektet 2030-plus Ă€r dock inte att sjĂ€lvt gĂ„ sĂ„ lĂ„ngt som till produktion, utan det handlar om grundforskning.
O M T I O Ă R hoppas Kristina Edström ha fĂ„tt vara med och utveckla ny batteriteknik och, lite skĂ€mtsamt, âdet europiska superbatterietâ. â Det Ă€r vad jag mĂ„ste tro pĂ„, att vi har kompetens för det. Om det sedan blir litiumjon eller metalluft â det vĂ„gar jag inte svara pĂ„.
JAN TĂ NGRING jan@etn.se
Var gĂ„r batteriernas grĂ€nser? EU-projektet 2030-plus lĂ€gger ribban högt. HĂ€r Ă€r nĂ„gra av de visioner som presenteras i ansökan och programÂförklaring. âą Utveckling av ny batteriteknik ska kunna ske 5â10 gĂ„nger snabbare Ă€n idag. âą Batteridrivna bilar ska kunna fĂ„ samma rĂ€ckvidd som bensindrivna. âą Batterier ska kunna laddas tre gĂ„nger snabbare Ă€n idag, utan att prestanda och livslĂ€ngd offras. âą Battericeller ska ges betydligt lĂ€ngre livstid med hjĂ€lp av sjĂ€lvreparation och inbyggda sensorer för statusövervakning. âą Lagringskapaciteter ska kunna ökas till nĂ€ra de teoretiska ÂgrĂ€nserna. âą Batterier ska fĂ„ kraftigt ökad ÂeffekttĂ„lighet ⊠⹠⊠Àven i kombination med hög lagringskapacitet. âą Celler ska ha en utmĂ€rkt livstid Ă€ven vid hög frekvens av laddcykler. âą Celler ska ha breda toleranser mot extrema temperaturer. âą SĂ€kerheten ska förbĂ€ttras. âą Snabbladdning ska snabbas upp. âą Teknik för hĂ„llbar och skalbar produktion av batterimaterial ska utvecklas.
EPG OXFORD
MĂNSTERS UNIVERSITET
KEMISKT LĂMNAR
FAKTA
STACKARS BATTERICELL! Det finns tusen mekanismer som sÀnker kapaciteten hos ett batteri och förkortar dess livslÀngd. Forskningsprogrammet 2030-plus lÀgger en miljard euro pÄ att hitta motmedel.
ï±ï”
TEMA:âPOWER
Vill du veta nĂ„got om Infineons kretsar i kiselkarbid â frĂ„ga Fanny Björk. För drygt 15 Ă„r sedan blev hon vĂ€rvad till företaget som SiC-expert. Sedan dess har hon jobbat i kiselkarbidteamet, med allt frĂ„n processÂutveckling till att ta företagets allra första SiC-dioder till marknaden. I Ă„r visade hon och hennes team att Infineon inte lĂ€ngre ligger efter inom mosfet:ar i SiC â tvĂ€rtom har det tyska halvledarföretaget nu tagit ledningen i racet med en trench-arkitektur.
FĂ„ kan krafthalvledare som V
i Ă€r helt övertygade om att trenchteknik Ă€r det som gĂ€ller för mosfet:ar i kiselkarbid i framtiden. Den Ă€r le dande bĂ„de vad gĂ€ller tillförlitlighet och pre standa, sĂ€ger Fanny Björk. Hon Ă€r sĂ€ker pĂ„ sin sak. Och med tanke pĂ„ att hon har arbetat med kiselkarbid i över 22 Ă„r â och att Infineon dessutom Ă€r vĂ€rldsle dande inom krafthalvledare â Ă€r övertygelsen spĂ€nnande. Till detta kommer att Infineon och japan ska Rohm Ă€r de enda halvledarföretagen i vĂ€rlden som i skrivande stund slĂ€ppt trenchbaserade mosfet:ar i SiC. Alla andra etable rade halvledarföretag inom kraft med SiCmosfet:ar i portföljen har valt att börja med transistorer i planar teknik. ââFast nĂ€r jag reser runt och besöker di verse workshops och presentationer pĂ„ mĂ€sïżœÂ sor ser jag att flera andra av de stora företagen inom krafthalvledare nu följer efter och ocksĂ„ arbetar med trenchteknik. Fanny Björk fick upp ögonen för kiselkar bid redan under studietiden. Efter gymnasiet började hon lite av en slump att lĂ€sa elektro teknik pĂ„ KTH i Stockholm med inriktning mot elektrofysik. VĂ€rvad av Infineon Under utbildningen tog intresset för forsk ning fart. Hon fick vĂ€ldigt bra kontakt med Mikael Ăstling, professor i fasta tillstĂ„ndets elektronik pĂ„ KTH, som erbjöd henne intres sant forskning med inriktning pĂ„ SiC-kom ponent. ââJag fick en industridoktorandtjĂ€nst i sam arbete med ABB med fokus pĂ„ kiselkarbid, processoptimering och komponentdesign. Det passade mig vĂ€ldigt bra för jag sĂ„g mig vĂ€l aldrig som en framtida professor. DĂ€r emot ville jag gĂ„ djupt in i ett Ă€mne. DĂ„ â under andra halvan av 1990-talet â var intresset för komponenter i SiC-material stort inom industrin. Siktet var framförallt stĂ€llt pĂ„ dioder, eftersom bĂ„de processer och material var för omoget för transistorer. ââJag gjorde klart min PhD och fortsatte pĂ„ ABB Corporate Research, men kort dĂ€rpĂ„ blev jag vĂ€rvad av Infineon som ville ha mig som SiC-expert. ââJag tyckte att det lĂ€t spĂ€nnande att Ă„ka Âutomlands och jobba. SĂ„ jag sa ja.
ï±ï¶
Drygt 15 Ă„r senare bor hon fortfarande kvar i österrikiska Villach, dĂ€r Infineon har sitt krafttekniknĂ€ste. HĂ€r har företaget en stor fabrik som tillverkar allt inom kraft. Den övervĂ€gande delen Ă€r kiselbaserat â fö retagets högspĂ€nda mosfet kallad CoolMOS, liksom alla IGBT-tekniker tillverkas hĂ€r, men Ă€ven allt inom SiC och GaN. Siemens, som senare blev Infineon, fanns i Villach redan i slutet av 1970-talet och under de senaste 10 till 15 Ă„ren har verksamheten utvidgats successivt. Numera finns tillverk ning, marknadsavdelning, utveckling och mĂ„nga andra funktioner pĂ„ plats. Delar en SiC-skiva i tvĂ„ För ett drygt Ă„r sedan avslöjade Infineon dessutom en jĂ€ttesatsning i Villach. Företaget ska bygga en helt ny fabrik för krafthalvledare pĂ„ 300 mm-skivor (12-tum) hĂ€r. Bygget har precis börjat. Det handlar om en investering pĂ„ 1,6 miljarder euro över sex Ă„r, vilket gör den till den största nĂ„gonsin inom detta om rĂ„de i Europa. I takt med att den nya fabriken tas i bruk kommer de kiseltekniker som idag tillverkas pĂ„ 6- och 8-tum att överförs dit. Samtidigt frigörs det produktionskapacitet för SiC och GaN. ââIdag tillverkar vi SiC enbart pĂ„ 6-tum, men vi kommer att vara redo att gĂ„ över till 8-tum nĂ€r det gĂ„r att köpa skivor med bra kvalitet och till rĂ€tt pris. Inom SiC-marknaden finns det just nu en debatt om rĂ„skivorna kommer att rĂ€cka för den volymramp som alla vill göra. Det har lett till att nĂ„gra halvledartillverkare valt att Ă€ga hela kedjan, frĂ„n rĂ„material till kompo nenter. Cree Ă€r givet, andra exempel Ă€r Rohm som Ă€ger SiCrystal och ST Microelectronics som just köpt Norstel i Norrköping. Infineon hade samma intention för nĂ„gra Ă„r sedan. NĂ€r företaget ville köpa Wolfspeed var det delvis för rĂ„material-verksamheten, men affĂ€ren blev inte godkĂ€nd av CFIUS (Committee on Foreign Investments in the US) som Ă€r den amerikanska regeringens kommittĂ© för utlĂ€ndska investeringar. DĂ€refter har Infineon bytt strategi. IstĂ€llet för att investera i eget rĂ„material köpte före taget tyska Siltectra för knappt ett Ă„r sedan. Siltectra, grundat 2010, har utvecklat en
teknik som gör att det gĂ„r att dela en SiCskiva i tvĂ„ skivor. Det har fördelen att driva ner kostnaden och att öka kapaciteten, men ocksĂ„ andra aspekter. Innan köpet av ÂSiltectra sĂ€krade Infineon dessutom leverans av rĂ„skivor genom ett lĂ„ngsiktigt avtal med Wolfspeed. ââ Substratmaterialet har ingen egentlig funktion i den slutliga komponenten. Vi skapar produktvĂ€rde för kunderna frĂ„n det epitaxiella lagret, sĂ€ger Fanny Björk, och för klarar: ââSkivan behövs för att vi ska kunna vĂ€xa ett epitaxiellt lager och för att ge stabilitet under produktionen av chipen. Lite enkelt uttryckt vill man sen helst bli av med den för den tillför bara en viss resistans i slutproduk ten eftersom vi har vertikala komponenter. En trench-arkitektur har en vertikal MOSkanal. I den kristallriktningen har SiC-materialet betydligt lĂ€gre defekttĂ€thet Ă€n dĂ„ kanalen Ă€r horisontell, som i planara mosfet:ar. Det gör enligt Infineon att trench-tekniken Ă€r ledande bĂ„de vad gĂ€ller prestanda och tillförlitlighet. ââDen stora utmaningen nĂ€r man designar en SiC-mosfet Ă€r just att hitta rĂ€tt avvĂ€gning mellan prestanda och tillförlitlighet. Den högre defekttĂ€thet i den horisontella kana len gör att du behöver lĂ€gga pĂ„ mer gatespĂ€nning för att fĂ„ bra ledningsförmĂ„ga det pĂ„verkar tillförlitligheten, sĂ€ger Fanny, och fortsĂ€tter: ââDet Ă€r lĂ€ttare att nĂ„ en hög tröskelspĂ€n ning i trench vilket gör det lĂ€ttare att designa in kretsen med hög verkningsgrad och lĂ„ga switchförluster, eftersom du inte fĂ„r nĂ„gra parasitĂ€ra förluster nĂ€r du switchar snabbt. Trench krĂ€ver avancerade maskiner Trench-teknik Ă€r dĂ€remot mer komplex att utveckla Ă€n den planara. Det gĂ€ller sĂ„vĂ€l för kisel som kiselkarbid. Detsamma gĂ€ller pro cessintegrationen i fabrik. Den tar lĂ„ng tid och krĂ€ver mycket forsknings- och utveck lingsresurser. Processtekniken Ă€r dessutom sĂ„ pass avan cerad att det bara gĂ„r att sĂ€tta upp en hel pro duktionslina med 6 tums-utrustning, eller pĂ„ sikt Ă€nnu mer avancerad utrustning. ââVi hade en bra tajming nĂ€r vi hittade konceptet för trenchbaserad mosfet:ar som Ă€r ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
hon! FANNY BJĂRK: Titel: Product Marketing SiC. Bor: Villach, Ăsterrike. Familj: Man och tre barn. Intressen: Familjeliv, musik â sĂ€rskilt att spela piano. Dold talang: SlalomĂ„kning, Âgillar att tĂ€vla. Har varit Infineon-mĂ€stare i storslalom!
ï±ï·
TEMA:âPOWER
lĂ€mplig för volymtillverkning vid samma tid punkt som 6-tumsskivor i hög kvalitet kom, sĂ€ger Fanny Björk. För tre Ă„r sedan gjorde Infineon en sĂ„ kalïżœÂ lad tekniklansering av varumĂ€rket CoolSiC MOSFET. Den följdes upp av de första ledty perna Ă„r 2017, och fram till i Ă„r har företaget Ă€gnat sig Ă„t sĂ„ kallad sĂ€ker lansering. ââVi kör produktion i en mindre volym och samlar in en enorm mĂ€ngd data frĂ„n produk tionen för att sĂ€kerstĂ€lla att allt Ă€r stabilt. Det Ă€r en standardprocedur för alla nya tekniker som vi introducerar, Ă€ven de i kisel. Först pĂ„ den stora kraftmĂ€ssan PCIM i NĂŒrnberg i maj i Ă„r satte Infineon ner foten och rullade ut en större produktportfölj. De första kretsarna som kom Ă€r pĂ„ 1â200âV, Âmedan 650âV kommer till hösten. DĂ€refter siktar företaget pĂ„ högre spĂ€nningar â nĂ€sta mĂ„l Ă€r 1â700âV och högre. Bra med kisel i bagaget I Fanny Björks liv har den nylanserade SiCtransistorn funnits betydligt lĂ€ngre Ă€n de tre Ă„r som vi andra kĂ€nt till den. Hennes första jobb pĂ„ Infineon var som processingenjör för komponentdesign och processteknik, som ocksĂ„ var huvudtemat i hennes doktorsarbete. Efter ganska kort tid blev hon tillfrĂ„gad om hon istĂ€llet ville jobba
Det var Ă„r 2009. DĂ€refter som teknisk marknadsförare. gick det direkt pĂ„ mosfet:ar i Det var i samband med att âDet Ă€r faktiskt Infineon utökade diodport fantastiskt roligt att trench-teknik. ââEfter 5â6 Ă„r i utveckling följen i SiC. fĂ„ vara med och ta en sĂ„ började jag faktiskt att ââDĂ„ föll det sig ocksĂ„ na turligt att jag Âbörjade jobba en revolutionerande sakna marknadsavdelningen. Pulsen som finns nĂ€r man med vĂ„ra transistorer i kisel, ny teknik som jobbar med kunderna, sĂ€l eftersom de gĂ„r i samma slut SiC-mosfet:ar till jarna och att förstĂ„ markna tillĂ€mpning hos kunderna. den. DĂ„ sökte jag mig aktivt DĂ€rmed fick hon inblick i marknaden.â tillbaka dit. Coolmos â som Ă€r Infineons DĂ€rmed tog hon sitt första varumĂ€rke för superjunc steg över till den kommersiella sidan Ă„r 2014. tion-mosfet:ar â IGBT:er och gatedrivare. ââDet Ă€r faktiskt fantastiskt roligt att fĂ„ vara Som marknadsförare reste hon mycket och Ă€gnade stor del av sin tid Ă„t att definiera pro med och ta en revolutionerande ny teknik dukter. Hon samlade in Ă„sikter frĂ„n kunder som SiC-mosfet:ar till marknaden, skrattar na â vad de egentligen behöver eller vad de hon och tillĂ€gger: ââDen Ă€r viktig för hela elförsörjnings behöver som nĂ€sta produkt â och förde dem kedjan och en viktig del för att förbĂ€ttra vidare in i utvecklingsavdelningen. ââIdag nĂ€r vi jobbar med det vi pĂ„ engelska ÂmiljöpĂ„verkan i framtiden. kallar âmanage transition from silicon to sili con carbideâ Ă€r det en vĂ€ldigt bra erfarenhet 80 procent mindre förlust med SiC att ha med i bagaget. Det hon just uttryck kan lĂ„ta vĂ€l överdrivet. NĂ€r det var dags att skaffa familj ville hon Fast ska sanningen fram sĂ„ kan kiselkarbid inte resa lika mycket. DĂ„ gick hon tillbaka till ge 80 procent mindre förluster i strömöver utvecklingen under fem-sex Ă„r, dĂ€r hon bĂ„de föring jĂ€mfört en ekvivalent produkt i kisel â jobbade med SiC och Si. sĂ„ citatet fĂ„r slippa igenom. Det var under den tiden som Infineon bör För att nĂ„ dit krĂ€vs visserligen en optimal jade att fĂ€rdigstĂ€lla utvecklingen av transis kapsel. Ă andra sidan kan Ă€ven en vĂ€lkĂ€nd stan torer i SiC. Först lanserade företaget en JFET. dardkapsel som TO247 ge ett tillrĂ€ckligt lyft för
TEKNIK SOM RĂDDAR LIV
FĂRSTKLASSIGA ANSLUTNINGAR FĂR MEDICINSKA TILLĂMPNINGAR För medicinska tillĂ€mpningar Ă€r tillförlitlighet och driftsĂ€kerhet bokstavligt talat livsviktiga. ODU tillhandahĂ„ller de rĂ€tta anslutningarna som lever upp Ă€ven till medicinteknikens höga krav â bland annat för system sĂ„som hjĂ€rt-lungmaskiner, mobila EKG-enheter, operationsbordssystem och MRTenheter. ODU erbjuder Ă€ven omfattande service för hela sortimentet â allt pĂ„ samma stĂ€lle.
BESĂK OSS PĂ
EVERTIQ EXPO
DriftsÀker anslutning Autoklaverbar
I LUND
Icke-magnetisk
26 SEPTEMBER
Tillförlitligt beröringsskydd Mycket hög kontaktbestĂ€ndighet Kompletta kablage MEDICINTEKNIK MĂT OCH TESTTEKNIK
MILITĂR OCH SĂKERHETSTEKNIK
INDUSTRIELEKTRONIK
ENERGITEKNIK
ELMOBILITET
LÀs mer pÄ: www.odu.se
ï±ïž
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
TEMA:âPOWER
att vara intressant. Det Ă€r just den kapseln, om Ă€n nĂ„got modifierad, som Infineon valt i sin Âförsta utrullning av 1â200 V-transistorer. En TO247 har lĂ„nga ben, vilket ger hög parasitinduktans. För att hantera den har en extra förbindning till transistorns source adderats. Det fjĂ€rde benet förbĂ€ttrar switch förlusterna med upp mot 30â40 procent vid normal last. ââDen extra förbindningen till source eli minerar förlusterna som man annars fĂ„r över parasitinduktansen. Helt plötsligt blir en konventionell kiselkapsels mediokra switchtransienter relativt bra, sĂ€ger Fanny Björk, och adderar: ââNĂ€sta steg Ă€r förstĂ„s att gĂ„ till ytmonterat. Det slĂ€pper vi mot slutet av Ă„ret. DĂ„ kan man optimera switchtransienterna Ă€nnu mer. Idag Ă€r hon en del av ett större team som arbetar med SiC. Hon marknadsför diskreta komponenter â mosfet:ar och dioder â för industritillĂ€mpningar. Fordonsindustrin lik som moduler ansvarar andra i teamet för. En stor del av hennes arbetstiden gĂ„r Ă„t till att samla in krav och önskningar frĂ„n kun der och ge allt vidare till utvecklingsteamet. DĂ€rmed börjar en iterativ process mellan vad marknaden vill ha och vad som gĂ„r att göra. ââDet Ă€r ett tajt samarbete kring utveck lingen av framtida produkter. Vi mĂ„ste ju
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
mötas nĂ„gonstans i mitten och det Ă€r en pro cess som jag tycker Ă€r vĂ€ldigt rolig. Just nu ligger industrin steget före fordons branschen nĂ€r det gĂ€ller vad som driver SiCkomponenter till volym. VĂ€xelriktar för solpaneler Ă€r ett bra exem pel pĂ„ en drivande marknad. De har krav pĂ„ hög verkningsgrad samtidigt som solenergi marknaden har relativt korta konstruktionscykler. MĂ„nga nya modeller pĂ„ kort tid gör att marknaden utvecklas snabbt. ââMen Ă€r hög verkningsgrad det enda man vill nĂ„ kommer man ganska lĂ„ngt med de bĂ€sta kiselteknikerna. SiC gör Ă€ven systemen mycket mindre och lĂ€ttare. En vĂ€xelriktare kan minska sĂ„ mycket i kilo att en ensam in stallatör kan klara jobbet utan en truck som lyfter systemet. Drivs av âscenario-lösning-resultatâ Förutom vikt och storlek minskar Ă€ven den totala kostnaden för systemet exempelvis pĂ„ grund av att induktanserna kan göras mindre nĂ€r frekvensen gĂ„r upp. ââEller ta bara en sĂ„dan sak som att man alltid har ett hölje av aluminium runt en vĂ€xelÂriktare. Det Ă€r jĂ€ttedyrt. Kan du göras systemet x-antal gĂ„nger mindre kan du spara mycket pengar. För Fanny Björk Ă€r utmaningen framĂ„t att
fĂ„ alla kunder som kan dra nytta av kiselkar bid att nĂ„ det hon kallar tipping-point. Den bestĂ€ms av att kunden ser att prestanda kom mer till rĂ€tt pris, men ocksĂ„ av andra faktorer sĂ„som förtroende att leverantören â i detta fall Infineon â kan leverera i volym. ââEn SiC-mosfet kan Ă€ndra ett system fun damentalt jĂ€mfört med det bĂ€sta alternativet i kisel. Det Ă€r sĂ„ stor skillnad i prestanda pĂ„ komponentnivĂ„ att det bör ses som en helt ny funktion som konstruktörerna nu fĂ„r att jobba med för att optimera sina system, sĂ€ger hon. Mot bakgrund av det blir hennes spontana svar pĂ„ frĂ„gan âvad göra du om fem Ă„râ inte överraskande: ââHögst troligen marknadsföring av kisel karbid. Fast nĂ€r hon tĂ€nkt igenom frĂ„gan en lite lĂ€ngre stund, kommer ett mer utförligt svar: ââJag drivs av att jobba med âscenario- lösning-resultatâ pĂ„ bĂ„de kort- och lĂ„ng sikt, sĂ€ger hon, och förklarar: ââ Kiselkarbidens nytta i kraftelektronik var ett scenario vĂ€ldigt lĂ€nge. Jag har jobbat med lösningar som forskare och utvecklare i mĂ„nga Ă„r. Nu vill jag gĂ€rna hĂ€nga i och jobba lĂ€nge med resultatet ocksĂ„. ANNA WENNBERG anna@etn.se
ï±ïč
TEMA:âPOWER
I D AG F I N N S runt Ă„tta miljoner basstationer i vĂ€rlden, huvud delen Ă€r stora och förbrukar mellan 3âkW och 10âkW. HĂ€r do minerar blybatterier som back uplösning. Ett torn kan ha 1â000 kilo blybatteri, som mĂ„ste bytas ut relativt ofta. Ett motsvarande litiumbatteri vĂ€ger 250 kilo. ââI vissa lĂ€nder har blybatte rierna en livslĂ€ngd pĂ„ ett till tre
MARCUS SVENSSON
J
ag har jobbat med batterier i 25 Ă„r. Incell Ă€r det tredje bolaget som jag startar, som sysslar med batterier. Tidigare har jag varit med om att starta Northstar Battery som tillverkar blybatterier och innan dess var det Abatel, sĂ€ger Stefan Jansson, vd pĂ„ Incell. Incells affĂ€rsidĂ© Ă€r lĂ€tt att beskriva. Företaget utvecklar litiumjonbatterier för telekom industrin. NĂ€r nĂ€tet gĂ„r ner, tar batterierna vid för att hĂ„lla liv i basstationerna sĂ„ att vi alla kan fortsĂ€tta att kommunicera. ââSedan 2016 finns det ett krav pĂ„ reservkraft till basstationer. Det beror av att mobilnĂ€tet idag har en samhĂ€llskritisk funktion. Numera Ă€r det lagstiftat att det i storstĂ€der ska vara en backuptid pĂ„ minst tvĂ„ timmar, medan det utanför storstĂ€der ska vara fyra timmar. För Incell Ă€r lagstiftningen po sitiv. Kravet i sig Ă€r inte kopplat till en viss teknik, utan handlar enbart om tĂ€ckning. Ăn sĂ„ lĂ€nge Ă€r det frĂ€mst alla basstationer pĂ„ hustak i stĂ€der och master pĂ„ marken runt om i landet som Ă€r berörda. ââMen pĂ„ sikt kommer Ă€ven 5G att fĂ„ krav pĂ„ reservkraft. Med 5G kommer förarlösa fordon och andra typer av upp kopplingar som, om möjligt, Ă€n mer samhĂ€llskritiska Ă€n dagens.
Tidigt i Är slÀppte Incell ett batteri som Àr det första i en ny generation. I bakgrunden syns batteriet som rymmer knappt 500 cylindriska celler som stÄr packade pÄ högkant. Framför ligger en avtagen front, som visar kretskortet (BMS:n) som styr allt.
Incell sĂ€krar telenĂ€tet vid strömavbrott Kistaföretaget Incell utvecklar och sĂ€ljer reservkraft till telenĂ€tverk. Tidigare i Ă„r lanserade företaget sin femte produktgeneration som nu börjar tillverkas i volym i den egna fabriken i Mexiko. Den Ă€r spĂ€ckad med finesser, utan att göra avkall pĂ„ sĂ€kerhet och flexibilitet. Ă„r, i Sverige kanske sex-sju Ă„r. Temperatur och antal ström avbrott pĂ„verkar livslĂ€ngd. Inom detta segment har Incell fĂ„tt ett rejĂ€lt fotfĂ€ste. Det Ă€r en intressant marknad trots att den vĂ€xer lĂ„ngsamt, eftersom Incell erbjuder mindre och mer lĂ„nglivade lösningar till lĂ€gre driftskostnad och mer Ă€n halv erad miljöpĂ„verkan jĂ€mfört med blyalternativen. ââDet riktigt intressanta Ă€r det vi kallar small-cells. DĂ€r ingĂ„r 5G, men Ă€ven 4G och andra tekniker. Detta Ă€r en exploderande mark nad som stĂ€ller helt andra krav pĂ„ vikt och volym hos batteriet. Inom small-cells och distribu erade antennsystem vĂ€ntas 30 miljoner nya sajter byggas till 2023. HĂ€r handlar det om mĂ„nga mindre enheter, exempelvis kan
de sitta pĂ„ el- eller lyktstolpar och husvĂ€ggar. DĂ„ fungerar inte blybatterier. L I T I U M B AT T E R I E R har fördelen att de kan lagra mycket energi i en liten behĂ„llare. Samtidigt Ă€r de vĂ€ldigt reaktiva. Det krĂ€ver ett skyddsystem, en Battery Mana gement System eller BMS, som sĂ€kerstĂ€ller att batteriet inte kan anvĂ€ndas utanför sin specifika tion. Incell utvecklar sin egen BMS som har full kontroll pĂ„ hela batterilösningen â den sköter cell balansering, alla sĂ€kerhetsfunk tioner och uppkoppling till nĂ€tet. I början av Ă„ret lanserade Incell en ny batterigeneration, den femte. Med den har företaget infört en plattformsstrategi och elektroniken â BMS:en â har
krympt frĂ„n tre kretskort till ett. ââVi har samma kretskort till alla batteristorlekar, frĂ„n 10âAh till 250âAh. Det kan styra 20 celler eller över 1â000 celler och hantera olika batterikemier, Ă€ven framtida. ââVĂ„ra litiumbatterier kan Ă€ven laddas med allt. FrĂ„n nĂ€tet, med sol, vind eller annat. Tillsammans med litiumbatteri gör de vĂ„ra produkter helt agnostiska. Eftersom sĂ€kerheten Ă€r sĂ„ vital placerar Incell tvĂ„ processorer i alla BMS:er. De mĂ€ter genom speciella sensorer samma data â sĂ„som temperatur frĂ„n flera platser i batteriet, spĂ€nning frĂ„n alla celler, all ström som gĂ„r in och ut genom batteriet â och jĂ€mför. Om nĂ„got mĂ€tvĂ€rde blir olika stĂ€ngs systemet av direkt. ââInbyggt finns ocksĂ„ en
FAKTA
MARCUS SVENSSON
Kort om företaget
En cylindrisk battericell.
ïČï°
Incell, grundat 2015, Àr specialiserat pÄ litiumjonbatterier för telekom. Huvudkontoret ligger i Kista. DÀr arbetar cirka 35 personer med allt frÄn försÀljning, marknadsföring och inköp till projektledning och produktutveckling. I Oskarshamn arbetar fyra personer med hÄrdvaruutveckling och forskning. I Sundsvall sitter tre som utveckla mjukvara. I Mexiko har Incell en fabrik som bygger ihop batterierna. DÀr finns
ocksĂ„ ett test- och verifieringscenter som Ă€r hĂ„rt kopplat till forsknings- och utvecklingsverksamhet i Sverige. Fabriken har fem produktionslinor igĂ„ng, men kan byggas ut till det dubbla. DĂ€r arbetar runt 40 tjĂ€nstemĂ€n och ett drygt hundratal i produktionen. Fullt utbyggd har fabriken kapacitet att bygga ihop cirka 300â000 batterier om Ă„ret. Idag kör Incell i regel 1,5-skift, vilket ger uppĂ„t 75â000 batterier pĂ„ ett Ă„r.
NÀsta Är planerar Incell att starta en andra fabrik i Afrika, som Àr före tagets största marknad, och Äret dÀrpÄ, 2021, ska en tredje fabrik dra igÄng i Asien. Företaget sÀljer stora volymer till operatörer och tornbolag, men har Àven telekom-OEM:er som kunder. I Är vÀntas omsÀttningen landa pÄ en halv miljard kronor och om tre-fyra Är tror företaget att omsÀttningen ligger pÄ fyra-fem miljarder kronor.
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
En intressant detalj som kommer att bli allt viktigare i framtiden Ă€r att alla företagets produkter har möjlighet att automatiskt plocka ut data. Den tidigare produktgenera tionen kan koppla samman bat terier i grupper om 14 stycken. Nu kan tusentals batterimoduler kopplas ihop, om en gĂ„r sönder stĂ€ngs bara den av. Det ger BMS:en tusentals mĂ€tpunkter, som lĂ€gger grunden till en ana lysmotor. ââI vĂ„rt litiumbatteri har vi byggt in sĂ„ att vi i realtid kan tala om hur lĂ€nge hela nĂ€tet kommer att vara uppe om ett strömav brott sker just nu, och strömmen inte kommer tillbaka. ââSen gĂ„r det att bygga in en mĂ€ngd andra funktioner, som att förutspĂ„ var man bör ha för typ av batteribackup utifrĂ„n statistik pĂ„ hur mĂ„nga strömavbrott det varit pĂ„ en sajt under de senaste Ă„ren. DĂ„ gĂ„r det att optimera nĂ€tet för en sĂ„ bra upp-tid som möjligt till minimal kostnad. Det varierar kraftigt frĂ„n land till land och plats till plats.
skaksensor. Tappar man batteriet utanför originalemballage Ă€r det viktigt att man inte kopp lar in det, eftersom det kan ha uppstĂ„tt en mekanisk skada pĂ„ en litiumcell. NY T I L L S KOT T E T Ă€r Ă€ven dammoch vattentĂ€tt. En annan finess Ă€r ett patenterat stöldskydd som gör att enheten stĂ€ngs av elektriskt om den plockas frĂ„n en sajt. ââVi har Ă€ven utvecklat en strömbegrĂ€nsande enhet. Det Ă€r ett oerhört tungt patent som kommer att ge oss en stor fördel framöver. Det handlar om en sĂ„ kallad CLD (current limiting device) som per automatik justerar ner strömspikar frĂ„n nĂ€tet. StrömbegrĂ€nsning har stort vĂ€rde i en basstation, eftersom basstationen inte har en batteri laddare utan en likriktare som driver den direkt frĂ„n nĂ€tet med 48 Vdc och samtidigt laddar bat teriet. Metoden fungerar bra för blybatterier, men litiumbatterier Ă€r kĂ€nsligt för strömspikar. ââKommer det för mycket ström lĂ„ter andra sina BMS:er kliva in, stoppa laddningen och skicka ett larm. VĂ„r fortsĂ€tter att ladda kontrollerat. För opera törerna Ă€r det ett mervĂ€rde, för larm kostar pengar.
av sina battericeller av Samsung, och har Ă€ven tryggat ett leverans kontrakt som strĂ€cker sig fyra Ă„r framĂ„t. ââVi har Ă€ven skrivit ett leveransavtal med det svenska initiativet Northvolt som innebĂ€r att vi har sĂ€krat tillgĂ„ng till deras litiumceller frĂ„n 2021 till 2026. Till detta kommer ytterligare att par leverantörer för andra kemier, dĂ€r det behövs. I N C E L L KĂ P E R L E J O N PA R T E N
MARCUS SVENSSON
Stefan Jansson, vd pÄ Incell.
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
I L A B B E T J O B B A R Incell med nĂ€sta batterigeneration, som ska dra nytta av morgondagens celler med Ă€nnu högre energidensitet. ââIdag lĂ€gger vi ner en hel del forskning pĂ„ att göra cellerna Ă€nnu sĂ€krare. Jag kan inte berĂ€tta sĂ„ mycket om hur, men det hand lar om att kapsla in cellerna. Incell certifierar alla batterier pĂ„ tredjepartsinstituten TUV, Intertek och UL. Ingen av dessa har lyckats att elektriskt fĂ„ nĂ„got av företagets batterier att nĂ„ nĂ„gon form av termisk rusning eller annat katastrofscenario. Samtidigt sĂ€ger standarderna att om det inte gĂ„r att skapa ett elektriskt fel sĂ„ mĂ„ste en brand forceras. Det betyder att en vĂ€rmetrĂ„d lindas runt en cell och hettas upp tills det börjar brinna. Syftet Ă€r att se hur systemet rea gerar, om det kapslar in branden eller om branden spridas till nĂ€sta cell. ââJust nu undersöker vi hur vi kan anvĂ€nda olika material runt cellen som vi kan kontrollera om cellen skulle fĂ„ en termisk rusning. En sĂ„dan incident fĂ„r ju inte mĂ€rkas utĂ„t, utan bara bli ett internt problem.
DISCOVER OUR DIVERSITY Connectors
Active components
Assembled power cords and components in accordance with IEC 60320
Cable Management
eProcurement
Hand tools
High-performance Industrial products for auto- Automation motive & industrial applications
Measurement technology
MRO Maintenance, repair & operations
Passive components
Power Supplies & Batteries
Our services: n 1.5+ million articles from
500+ renowned manufacturers n 75,000+ articles in stock in Munich, Germany n 500,000+ additional articles readily available n Delivery promise:
Same day shipping for all orders received by 6pm n Online Shop: buerklin.com n Industry-focus line cards of well-known and reliable
manufacturers n eProcurement solutions: OCI, API, electronic catalogs, EDI n Large teams of multilingual inside sales and field sales
in Germany n Sales representatives in Italy, France, United Kingdom, Ireland,
Scandinavia, Eastern Europe, Brazil and the Middle East
www.buerklin.com YEARS
ANNA WENNBERG anna@etn.se
ïČï±
TEMA:âPOWER
Avancerad batterihantering IKEL
ïČïČ
Av Stefano Gallinaro, Analog Devices
PE R
R TA T
B
atterier har fĂ„tt en central roll i en rad olika tillĂ€mpningar â i allt frĂ„n elbilar till lagring av förnybar energi i smarta elnĂ€t. Samma eller liknande batteritekniker utnyttjas i medicinsk utrustning för att öka sĂ€kerheten och för att ha frihet att flytta ett instrument mellan olika delar inom ett sjukhus. Gemensamt för alla dessa tillĂ€mpningar Ă€r att de drivs av batterier som behöver noggranna och effektiva halvledare för övervakning, balansering, skydd och kommunikation. HĂ€r kan du lĂ€sa om hur ett modernt batteriövervakningssystem â som inkluderar balansering av celler och isolerad kommunikation â effektivt kan utnyttja fördelarna med nya litiumbaserade batteritekniker. RĂ€tt val av kretsar bĂ€ddar för högre tillförlitlighet och 30 procent lĂ€ngre batterilivslĂ€ngd, framför allt i stora energilagringssystem. Batterier som anvĂ€nds inom sjukvĂ„rden mĂ„ste vara mycket tillförlitliga, ha hög verkningsgrad och hög sĂ€kerhet. Det gĂ€ller inom alla tĂ€nkbara omrĂ„den, sĂ„som apparater för andningshjĂ€lp, utrustning pĂ„ akutmottagningar, motoriserade sĂ€ngar och vagnar, bĂ€rbara ultraljudsmaskiner, enheter för fjĂ€rrövervakning liksom nya lösningar som energilagringssystem (ESS) Energilagringssystem Ă€r inte direkt kopplade till patienter och anvĂ€nds inte heller av lĂ€kare. De Ă€r nĂ€sta steg inom avbrottsfri kraft (UPS), som traditionellt har anvĂ€nts som reservkraft för de allra viktigaste tillĂ€mpningarna, exempelvis akututrustning och IT-system. Sjukhusens energilagringssystem tĂ€cker över allt fler funktioner som gĂ„r att realisera med moderna litiumbaserade batterier. De
EX
SĂ„ fĂ„r du energiÂlagringssystemet att leva 30 procent lĂ€ngre
Stefano Gallinaro arbetar inom affÀrsenheten för förnybar energi pÄ Analog Devices. Han har ansvar för strategiska marknadsaktiviteter inom solenergi, elfordon, laddning och energi lagring, med inriktning pÄ kraftomvandling. Innan ADI arbetade han som produktmarknadschef pÄ Vincotech och dessförinnan var han applikationsingenjör pÄ ST Microelectronics. Stefano Àr elektronik ingenjör frÄn Politecnico di Torino i Italien.
börjar bli en fullt integrerad del i sjukhusens elnĂ€t, dĂ€r de ger fördelar som exempelvis: lâ FullstĂ€ndig reservkraft för hela enheter, snarare Ă€n enbart enskilda viktiga undersystem. Till detta kommer skydd mot strömavbrott och dĂ„lig spĂ€nningskvalitet frĂ„n elnĂ€tet liksom minskat nyttjande av dieseldrivna reservaggregat. Energilagringssystem med kapacitet att leverera megawattimmar (MWh) gör att sjukhus kan fungera Ă€ven vid lĂ„ngvariga strömavbrott, och de kan hjĂ€lpa till att stabilisera elnĂ€tet. lâ Energilagringssystem kan Ă€ven resultera i kostnadsbesparingar. Med hjĂ€lp av dessa kan ett sjukhus styra sin elanvĂ€ndning och minska antalet belastningstoppar, vilket resulterar i lĂ€gre elrĂ€kningar. S J U K H U S H A R VA N L I G T V I S stora takytor som kan utnyttjas för solcellssystem. ESS-system i kombination med solceller gör att det blir möjligt att lagra och anvĂ€nda egenproducerad el, vilket bĂ„de minskar elkostnaden och belastningen pĂ„ miljön. Litiumbaserade batterier anvĂ€nds numera inom en rad olika segment, frĂ„n fordon till
industri och sjukvÄrd. Olika typer av litiumbatterier ger olika fördelar, och passar olika tillÀmpningar och kraftbehov. Litiumkoboltoxid, LiCoO2, har exempelvis mycket hög specifik energi som gör att sÄdana batterier passar bra för bÀrbara produkter. Litiummanganoxid, LiMn2O4 har mycket lÄgt internt motstÄnd. DÀrmed kan dessa batterier laddas snabbt och hantera mycket hög ström, vilket gör dem till ett bra alternativ för topp utjÀmnande tillÀmpningar. LitiumjÀrnfosfat, LiFePO4, klarar fulladdade tillstÄnd bÀttre Àn andra och kan hÄllas pÄ hög spÀnning under lÄng tid. Det gör den tekniken mest lÀmpad för stora energilagringssystem, som mÄste fungera vid strömavbrott. Nackdelen Àr en snabbare sjÀlvurladdning, vilket Àr orelevant i ovan nÀmnda fall. Olika tillÀmpningar har ocksÄ olika behov. Fordon krÀver exempelvis hög tillförlitlighet och bra laddnings- och urladdningshastighet, medan man inom sjukvÄrden behöver goda egenskaper vid toppström, som hög verkningsgrad och lÄng livslÀngd. Gemensamt för samtliga lösningar Àr att alla litiumkemier har mycket plan urladd-
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
TEMA:âPOWER
ningskurva vid nominellt spĂ€nningsomrĂ„de. I vanliga batterier ligger spĂ€nningsfallet normalt mellan 500 mV och 1 V. Hos avancerade litiumbatterier â sĂ„som litiumjĂ€rnfosfat (LiFePO4) eller litiumkoboltoxid (LiCoO2) â har urladdningskurvan en platĂ„ och ett spĂ€nningsfall som hĂ„ller sig inom 50 mV till 200 mV. Den plana spĂ€nningskurvan ger enorma fördelar för effekthanteringen: DC/DComvandlarna kan konstrueras att arbeta vid maximal verkningsgrad inom ett litet inspĂ€nningsomrĂ„de. Vid omvandling frĂ„n ett kĂ€nt Vin till ett mycket nĂ€raliggande Vut kan kraftsystemet konstrueras att ha en ideal duty cycle hos buck- och boost-omvandlarna för att nĂ„ över 99 procents verkningsgrad vid samtliga driftsförhĂ„llanden. Laddaren kan dessutom anpassa laddningsspĂ€nningen perfekt, medan laster dimensioneras för en stabil arbetsspĂ€nning som ökar noggrannheten hos den slutgiltiga tillĂ€mpningar, exempelvis fjĂ€rrövervakning eller patientimplantat. Om Ă€ldre batterikemier anvĂ€nds, eller batteriet inte har en plana urladdningskurvor, fĂ„r DC/ DC-omvandlingen en lĂ€gre verkningsgrad, vilket resulterar i kortare batteritid (20 procent kortare) eller krav pĂ„ mer regelbunden uppladdning. Det senare gĂ€ller exempelvis bĂ€rbar medicinsk utrustning.
Batterihanteringskretsen LTC6813 kan övervaka 18 battericeller.
krets analyserar SOC- och SOH-data i realtid, anpassar laddningsalgoritmen, informerar anvÀndaren om batteriets potential (exempelvis om batteriet Àr redo för hög strömurladdning vid ett strömavbrott) och ser till att hÄlla optimal balans mellan bra och dÄliga batterier i stora energilagringssystem, för att öka den totala batterilivslÀngden. För ett mycket gammalt batteri med en kraftigt lutande urladdningskurva kan man lÀtt berÀkna batteriets laddningstillstÄnd om man mÀter delta för spÀnningsfallet under kort tid och Àven vet batterispÀnningens absolutvÀrde. För ett nytt litiumbatteri krÀver denna mÀtning en noggrannhet som
N O G G R A N N A O C H T I L L F à R L I T L I G A SOC- och SOH-berÀkningar kan i bÀsta fall förlÀnga batterilivslÀngden frÄn 10 till 20 Är, men ger vanligtvis 30 procent bÀttre livslÀngd vilket minskar energilagringssystemets sammanlagda kostnad med över 30 procent nÀr underhÄllskostnader Àr inkluderade. Tillsammans med mer noggrann SOC-information, undviker detta överladdning eller överurladdning som annars snabbt kan tömma ett batteri. Det minimerar risken för kortslutning, brand och andra farliga situationer och hjÀlper till att utnyttja all energi i ett batteri samt gör det möjligt att batterier laddas pÄ bÀsta och mest effektiva sÀtt. Batterihanteringslösningen, LTC6813, som föreslÄs hÀr kan anvÀndas i sjukvÄrdsutrustningar som exempelvis bÀrbara ultra ljudsenheter och storskaliga (megawatt/ timme) energilagringssystem (för sjukhus, fabriker, elnÀtsstabilisering, laddningsinfrastruktur för elfordon och bostÀder) liksom industrirobotar och fordon. Analog Devices teknik Àr portabel, vilket Àr till stor fördel i frÄga om tillförlitlighet och sÀkerhet eftersom den utformats att fungera i olika tuffa miljöer samt uppfyller funktionssÀkerhetskraven enligt en rad standarder, frÄn ASIL för fordon till industrins SIL (exempelvis VDE AR 2510-2/-50, IEC EN 61508, m. fl.).
VÄra högströmskontakter frÄn StÀubli Àr konstruerade för krÀvande industriella miljöer. De Àr utrustade med den beprövade MULTILAM-tekniken som innebÀr lÀgsta övergÄngsmotstÄnd och extremt hög strömtÀthet. Kontaktdonen Àr lÀmpliga för en mÀngd olika applikationer sÄsom kraftgenerering och distribution, rack- och panelmontage, maskinstyrningssystem, mobila transformationer m.m. Kontakta oss för ytterligare information.
08-97 00 70 info@elproman.se www.elproman.se
182x66_högström_2018.indd 1 ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
2018-09-03 11:10:16
ïČïł
âČ âČ
D E N S TĂ R S TA N AC K D E L E N med en plan urladdningskurva Ă€r att det Ă€r betydligt svĂ„rare att bestĂ€mma batteriets laddningstillstĂ„nd (SOC) och hĂ€lsotillstĂ„nd (SOH). SOC mĂ„ste berĂ€knas med en mycket hög noggrannhet sĂ„ att batteriet laddas upp och laddas ur kontrollerat. Ăverladdning kan skapa problem med sĂ€kerheten, resultera i en försĂ€mrad batterikemi och Ă€ven skapa kortslutningar som leder till risk för brand eller gaslĂ€ckage. För mycket urladdning kan skada batteriet och förkorta dess livslĂ€ngd med mer Ă€n 50 procent. SOH anvĂ€nds för att hjĂ€lpa till att förhindra att bra batterier byts ut och för att hĂ„lla koll pĂ„ dĂ„liga batterier innan de ger problem. En styr-
Urladdningsprofil för litiumbatterier.
Àr flera storleksordningar högre, eftersom spÀnningsfallet Àr sÄ mycket mindre inom en given tidsperiod. För SOH gÀller att gamla batterier urladdas snabbt och förutsÀgbart. Deras urladdningskurva lutar betydligt mer och önskad laddningsspÀnning kan inte uppnÄs. Nya litiumbatterier bibehÄller sina goda egenskaper lÀngre, men kan sÄ smÄningom försÀmras och snabbt Àndra sin impedans- och urladdningskurva mot slutet av sin livslÀngd eller vid skada. Det Àr dÀrför extra viktigt att göra temperaturmÀtningar, helst vid varje enskild cell, sÄ att den informationen kan integreras med SOC- och SOH-algoritmerna för att öka deras noggrannhet.
LTC6813 med isolerad koppling till stödkretsen LTC6820.
R TA T
PE R
IKEL
âČ âČ
Batteriövervakningssystemet utnyttjar en ny lösning som kombinerar en krets som övervakar och balanserar 18 celler med ett grĂ€nssnitt som isolerar styrkrets och SPIslav. En övervakare för batteristackar med mĂ„nga celler mĂ€ter upp till 18 seriekopplade battericeller med ett sammanlagt mĂ€tfel pĂ„ mindre Ă€n 2,2 mV. Cellens mĂ€tomrĂ„de, frĂ„n 0 V till 5 V, gör att den passar för flertalet batterikemier. Samtliga 18 celler kan mĂ€tas pĂ„ 290 ÎŒs och en lĂ€gre datainsamlingshastighet kan vĂ€ljas för högre brusreducering. Flera kretsar kan seriekopplas för att samtidigt övervaka celler i lĂ„nga högspĂ€nda batteristrĂ€ngar. Varje krets har ett isoSPI-grĂ€nssnitt för snabb, rf-immun kommunikation över lĂ„nga avstĂ„nd. Flera kretsar kopplas i en kedja (daisy chain) med en gemensam anslutning till vĂ€rdprocessorn. Kedjan kan fungera dubbelriktat för redundans, Ă€ven om ett fel uppstĂ„r lĂ€ngs kommunikationsvĂ€gen. Kretsen kan kraftmatas direkt frĂ„n batterstacken eller frĂ„n en isolerad spĂ€nningskĂ€lla. Den inkluderar passiv balansering för varje cell med individuell PWM-baserad styrning av pulslĂ€ngden. Ăvriga funktioner inkluderar en inbyggd 5 Vregulator, nio universella IO:ar och ett sovlĂ€ge dĂ€r strömförbrukningen minskar till 6 ÎŒA. PĂ„ grund av noggrannhetskraven som stĂ€lls pĂ„ batterihanteringssystemet â bĂ„de
EX
TEMA:âPOWER
pĂ„ kort och lĂ„ng sikt â utnyttjar det en inbyggd Zener-referens snarare Ă€n en bandgapsreferens. Det ger en stabil primĂ€r spĂ€nningsreferens med lĂ„g drift (20 ppm/â), lĂ„g temperaturkoefficient (3 ppm/°C) och lĂ„g hysteres (20 ppm) tillsammans med utmĂ€rkt lĂ„ngtidsstabilitet.
H Ă G N O G G R A N N H E T och stabilitet Ă€r viktigt dĂ„ det Ă€r en förutsĂ€ttning för att kunna mĂ€ta battericeller. Eventuella fel har en kumulativt negativ inverkan pĂ„ insamlad data, algoritmer och systemets prestanda. Ăven om en mycket noggrann referens Ă€r nödvĂ€ndig för hög prestanda, Ă€r det i sig inte nog. AD-omvandlarens arkitektur och dess funktion mĂ„ste tillgodose specifikationer i en elektriskt störande miljö, som Ă€r ett resultat av pulsbreddsmodulerade (PWM)
transienter hos systemets likriktare. Korrekt bedömning av batteriernas laddnings- och hÀlsotillstÄnd krÀver ocksÄ mÀtning av korrelerad spÀnning, ström och temperatur. För att mildra störningar innan de pÄverkar batterihanteringssystemets prestanda utnyttjar omvandlaren som övervakar stacken en sigma-delta-topologi. Den tar hjÀlp av sex valbara filteralternativ för att hantera störande miljöer. Sigma-delta-lösningen minskar effekten av elektromagnetiska störningar (EMI) och andra transientrelaterade störningar eftersom den anvÀnder mÄnga samplingar per omvandling tillsammans med en genomsnittsbaserad filterfunktion. Cellbalansering Àr oundvikligt i system som utnyttjar stora batteripaket arrangerade i grupper om celler eller moduler, likt de
TillfÀlliga EMC-problem?
Hyr vÄr EMC-scanner och hitta störningskÀllan.
See it before you
ïČïŽ
it!
q +46 280 41122
9
info@detectus.com www.detectus.com
MoravÀgen 1 782 31 Malung
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
TEMA:âPOWER
stora energilagringsenheter som anvĂ€nds för reservel pĂ„ sjukhus. Trots att flertalet litiumceller Ă€r matchade vid inköpet förlorar de kapacitet med tiden. Denna Ă„ldringsprocess kan variera frĂ„n en cell till en annan pĂ„ grund av flera faktorer, exempelvis temperaturgradienter. Celler som fungerar bortom sin SOC-grĂ€ns kommer dessutom att Ă„ldras i förtid och förlora ytterligare kapacitet. SĂ„dana skillnader i kapacitet tillsammans med smĂ„ skillnader i sjĂ€lvurladdning och lastström Âleder till obalans mellan cellerna. F Ă R AT T Ă TG Ă R D A sĂ„dan obalans stöder kretsen passiv balansering (med en timer som stĂ€lls av anvĂ€ndaren). Passiv balansering Ă€r en billig och enkel metod för normalisering av SOC för samtliga celler under batteriets laddningscykel. Genom att ta bort laddning frĂ„n celler med lĂ€gre kapacitet ser den passiva balanseringen till att dessa inte överladdas. Kretsen kan Ă€ven anvĂ€ndas för att styra aktiv balansering. Det Ă€r en mer komplicerad balanseringsteknik som överför laddning mellan celler vid laddning eller urladdning. Cellbalanseringen, vare sig den görs aktivt eller passivt, krĂ€ver hög mĂ€tnoggrannhet. Om mĂ€tfelen ökar begrĂ€nsas effekten av balanseringen. Eftersom SOC-omrĂ„det Ă€r begrĂ€nsat ökar dessutom kĂ€nsligheten för
sÄdana fel. Ett sammanlagt mÀtfel pÄ mindre Àn 1,2 mV ligger lÄngt under de systemkrav som gÀller vid batteriövervakning. Energilagringssystem mÄste ha en kommunikationsslinga som sammanbinder samtliga battericeller. Slingan skickar data frÄn systemets batteri till en molnbaserad energihanteringsalgoritm som följer laddnings- och urladdningshÀndelser. Den faststÀller bÀsta sÀttet att maximera batterianvÀndningen eller hur man bÀst behÄller batteriet fulladdat i hÀndelse av strömavbrott. ADIs LTC681x och LTC680x Àr tvÄ moderna kretsfamiljer för övervakning av batteristackar. Versionen med 18 kanaler heter LTC6813. En övervakningskrets mÄste kommunicera med en master-enhet, dÀr en styrkrets eller processor berÀknar SOC- och SOH-vÀrden och reglerar laddnings- och urladdningsprofilerna. Olika anslutningsformer Àr möjliga, dÀr den isolerade kommunikationskanalen Àr att föredra för högspÀnningstillÀmpningar som exempelvis energilagringssystem (400 V till 1 500 V) och bÀrbar utrustning med batterier av hög kapacitet (40 V till 200 V). Den isoSPI-funktion som byggts in i LTC6813 möjliggör i kombination med ett isoSPI-grÀnssnitt (LTC6820) sÀker och robust överföring av information över en isolations-
barriĂ€r. isoSPI Ă€r sĂ€rskilt anvĂ€ndbart i energilagringssystem som ger hundratals volt via seriekopplade celler, vilket krĂ€ver full isolation för att minimera risken för personskada. I L AG R I N G S S YS T E M dĂ€r fler Ă€n 18 celler utnyttjas mĂ„ste flera kort för batterihantering kopplas samman. En robust ihopkoppling av flera identiska kretskort, med en LTC6813 vardera, konfigureras för arbete i en âdaisyâkedja. Mikroprocessorn sitter pĂ„ ett separat kretskort. För att skapa 2-trĂ„dig isolation mellan mikroprocessorns kretskort och det första kortet utnyttjas stödkretsen LTC6820. Den största utmaningen vid konstruktion av en lösning som övervakar batteristackar, och inkluderar balanserings- och kommunikationsfunktioner, Ă€r att skapa en brusfri kretskortslayout dĂ€r kritiska ledare placeras lĂ„ngt ifrĂ„n bruskĂ€llorna, sĂ„som switchade spĂ€nningsenheter. Den höga noggrannheten och precisionen hos ADI:s lösning kan hjĂ€lpa till att optimera redan bra konstruktioner. Batterierna kommer dĂ„ att utnyttjas effektivt, fĂ„ 30 procent lĂ€ngre livslĂ€ngd och fungera pĂ„ ett sĂ€kert sĂ€tt. ADI erbjuder Ă€ven ett brett sortiment av system för utvĂ€rdering och plattformar för batteriövervakning, liksom en komplett portfölj av varianter för alla behov. n
DC/DC Design made easy: MPM-Modules!
r out ou Check Shop: op le p om/sh Sam odico.c www.c
âąSmall and compact âąCoil, FETs and compensation already integrated âąWide portfolio of modules with diïŹerent voltage and power ranges ©Frank Rohde - Fotolia.com
âąEvaluation Boards available in the CODICO Sample Shop
Contact: +46 8 545 667 70 | info@broadband.se | www.broadband.se |
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
www.codico.com/shop
ïČï”
TEMA:âPOWER
PE R
R TA T
EX
Balanserar prestanda och lÀckström
IKEL
Japansk hybridprocess bÀddar för extremt strömsnÄla styrkretsar
I
takt med att vĂ€rlden blir allt mer uppkopplad stĂ€lls vi inför ett stort antal motstridiga krav som vi mĂ„ste balansera i vĂ„ra konstruktioner. Konsumenterna krĂ€ver allt komplexare produkter â de vill ha högre prestanda och mer avancerade funktioner. Samtidigt mĂ„ste kraven vĂ€gas mot en lĂ€gre energiförbrukning hos tillĂ€mpningen, dessutom till den lĂ€gsta möjliga systemkostnaden. NĂ€r konstruktörer av styrkretsar anvĂ€nder de standard-CMOS-processer som finns att tillgĂ„ idag mĂ„ste de ta en mĂ€ngd tuffa beslut som berör deras konstruktion. De mĂ„ste balansera prestanda och integration mot strömförbrukning. Det gĂ€ller sĂ€rskilt med avseende pĂ„ enhetens standbyström. V I K A N VĂ L J A AT T A N VĂ N D A en avancerad processnod, vanligtvis 40ânm, Ă€ven om dagens linjebredder ofta Ă€r Ă€nnu mindre. Det gör att vi kan erbjuda produkter med en hög grad av periferiintegration â hĂ€r ingĂ„r flashminne pĂ„ 2âMbyte eller mer â och hög prestanda. Det Ă€r inte ovanligt att sĂ„dana processer klarar över 200âMHz.
ïČï¶
Av Graeme Clark, Renesas Electronics Europe Graeme Clark har arbetat med strömsnÄla styrkretsar pÄ Renesas Electronics Europe, tidigare Hitachi Electronics, i ett flertal olika roller under mer Àn 20 Är. Idag har Graeme ansvar för att introducera styrkretsar tillverkade i den nya halvledarprocessen SOTB pÄ den europeiska marknaden.
Ăven om switchströmmen för en sĂ„dan process vanligen Ă€r mycket lĂ„g, nĂ„gonstans mellan 50â”A/MHz och 100â”A/MHz, sĂ„ Ă€r lĂ€ckströmmen frĂ„n varje grind mycket hög vid fina linjebredder. Det resulterar i extremt höga strömmar i standby, vanligtvis mellan 10â”A till 100â”A eller Ă€nnu högre. Om vi vill utveckla kretsar som kombine-
rar lÄg lÀckström med lÄg ström i standby sÄ mÄste vi vanligtvis vÀlja större processgeometrier. Nackdelen Àr att det begrÀnsar bÄde prestanda och möjligheten att integrera mycket minne och andra periferienheter. I figur 1 kan du se det typiska vÀrdet som gÄr att uppnÄ för en rad olika processtekniker som finns pÄ marknaden idag.
Figur 1. SÄ pÄverkas den aktiva strömmen och lÀckströmmar i olika processtekniker.
R E N E S A S H A R utvecklat en ny halvledarprocess kallad Silicon on Thin Buried Oxide, SOTB, för att hantera detta. Utvecklingen har skett inom LEAP, kort för Low power Electronics Association and Project, som Àr ett initiativ frÄn den japanska regeringen. De speciella egenskaperna hos den nya processen gör att det gÄr att undvika beroendet mellan processgeometri och effektförbrukning. DÀr-
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
TEMA:âPOWER
med kan vi designa kretsar som kombinerar den lÀgsta aktiva strömmen med mycket lÄga lÀckströmmar. SOTB-processen gör Àven att vi fÄr hög prestanda, liksom stora minnen och mÄnga periferienheter. I figur 2 kan de se en jÀmförelse mellan SOTB och andra processer. Ett av de stora genombrotten har varit möjligheten att skapa en hybridstruktur i kisel (se figur 3). Den kombinerar fördelarna hos den nya SOTB-processen med befintliga standardtekniker i samma konstruktion. PÄ sÄ sÀtt blir det möjligt att utnyttja styrkorna hos de bÄda teknologierna i samma krets.
Figur 3. Hybridstruktur hos SOTB.
tillverkningsprocessen för att grinden ska kunna leda. Det Àr extremt svÄrt att styra exakt hur mÄnga atomer som injiceras i varje grind.
Det Ă€r sĂ€rskilt utmanande vid finare processgeometrier, eftersom antalet atomer dĂ„ Ă€r mycket litet â ibland handlar det bara om cirka 100 atomer som ska injiceras. Det
âČ âČ
D E T I N N E B à R AT T V I kan anvÀnda SOTBtekniken i delar av konstruktionen dÀr det krÀvs extremt lÄg energiförbrukning, men vi kan fortfarande anvÀnda standardteknik för funktioner som in- och utgÄngar och analogt. En annan fördel Àr att konstruktörerna kan fortsÀtta att arbeta med enheter som har liknande elektriska egenskaper som de styrkretsar som de sedan tidigare Àr bekanta med. Bilden pÄ hybridstrukturen i figur 3 visar ocksÄ nÄgra av fördelarna hos grindstrukturen i SOTB-processen. I en traditionell grindkonstruktion mÄste vi injicera föroreningar i kanalen eller dopa kislet med atomer under
Figur 2. HÀr jÀmförs egenskaper hos SOTB-processen och andra processer.
Gemensamt skapande av stĂ€dernas framtid Advantech och dess partners arbetar tillsammans för att utveckla en rad IIoT-lösningar som omvandlar stĂ€dernas framtid, inklusive vĂ€rdeadderande SRPâs (Solution Ready Packages) för att pĂ„skynda tillvĂ€xten. Den tredje vĂ„gen av digital revolution har officiellt börjat.
Advantech Nordic, Sweden, Stockholm office Toll Free: 00800 2426 8081/80 | Phone: +46 (0)8 64 60 500 eMail: customercare@advantech.eu | Ăsterögatan 1, 164 40 Kista, Sweden
TEMA:âPOWER
EX
R TA T
IKEL
âČ âČ
betyder att det kan bli stor variation i Âantalet ett typiskt chip implementerat i en bulkprodopningsatomer i de olika grindarna, v ilket cess kommer att switcha. Figuren visar hur medför att grindarna i en och samma tröskelspĂ€nningen hos en miljon transÂenhet fĂ„r vĂ€ldigt olika switchegenistorer pĂ„ ett och samma testchip R skaper. varierar. Det gĂ„r att se att de bĂ€sta E P SOTB har en grindkonstruktion grindarna kommer att switcha dĂ€r kanalen inte dopas. IstĂ€llet vid cirka 0,3âV, medan de sĂ€msta styrs grindens egenskaper av det switchar nĂ„gonstans runt 0,7âV. extremt tunna isolerande skiktet För att kunna garantera sĂ€ker drift (SOI-lagret i figur 3). Med modern hos varje transistor mĂ„ste vi arbeta processteknik kan detta göras exmed spĂ€nningar som ligger klart tremt vĂ€lkontrollerat och det blir hög reöver 1,0âV. Det har i sin tur en direkt inverpeterbart över hela ytan. Detta betyder att kan pĂ„ strömmen som chipet förbrukar. variationen mellan de olika grindarna blir Den blĂ„ linjen i samma figur visar karakmycket lĂ€gre Ă€n dĂ„ traditionella grindkon- teristiken hos SOTB-grinden. HĂ€r Ă€r variatiostruktioner anvĂ€nds. Det gör i sin tur att det nen i tröskelspĂ€nning betydligt mindre, och gĂ„r att skruva ner arbetsspĂ€nningen mar- switchningen sker inom ett betydligt smakant, och dĂ€rmed energin som krĂ€vs för att lare spĂ€nningsomrĂ„de. Det innebĂ€r att chip switcha grinden. som Ă€r tillverkade i en SOTB-process kan drivas vid en lĂ€gre spĂ€nning och fortfarande Y T T E R L I G A R E E N F Ă R D E L med SOTB-tekgarantera att varje grind fungerar korrekt, niken Ă€r att det gĂ„r att lĂ€gga pĂ„ en negativ vilket minskar den aktiva energiförbrukningspĂ€nning pĂ„ varje grind. Det tillĂ„ter oss att en radikalt. styra spĂ€nningströskeln för att en grind ska switcha. Det kan antingen ske individuellt D E N G R Ă N A L I N J E N i figur 4 visar hur det ser ut nĂ€r grindarna i en SOTB-process drivs med för varje grind eller över hela enheten. I figur 4 visar vi en jĂ€mförelse mellan chip en negativ spĂ€nning (Ă€r backspĂ€nda). HĂ€r som Ă€r tillverkade i en SOTB-process och kan vi styra lĂ€ckströmmen hos varje enskild chip tillverkade i en standardprocess i kisel. grind â med andra ord, vi kan lĂ„ta hela eller Den röda linjen visar omrĂ„det inom vilket delar av chipet arbeta i ett tillstĂ„nd med ex-
ïČïž
Figur 4. En jÀmförelse av spÀnningströskeln hos SOTB och en standardprocess.
tremt lÄg lÀckström, vilket kraftigt minskar strömmen i standby. Den nya processen gör att vi kan utveckla en helt ny generation av styrkretsar som kan kombinera och dra nytta av de bÀsta egenskaperna som en process med fina geome-
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
TEMA:âPOWER
trier ger och de bĂ€sta egenskaperna som en process med större geometrier ger. Renesas har utvecklat en första styrkrets i SOTB. Den kombinerar en Cortex M0+-ÂkĂ€rna som klockas upp till 64âMHz med en stor mĂ€ngd periferienheter, upp till 1,5âMbyte flash och 256 kbyte SRAM. D E N F Ă R S TA K R E T S E N â Renesas R7F0E017 â har prestanda enligt nedan: l aktiv ström pĂ„ 20 ”A/MHz l standbyström pĂ„ 140 nA l AD-omvandling vid 3 ”A l 256 kbyte SRAM med en standbyström pĂ„ 1 nA/kbyte F R A M T I D A K R E T S A R tillverkade i den nya processen kommer att kunna erbjuda Ă€nnu lĂ€gre effektförbrukning. Figur 5 visar en sammanstĂ€llning över funktionerna hos R7F0E017. Kretsen kombinerar ett stort integrerat flashminne och SRAM med mycket lĂ„g effektförbrukning. Den passar vĂ€l för ett brett spektrum av tilïżœlĂ€mpningar, dĂ€r wearables, konsumentprodukter samt industriella och medicinska Ă€r nĂ„gra exempel. Det passar Ă€ven bra att anvĂ€nda SOTBprocessen för kretsar som ska skörda sin Âenergi frĂ„n omgivningen. Med detta i Ă„tan-
Figur 5. En översikt över funktionerna hos den första styrkretsen som anvÀnder SOTB-processen.
ke har R7F0E017 Ă€ven bestyckats med en Âspeciell styrenhet för energiskördning. Det gör att kretsen kan hĂ€mta energi frĂ„n en mĂ€ngd olika förnybara energikĂ€llor, men ocksĂ„ att den automatiskt kan styra ett externt laddningsbart batteri eller en superkondensator. Hittills har prover av R7F0E017 samt en komplett serie med utvecklingsverktyg slĂ€ppts till betakunder. Planen Ă€r att allmĂ€n-
na prover ska finnas tillgÀngliga under fjÀrde kvartalet 2019. Den nya halvledarprocessen kommer att bana vÀg för en helt ny klass av extremt energisnÄla styrkretsar som passar i nÀsta generation av uppkopplade tillÀmpningar. Till detta kommer ocksÄ att den bÀddar för nya typer av energiskördande lösningar som kan hantera utmaningarna som vi ser i mÄnga av dagens lÄgeffektstillÀmpningar. n
A S S Ă M L E S E G I R E V S H E L A17 O K T O B E R 2 0 19 | K I S T A M Ă S S A N E J D Ă L G P GEMENSKA - KUNSKAP UTVECKLING
16 &
4
anledningar till att besöka mÀssan:
1
PÄverka din framtida arbets miljö och kompetensutveckling
2
TrÀffa branschen och diskutera nutid och framtid
3
fri entré elmassanstockholm.se
Gratis kompetens utveckling av över 50 talare
4
Testa de senaste produkt nyheterna pÄ mÀssgolvet
Lyssna pÄ futuristen Stefan Hyttfors pÄ plats ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
LÀs mer och hÀmta ditt kostnadsfria entrékort pÄ: elmassanstockholm.se
MISSA INTE!
Ta bussen till mÀssan, helt kostnadsfritt
ïČïč
LÀs mer pÄ elmassanstockholm.se
NYAâPRODUKTER
Kineskrets ersÀtter Arm med Risc-V n STYRKRETS Gigadevice slÀpper en familj styrkretsar pÄ en 32-bitars Risc-V-kÀrna. De Àr kompatibla med företagets tidigare Arm Cortex M-kretsar och ger dÀrmed en möjlighet att konstruera sig bort frÄn brittiska Arm, som Àr utsatt för amerikanska handelsrestriktioner.
Kretsfamiljen finns redan i vo lymtillverkning i flera varianter. Den kan enligt Gigadevice an vĂ€ndas för bland annat styrning, konsumentelektronik, IoT och artificiell intelligens. Kretsarna Ă€r âgenerellaâ vilket betyder att de inte Ă€r skrĂ€ddar sydda för en specifik tillĂ€mp ning. Det finns sedan tidigare bland annat Risc-V-kĂ€rnor i styrkretsar, kryptokretsar och AI-acceleratorer. Donald Trumps handelskrig har fĂ„tt Arm att begrĂ€nsa sina ingenjörers kontakter med kineÂ
siska företag. Nu ger Gigadevice sina kunder en möjlighet att ta adjö av Arm och den osĂ€kerhe ten. Mjukvaran till den nya RiscV-kretsen ska enligt Gigadevice vara âfullt kompatibelâ med företagets tidigare tre familjer Cortex M-styrkretsar. R I S C - V - K Ă R N A N i kretsen Ă€r kon struerad i samarbete med kine siska Nuclei System Technology. Den heter Bumblebee och tickar i 108âMHz. I den frekvensen levererar kretsarna 153 DMIPS och 360 Coremark-poĂ€ng. Detta Ă€r 15 procent högre prestanda Ă€n motsvarande Cortex M-kretsar. Dessutom för halva energiför brukningen. I vilolĂ€ge ska den ha 25 procent lĂ€gre energiförbruk ning. Bumblebee har en tvĂ„stegsrör ledning men prestanda som en trestegs, enigt Gigadevice. Den utnyttjar prefetch och branch prediction och utför division
och multiplikation pĂ„ en enda klockcykel. Den har dessutom en 64-bitars timer, 16 interrupt nivĂ„er, tvĂ„ vilolĂ€gen och stöd för Jtag. K R E T S FA M I L J E N heter GD 32VF103. Den finns i 14 olika modeller. De har 16â128 kbyte flash, 6â32 kbyte SRAM-cache, tvĂ„ DMA:er, tvĂ„ 16-kanaliga 12-bitars AD-omvandlare pĂ„ 2,6 MSPS med konfigurerbar upplösning, tvĂ„ 12-bitars DAomvandlare. Dessutom har de en uppsĂ€ttning seriella grĂ€nssnitt, inklusive USB 2.0 FS OTG och Can 2.0. HĂ€r finns ocksĂ„ PWM, Hall-grĂ€nssnitt och diverse tim rar. Och sĂ„ kan de masstillverkas med krypterade id-nummer i Gflash. D E T F I N N S utvecklingsverktyg inklusive prototypkort, sensor kort, motordrivkort, skĂ€rmar och IoT-molnlösning.
Kretsen Àr liksom sina tidigare Cortex M-syskon benkompa tibel med styrkretsar frÄn ST. Den kompatibiliteten har hjÀlpt Gigadevice skapa sin marknad. Företaget har till dags dato skeppat 300 miljoner styrkretsar. NÀsta Är hoppas företaget med hjÀlp av Risc-V-kretsarna att kunna nÄ 400 miljoner totalt. HÀrnÀst planerar företaget en familj trÄdlösa kretsar med stöd för bland annat Wifi. Gigadevice grundades 2006 och Àr en av Kinas största flash minnestillverkare. JAN Tà NGRING jan@etn.se
LÀgre profil Àn alternativen n INDUKTANS Amerikanska Coilcraft har slÀppt tvÄ serier chipinduktanser. BÄda med minst 30 procent lÀgre profil Àn alla konkurrerande alternativ, hÀvdar företaget.
De tvÄ serierna heter 0402CT och 0402FL. I bÄda fallen handlar det om trÄdlindade chipinduktanser i 0402-format med extra lÄg profil.
Komponenterna i 0402CT-se rien Ă€r endast 0,45 mm höga. De gĂ„r att fĂ„ med induktanser frĂ„n 11,2 nH till 56 nH med toleran ser inom 5, 3 eller 2 procent. Enheterna har mycket hög Q-faktor â upp till 84 vid 2,4 GHz. LikasĂ„ har de sjĂ€lvresonans upp till 27,4 GHz och hanterar strömmar pĂ„ upp till 2,3 A. Induktanserna i den andra se rien, 0402FL, har en ferrit-kĂ€rna.
HĂ€r Ă€r individerna som högst 0,55 mm. De kommer med 16 olika induktanser, frĂ„n 20ânH till 560ânH, och hanterar strömmar upp till 1,3âA. B Ă D A S E R I E R F I N N S att köpa i volym, likasĂ„ gĂ„r det att bestĂ€lla gratisprover direkt frĂ„n Coilcrafts hemsida.
ANNA WENNBERG anna@etn.se
Bli medlem i SER nu! SER Àr föreningen för Sveriges Elektro-, Data- och IT-ingenjörer. Vi arrangerar studiebesök, föredrag och seminarier för vÄra medlemmar dÀr du fÄr möjlighet att höra det senaste inom olika teknikomrÄden. Genom oss kan du utöka ditt kontaktnÀt och möta nya intressanta företag. I medlemskapet ingÄr Àven Elektroniktidningen, Nordisk Energi samt vÄr egen medlemstidning Elteknik. LÀs mer om oss pÄ www.ser.se Du kan Àven mejla oss pÄ ser@ser.se
ïłï°
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
LĂ„ter probarna flyga snabbare n KRETSKORTSTEST Japanska Takaya, en av pionjĂ€rerna nĂ€r det gĂ€ller kretskortstestare av typen flying probe, har slĂ€ppt en ny modell som Ă€r 30 till 50 procent Âsnabbare Ă€n föregĂ„ngarna.
Flying probe-testare, det vill sÀga en testare med ett eller flera rör liga testhuvuden, anvÀnds för att testa prototyper och korta serier av kretskort. I den nya maskinen APT1600FD finns det sex huvuden pÄ ovansidan av kortet och fyra pÄ undersidan. Varje huvud har en prob som gÄr ned mot kortet för att skapa elektrisk förbin delse. Korten laserskannas för att kontrollera planheten vilket gör att man kan minimera kraften
som behövs för att skapa kontakt. Dessutom har maskinen kompletterats med fyra prober i vertikal led vilket gör att den kan komma Ät stÀllen som de andra proberna inte nÄr.
JÀmfört med existerande mo deller Àr tiden det tar att testa ett kort med APT-1600FD mellan 30 och 50 procent kortade, enligt Takaya. PER HENRICSSON
per@etn.se
Nio miljoner logikceller i största FPGA:n n FRAMTID Först nÀsta höst blir den allmÀnt tillgÀnglig, Xilinx nya FPGA med nio miljoner logikceller som gör ansprÄk pÄ att vara störst i vÀrlden.
Den nya kretsen Àr en efterföljare till Virtex-7 2000T och Virtex UltraScale VU440 med tvÄ res pektive fyra miljoner logikceller. De tillverkas i 28 nm respektive 20 nm medan VU19P gÄr i en 16 nm-process. Förutom det rekordstora antalet logikblocket har kretsen feta databussar. Det gÄr exem pelvis att skyffla data till ett
DDR4-minne med 1,5 Tbit/s och den sammanlagda bandbredden för de 80 transceivrarna Ă€r 4,5 Tbit/s. Varje transceiver ger upp till 28 Gbit/s. Dessutom finns 2072 generella in- och utgĂ„ngar. Antalet DSP-block Ă€r 3â840
och det interna minnet Ă€r pĂ„ 224âMbit. VU19P blir den 14:e medlem men i Ultrascale+ vilket bland annat innebĂ€r att verktygen i Vivadosviten Ă€r vĂ€l utprövade. Kretsen har över 35 miljarder transistorer men Ă€r ingen mono lit. Precis som föregĂ„ngarna an vĂ€nds en bĂ€rare av kisel dĂ€r det bland annat finns fyra chip för logiken. Kretsen kan anvĂ€ndas för bland annat prototyparbete vid asicutveckling, i accelerator kort, i test- och mĂ€tinstrument, i nĂ€tverksutrustning och i militĂ€ra tillĂ€mpningar. PER HENRICSSON
per@etn.se
Ăkad tillförlitlighet och minskade mĂ„tt Kabelmonteringar fĂ€rdiga att anvĂ€nda Finns med Reverse Fixing Screw-Lok för ökad flexibilitet - Sparar in tid och pengar pĂ„ verktyg, utbildning och testning - BakkĂ„por i metall för maximal dragavlastning och RF-skĂ€rmning - Upp till 45% mindre och 75% lĂ€ttare Ă€n Micro-D - MotstĂ„r extrema stötar, vibrationer och temperaturer - Excellenta utgasningsegenskaper
www.harwin.com/ gecko-sl
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
Harwin Gecko-SL Sweden Apr 19.indd 1
ïłï±
01/04/2019 11:41
NYAâPRODUKTER
VĂ€rldens snabbaste ÂneuronnĂ€tstrĂ€nare n AI-ACCELERATOR Med sina 512 Tops i Ă„tta bitars neuronnĂ€tsprestanda ska AI-acceleratorn Ascend 910 vara vĂ€rldens vassaste just nu, enligt Huawei.
Det kinesiska telekombolaget har en hel svit AI-kretsar i röret. Nu Ă€r den kraftfullaste av dem klar för lansering â Ascend 910 Ă€r optimerad för molntrĂ€ning av artificiella neuronnĂ€t. Den levererar 256 Tops i 16-bi tars flyttal och 512 Tops i 8-bitars heltal. Förklaringen till tvĂ„po tenserna Ă€r förmodligen att de specificerades frĂ„n sin prestanda. Prognosen var att den skulle dra 350 watt â men det visar sig att den var effektivare sĂ„ istĂ€llet för att dra upp prestanda sĂ€nker Huawei effekten till 310 watt. Enligt Huawei Ă€r Ascend 910
vĂ€rldens kraftfullaste AI-pro cessor, och det kan stĂ€mma. Den tillverkas i 9 nm. Huawei har testat Ascend 910 genom att lĂ„ta den trĂ€na bild igenkĂ€nningsnĂ€tet Resnet-50. Det tog hĂ€lften sĂ„ lĂ„ng tid, enligt Huawei, som nĂ€r nĂ€rmaste kon kurrent gjorde det pĂ„. Hela sviten Ascendprocessorer kommer att omfatta fyra familjer, frĂ„n Ascend Nano som drar 1âmW och levererar 20 Mops, upp till denna Ascend 910 som Ă€r den vassaste i familjen Ascend Max. DĂ€remellan finns famil jerna Tiny, Lite och Mini. De ska tĂ€cka in alla AI-tillĂ€mpningar frĂ„n moln och edge till IoT-noder och konsumentelektronik. Alla bygger de pĂ„ en gemen sam grundkonstruktion kallad da Vinci, och alla kommer de att kunna programmeras i ett
NOW!
asier
en e v e W O N g n rderi
O
via
p
Drag & Dro
Huawei har slÀppt Ascend 310 i ett acceleratorkort som anvÀnds av dussintals kunder för bland annat smart transport och smarta elnÀt.
gemensamt ramverk kallat Mindspore, som Ă€ven kommer att stödja populĂ€ra GPU:er, CPU:er och andra typer av processorer. V I L L D U A D D E R A Ă€nnu mer stöd kommer det ocksĂ„ att gĂ„ bra eftersom Mindspore blir öppen kĂ€llkod i början av nĂ€sta Ă„r. Redan i höstas lanserades Ascend 310. Den tillhör familjen Mini och drar 8 watt nĂ€r den levererar 16 Tops i 8-bitars heltal och 8 Tflops i 16-bitars flyt tal. Den anvĂ€nds av Huawei i produkten MDC (Mobile Data Center) och Ă„terfinns ocksĂ„ i skyttelbusser, elbilar och sjĂ€lvÂ
körningsprototyper. Dessutom har Huawei lĂ„tit den snurra i sitt moln dĂ€r den bland annat gjort bildanalys, textlĂ€s ning och videoanalys â samman lagt finns 50 olika molntjĂ€nster kring den som anvĂ€nds totalt 100 miljoner gĂ„nger om dagen, en siffra som snart vĂ€nta stiga till 300 miljoner. I Huaweis molns finns ocksĂ„ Huaweis modellutvecklings verktyg Modelarts. Det anvĂ€nds av drygt 30 000 utvecklare som dagligen i snitt Ă€gnar 32 000 trÀ ningstimmar Ă„t 4 000 neuronnĂ€t, merparten bildtolkningsnĂ€t. JAN TĂ NGRING jan@etn.se
with > 40,000 customers Europeâs largest prototype manufacturer
*
+ * supported ïŹle formats
PCB-POOLÂź is a registered trademark of
Give it a try: www.beta-layout.com
ïłïČ
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
Intel skeppar första FPGA:an n LOGIK I början av april lanserade Intel den första FPGA:an som utvecklats i egen regi. Nu har de första exemplaren av Agilex, som tillverkas i företagets 10 nm-process, levererats till kunder.
Det har gĂ„tt lite drygt tre Ă„r se dan Intel köpte Altera och Agilex Ă€r den första FPGA-familjen som utvecklats frĂ„n grunden i processorjĂ€ttens regi. Den pro grammerbara logiken i andra ge nerationens Hypeflexarkitektur Ă€r dock bara ett av byggblocken i systemkretsen. Det finns ocksĂ„ DSP-block, minne, analoga block, kommu nikationsbussar och allt möjligt annat. Det handlar dock inte om en monolit, Agilex byggs ihop av okapslade chip med hjĂ€lp av InÂ
tels egenutvecklade 3D-byggsÀtt baserat pÄ Embedded Multi-Die Interconnect Bridge (EMIB). FA M I L J E N à R D E S I G N A D för att passa ihop med Intels server processor Xeon. Bland annat kommer Agilex med Compute Express Link som gör det möjligt att lÄta FPGA:an och processorn dela minne. Agilex kommer att finnas i ett antal olika varianter som passar för allt frÄn nÀtverksnoder med snabb respons via virtualiserade nÀtverksprodukter, exempelvis för 5G, till acceleration av olika arbetsuppgifter i datacenter. Intel listar fyra kunder som nu fÄtt kretsar. Det Àr Colorado Engineering, Mantaro Networks, Microsoft och Silicom.
PER HENRICSSON per@etn.se
Vi söker elektronikingenjörer som vill utveckla morgondagens teknik Vi söker just nu juniora och erfarna elektronik ingenjörer till vĂ„ra kontor i GĂ€vle, Linköping och Stockholm. Hos oss fĂ„r du arbeta med spĂ€nnande och utmanande uppdrag Ă„t vĂ„ra kunder som Ă„terfinns inom telekom, medtech, fordonsÂ, försvars och verkstadsindustrin. Du kommer att jobba inÂhouse eller onÂsite hos vĂ„ra kunder. Exempel pĂ„ dina arbetsuppgifter/ansvar âą Simulering âą HĂ„rdvarukonstruktion inom ditt omrĂ„de: analogt, digitalt, radio, kraft âą Programmering i t ex VHDL, VeriLog, C++ âą AD- och DA-konvertering Du kommer att utveckla elektroniklösningar enligt följande process:
LÄter detta intressant? LÀs dÄ mer pÄ:
www.syntronic.com/vacancies-europe
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
One step ïłïł ahead
NYAâPRODUKTER
Cosel lovar liv i tio Ă„r
Minimalt skydd för fordon
n KRAFT Japanska Cosel har slÀppt en 80 W DC/DC-omvandlare som företaget hÀvdar Àr en av de mest tillförlitliga i sitt slag. PÄstÄendet backas upp av en garantitid pÄ 10 Är.
Omvandlaren MGF80 Ă€r byggd i ett skĂ€rmat metallhölje med stan dardformat. Den kommer med tvĂ„ olika inspĂ€nningsomrĂ„den: 9âV till 36âV och 18âV till 76âV. MGFS80 har enkel utgĂ„ng och finns med de fyra utspĂ€nningar na 3,3âV, 5âV, 12âV och 15âV. Dessa kan justeras till ±10 procent med en resistansbrygga eller poten tiometer. MGFW80 har dubbel utgĂ„ng och tvĂ„ fabrikstrimmade utspĂ€nningar pĂ„ ±12âV eller ±15âV, som ger 24âV respektive 30âV mellan ytterĂ€ndarna. Noggrant komponentval Ă€r en viktig del i att Cosel vĂ„gar garantera lĂ„ng livstid för enhe terna. Ett exempel Ă€r att de inte innehĂ„ller kondensatorer med
aluminium eller tantal. De har Ă€ven genomgĂ„tt omfattande tes ter, till exempel klarar de 3-axlig vibration motsvarande 10G och stöt pĂ„ 50G. MGF80 har en typisk verk ningsgrad pĂ„ höga 94 procent, som uppnĂ„s genom synkron lik riktning och soft-switching. Alla enheter nĂ„r en uteffekt upp till 81,6âW förutom 3,3âV-varianten MGFS80243R3 som begrĂ€nsats till 59,4âW. Omvandlarna tĂ„l arbets temperatur mellan â40â°C till +85â°C, med maximalt +110â°C pĂ„ höljet. Ett termiskt skydd slĂ„r
av en enhet om maximalt tillĂ„ten temperatur överskrids. LikasĂ„ har serien skydd för överström och överspĂ€nning. Isolationen mellan in- och utgĂ„ng Ă€r 1â500âVdc medan den mellan in- och utgĂ„ng mot höljet Ă€r 1â000âVdc. Serien Ă€r god kĂ€nd enligt UL62368-1, C-UL [CSA62368-1), EN62368-1 och 2014/35/EU. LikasĂ„ uppfyller den RoHS. MGF80 kommer i standard formatet 50,8âĂâ25,4âĂâ9,9 mm (2âĂâ1âĂâ0,39 tum). ANNA WENNBERG anna@etn.se
Kraftomvandling för batteridrivet n STRĂMFĂRSĂRJNING Japanska Rohm har slĂ€ppt en upp- och nedkonverterande DC/DC-omvandlare med integrerade switchtransistorer. Den höga verkningsgraden i kombination med lĂ„g strömförbrukning gör den som klippt och skuren för batteridrivet, hĂ€vdar Rohm.
NÀr Rohm presenterar sin nya DC/DC-omvandlare Àr det pÄ batteridrivna IoT-prylar, wear ables och andra smÄ bÀrbara ting som företaget siktar. Med andra ord pÄ ting som ofta strÀvar efter minimal storlek och mycket lÄg effektförbrukning. Företagets svar pÄ önskemÄlet Àr vertikalt integrerade DC/DComvandlare. Sedan tidigare har Rohm slÀppt en buck-omvand lare och en boost-omvandlare under det konceptet, men nu kommer alltsÄ BD83070GWL som hanterar bÄde buck och boost. Omvandlaren Àr baserad pÄ pulsbreddsmodulation och har
ïłïŽ
n VARISTOR Japanska TDK pĂ„stĂ„r sig ha utvecklat vĂ€rldens minsta överspĂ€nningsskydd för Ethernetkommunikation i fordon. Enligt pĂ„stĂ„endet Ă€r den nylanserade varistorn 75 procent mindre Ă€n alla alternativ pĂ„ marknaden. Nykomlingen Ă€r byggd i flera lager. Den Ă€r kvalifice rad för fordonsstandarden AEC-Q200, har en maximal driftspĂ€nning pĂ„ 70 V och ett temperaturomrĂ„de som strĂ€cker sig frĂ„n â55°C till +150°C. Tack vare extremt precis flerlagersteknik har den lilla komponenten en mycket lĂ„g kapacitans och tajt tolerans â bara 1,1 ±0,3 pF â vilket garanterar signalintegritet Ă€ven vid höga datahastighe ter. Det gör den enligt TDK som klippt och skuren för att skydda Ethernetkommuni kationen i moderna bilar mot överspĂ€nningar. Komponenten, med namnet AVRH10C101K T1R1NE8, har mĂ„ttet 1,0 Ă 0,5 Ă 0,5 mm. Det innebĂ€r att den har en volym som Ă€r 75 procent mindre Ă€n alla existe rande alternativa komponen ter, hĂ€vdar TDK. FramĂ„t planerar det japanska företaget att slĂ€ppa ytterligare komponenter inom samma produktfamilj, med sikte pĂ„ fordon. ANNA WENNBERG anna@etn.se
inbyggda MOSFET:ar i BiCMOS som switchar med 1,5âMHz. DĂ€rmed nĂ„r den 97 procents verkningsgrad i kraftomvand ligen vid lasten 200âmA, vilket Rohm hĂ€vdar Ă€r industribĂ€st. Vid annat lastscenario â lĂ€tt (frĂ„n 200â”A) eller hög (upp till 1âA) â ligger motsvarande verkningsgrad över 90 Âprocent, vilket bĂ€ddar för hög verknings grad över ett brett omrĂ„de av ÂbatteritillĂ€mpningar. Ström förbrukningen i vila anges dessutom till lĂ„ga 2,8â”A.
Omvandlaren levererar 3,3âV eller 2,5âV frĂ„n ett encelligt liti umjonbatteri eller annan matning mellan 2,0 och 5,5âV. Den kan leverera upp till 1âA vid inspĂ€n ningar mellan 2,7 och 5,5âV. Nykomlingen har 12 anslutningar och mĂ„ttet 1,20âĂâ1,60âĂâ0,57 mm. Prover finns att fĂ„, medan volymer ska komma under oktober i Ă„r. Ăven ett utvecklingskort â BD83070GWL-EVK-001 â finns att köpa. ANNA WENNBERG
anna@etn.se
ELEKTRONIKTIDNINGEN 9/19
Svensk Elektronik â först in i framtiden. PĂ„ gĂ„ng i Svensk Elektronik. Handboken 2.0 gĂ„r snart i tryck.
Fylld med kunskap frÄn flera av vÄra medlemsföretag. Tidigt nÀsta Är, den 15:e januari 2020, kommer vi att hÄlla ett kurspaket baserat pÄ Handboken 2.0. HÄll utkik för mer info pÄ vÄr hemsida, svenskelektronik.se
Se till att bli medlem och ta del av vĂ„ra förmĂ„ner! KALENDARIUM 5â6 november Embedded Conference Scandinavia. 28 november Höstmöte.
SCANIA
5 december Direktivsdagen. HÄll koll pÄ regelverken!
Boka in Svensk Elektroniks Höstmöte pÄ Scania den 28 november i din kalender!
Passa pĂ„ att trĂ€ffa dina medlemsvĂ€nner pĂ„ Svensk Elektronik och ta del av vad som hĂ€nder i branschen. Passa Ă€ven pĂ„ att lĂ€ra kĂ€nna höstmötets vĂ€rd â Scania: deras produkter och verksamhet och kanske testköra en toppmodern lastbil (obs begrĂ€nsat antal platser).
Embedded Conference Scandinavia 5â6 november.
Boka plats pĂ„ Skandinaviens största embedded-konferens Embedded Conference Scandinavia 5â6 nov 2019, KistamĂ€ssan. Om du vill vara med som utstĂ€llare eller medverka i programmet Ă€r det dags att anmĂ€la sig nu. www.embeddedconference.se Du som Ă€r medlem har sjĂ€lvklart förmĂ„nlig rabatt, som vanligt.
FrĂ„n Stora Elektronikdagen med Summit 12 september. Du som inte var dĂ€r missade: âą Ishtar Touailat var med och diskuterade âVad kan digitalisering och AI göra för vĂ„rt samhĂ€lle och hur pĂ„verkas elektronikbranschenâ. Ishtar Touailat har blivit utsedd till bl.a. Framtidens kvinnliga ledare, Sveriges mĂ€ktigaste affĂ€rskvinna, Supertalang och Ă rets IT-kvinna. Ishtar har uppmĂ€rksammats stort för sitt entreprenörskap och ledarskap. Ishtar Touailat Ă€r idag Global Head of AI & Innovation pĂ„ TechBuddy. âą Resultat frĂ„n nyligen avslutade projekt. âą Dialog med forskningssatsningar, Skolverket och utbildningsanordnare om hur vi kan attrahera framtidens arbetskra till elektronikbranschen. Tillsammans skapar vi branschens framtid. Ditt företag Ă€r vĂ€l med? Ett medlemskap i Svensk Elektronik stĂ€rker dig och ditt företag. www.svenskelektronik.se info@svenskelektronik.se
Framtidens ledarskap förklarad av Ishtar Touailat, Global Head of AI & Innovation pÄ Techbuddy.
⹠Bisnode redovisade en uppdaterad kartlÀggning av elektronikbranschen och dess utveckling de senaste 6 Ären.
svenskelektronik.se/ kalendarium
Scandinavian Electronics Event â S.E.E. 2020 Följ med in i framtiden â produktion, utveckling och digitalisering möts pĂ„ S.E.E. den 5â7 maj 2020, KistamĂ€ssan. Du som Ă€r medlem har sjĂ€lvklart förmĂ„nlig rabatt, Boka din plats redan nu!
Tycker du att det vi gör Àr bra och vÀrdefullt, hoppas jag att ditt företag ser till att vara medlem i Svensk Elektronik sÄ vi tillsammans kan göra Àn mer för ditt företag och branschens konkurrenskra !
Mikael Joki, ordförande Svensk Elektronik
POSTTIDNING B Returadress: Elektroniktidningen Folkungagatan 122, 4 tr 116 30 Stockholm
HIGH PERFORMANCE, BENCHTOP VERSATILITY. Discover the new R&SÂźRTP oscilloscope (4 GHz to 16 GHz): Realtime de-embedding âș Multiple instruments in one âș Smallest footprint âș
Oscilloscope innovation. Measurement confidence. www.rohde-schwarz.com/RTP
Now with up to 16 GHz bandwidth.