ADI 推出POWER BY LINEAR電源子品牌，合并LINEAR公司之后創新不斷
2018-09-06 07:45:38 本站原創2018年8月23日，ADI公司在北京北辰洲際酒店隆重召開了“ADI高性能創新電源技術研討會”，EETOP作為特邀媒體，出席此次會議。這是自2017年3月，ADI公司完成與LINEAR公司合并后，首次正式向媒體和市場精彩亮相。ADI電源產品中國區市場總監、電源技術專家梁再信先生從市場、技術引導和公司未來方向三個方面，作了精彩的報告。
據介紹，ADI公司與LINEAR公司合并以后，ADI公司推出了“POWER BY LINEAR”電源子品牌，旨在通過創新的高性能電源技術，幫助用戶解決設計中棘手的挑戰。兩個公司合并之后的電源產品超過了一萬多種，不過在工業、通信和汽車上是高度一致的推動和重合。從整個市場來講，每個公司都會追逐熱點和市場新的機會，最近幾年大家耳熟能詳的一些熱點，比如說區塊鏈、比特幣，或者虛擬貨幣、自動駕駛、汽車電子的應用，下一代的通信互聯技術，還有中國現在說得比較多的“智能制造”、“工業4.0”，還有很多沉浸式、體驗式虛擬現實消費類的感受和體驗，以及和醫療相關的應用。這些熱點推動了技術的發展，也是每個高科技公司都會發力、花時間去研究和追逐的，因為在創新領域里面才有無限的可能去拓展自己的版圖。在此次技術研討會上，梁再信先生主要要針對工業、通信和汽車三個方向，分享了ADI是看待這三個市場，以及如何去做創新的。
工業
所有工業產品的應用都離不開一個基礎，就是供電電源。在ADI公司整個市場版圖種，工業占比相對較大，大概40%多的電源生意均來自于工業領域。ADI對工業有自己獨特的理解，從工業4.0真正的本質和基礎來講，考慮更多的是如何提供實時的控制，軟件可配制的I/O，還有所有這些設備的可靠性、安全性和健康，都非常重要。靈活度、效率、通信、安全性、可靠性等是ADI工業電源產品中最重要的幾點。
理想二極管減小功率損耗，提升馬達控制系統的可靠性
梁再信先生以一個非常典型的馬達控制系統來說明工業領域對電源的技術挑戰。在馬達控制應用中，設計難點主要來自三方面：一是馬達兩邊的高低電壓問題，高壓和低壓側需要一個隔離電源，確保系統的安全性;第二是因為整個系統的EMI、噪聲，在輸入端對系統的穩定性要求非常關鍵;第三是系統功耗問題。
為了做合格，過去的設計中都會用到二極管。但對于高電流的應用，普通的二極管會帶來很多弊端，所以ADI推出了理想二極管。即通過一個控制器去控制一個MOS管，去實現一個二極管的功能，此時能夠實現非常低的壓差，又因為MOS管的導通電阻非常低從而能夠大幅度降低承擔的功率損耗。這樣的優化有什么好處呢?一是可以減少功率的損耗，功率器件不需要散熱;二是系統的壓差可以得到極大的縮減，同時提供了系統的可靠性，增強了整個系統的效率。
ADI未來電源芯片都將盡可能往Silent Switcher技術平臺做遷移
在工業領域，EMI是繞不開的話題。針對傳統電源的EMI難題，ADI做了一系列的創新和探索，并推出了一個系列產品即Silent Switcher開關電源。
電源的EMI是最難抑制的，可能會產生電磁輻射。Silent Switcher從工程物理的角度做了突破和創新，在芯片設計上做了兩個反向的電優化。從物理學的定義來講，兩個反向的回路最大的好處是產生的磁力線是閉合的，對外界EMI的干擾就會小很多，這是基本的物理學的定理。
從工藝上，Silent Switcher也作了很多的優化，比如過去的電源、芯片內核，從微觀來講，一個機件的綁定也會產生磁場，ADI在新的芯片里面修改和改進了功率，不再用金線去綁定內核，而是用導裝的方式縮減電流板，能夠讓EMI降到最低。通過這一系列工藝的優化，可以得到一個非常好的EMI性能，基本不需要再做任何太多的優化，都可以滿足CISPR25 EMI的標準。
基于這兩方面的優化，又帶來了另外一個好處，過去說開關電源的紋波是很大的挑戰，看20年以前的產品，紋波基本上都是50、60毫伏，現在整個市場上的開關電源，紋波還是要做到20、30個毫伏。但是，Silent Switcher技術帶來一個巨大的好處，在2安或2MHz時候，紋波只有5毫伏左右。它不光是縮減了EMI的問題，還解決了噪聲的問題，讓系統的可靠性、穩定性做得更好。
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梁再信先生給出LT8609S的性能對比測試數據，分別采用了普通兩層板和四層板進行測試，深藍色部分EMI稍微低一點，它是四層板做的，但是桔紅色的只是用最普通的兩層PEAK做的。如果打開擴頻技術，會發現EMI的波形會進一步的優化。
在中國市場，機器人、工業控制、汽車等領域的大部分客戶都對Silent Switcher技術感興趣。因為在過去基本所有工業客戶，或者汽車客戶，光是要解決EMI的認證問題都要通過半年的時間去做整改，通過之后才可以上市。Silent Switcher技術的出現，幫我們客戶節省了大半年的時間。
梁再信先生特別強調：“Silent Switcher技術是ADI在全球電源技術里面過去幾年最大的一個創新，這是一個技術平臺，未來POWER BY LINEAR的產品在未來的電源芯片中，都會盡可能的往這個技術平臺上遷移。”
小體積依然是ADI電源推動的方向
在工業領域，現在工業設計的密度和板卡的復雜程度越來越高，而且在工業設計里面，人機界面、控制、回路、軟件的可靠性、系統的穩定性，花的功夫會越來越多，如何降低客戶在工業領域和板卡設計時的難度，加快產品設計的迭代速度，如何幫助客戶縮減電源電路板的尺寸和電路設計的復雜程度？一個復雜的系統對工程師來講是非常麻煩的。10年前ADI推出的比較劃時代的電源模塊產品，今天在全世界依然是非常普遍的技術。把過去非常復雜的電源系統集成在一個模塊里，客戶不需要關注電源的噪聲、紋波，只需像LDO那樣簡單拿過來用就可以了，效率也非常高。
ADI有很好的隔離電源技術和集成電路分裝的工藝，把電源分裝很小的模塊。基于這兩種技術的組合，ADI做了一系列隔離的電源模塊。系統非常好，如果把一個隔離電源和一個模塊集成在一起，這也是另外一種嘗試。所以ADI又出了一系列的產品，集合了ADI電源模塊的分裝工藝，整合比較領先的隔離電源的技術，做了非常小的分裝隔離電源模塊、變壓器、MOS管、芯片，通通都在里面。
汽車領域
在自動駕駛和汽車領域，最重要的一個關健詞就是安全。無人駕駛技術、無人工廠、駕駛輔助系統都跟我們人類安全息息相關。這里面有很多核心的關鍵技術，在激光雷達、普通雷達、相關的測量測控單元，這幾個方向是未來自動駕駛和無人機非常核心和關鍵的平臺。
POWER BY LINEAR到底怎么支持這個領域的發展？因為雷達和激光雷達所要探索的精度和性能、穩定性是非常非常重要的。所以ADI針對雷達和激光雷達的應用，推出LDO，它的噪聲只有0.8微伏，這比現在看到的電池的噪聲還要小。正是這樣技術的推動和發展，令ADI在自動駕駛等領域能夠提供更好的性能和可靠性，推動產業的發展。當然，在無人駕駛和智能工廠中，全新的Silent Switcher技術也是可以用得到的，它對EMI也是非常敏感的。
我們在汽車級的應用里面做了一些新的考慮和嘗試，在汽車的總線里面，車的走線，連接器，布線，會有非常多的電纜，有兩種類型的電纜，一種是可供電的，另外是做通信的，在ADI的大家庭里面，我們有推過一個A2B，就是整個汽車音頻，把聲音傳遞到車上的每個單元。我們也推了一個新的概念，PoDL，我們發起和主導了一個標準，意思就是Power Over Date Line。梁再信先生說：“們一直在推動節省電纜的數量，ADI相信未來車身的以太網，PoDL有可能變成一個標準，我們認為這是新的機會和轉折，因為這有別于傳統汽車的概念。”
在汽車領域，汽車的變遷中，功率管理、汽車電源還有移動系統，都是非常重要的。針對這些應用，ADI也推出了一系列的產品，如LTC3300、LT8584可以對汽車的點做均衡，3305專門針對48伏做均衡，專門針對48伏做均衡，讓電動汽車能夠駕駛得更安全。此外，在汽車里面溫度是非常大的挑戰，功率降低了，溫度也降低了，重量也降低了，不需要加散熱片了，這也是ADI在汽車領域的一些探索和應用，梁再信先生表示，“我們把理想二極管的技術從單個擴展到四路，這樣可以得到非常低的功率損耗，不需要散熱片，有非常高的可靠性和效率。可能不遠的將來，我們會看到理想二極管的身影。”
綜合以上，所以在汽車領域，讓系統更安全，當電壓超過設定值的時候，整個系統能夠把所有高壓的部分全部消掉，留給后面的就是可控的電源工藝，這樣車身系統就能避免因為意外的干擾損壞汽車上的組件，因為這和人的生命安全是息息相關的，這也是ADI在汽車安全上所做的創新和開發。
通信領域
從過去的GSM到2G、3G、4G，現在馬上推5G了，每一次通信的迭代，不管是射頻器件還是電源器件都有ADI的產品。通信特別是現在的5G通信有幾個挑戰，首先是需要非常高的功率密度。效率非常重要，因為有MOS管和電感的存在，所以電源一定是有損耗的,一定不能做到100%的效率，從30年前到近兩年，電源的效率慢慢的提高，但大概到94%的時候就推不動了。電感的損耗可以降下來，但是MOSFET管的損耗會增加，很難超過94%、95%的轉換效率。ADI做了很多挑戰和嘗試，在全球比較流行的區塊鏈和虛擬貨幣里面，就是靠機器的運算消耗電能，然后轉換成業界認為有價值的貨幣。ADI在與比較重要的礦機廠合作時，已經可以將電源效率提高到97.5%、97.6%。
通信領域面臨的另一個挑戰就是如何提高轉換的效率。ADI開發了一個新的技術，就是沒有電感的開關電源，用電容通過4個MOS管去做電壓的變換，在2.8X2.8CM的面積上，可以輸出48伏到24伏，500W。在全范圍可以做到99%的效率。此外，ADI還做了新一代的混合變換器7821，它把一個用電容做能量傳輸的電路和標準的降壓電路整合起來，變成一個混合的電路。它的優點是電感可能只有標準電路電感的一半大小，所以用的電感的體積會小很多，效率在97%左右，在這么大的功率里面已經算是非常好了。PC機的開關電源，到87%、89%左右就算非常好的開關電源了，更何況如此高的效率，確實難以讓同行超越。
在通信領域還有另外一個應用，離不開高速的基帶的數據處理，它對電源模塊的要求可能會更高，因為DSP和FPGA內核的電壓比較低，功率比較大，對輸出電壓的穩定性也要求比較高。ADI針對這樣的應用，出了一系列的電源模塊，在這種基站和通信系統里面，跟工業領域的模塊有點不同，在通信領域ADI推的電源模塊主要是帶PSM的，有數字接口，可以通過處理器，當一個通信系統意外死機的時候，里面有黑匣子一樣的設備可以把死機前一瞬間的電源每一路的工作狀態記錄下來，電壓、電流、溫度等等，方便通信系統在恢復時對系統做分析，甚至可以支持遠程調試和遠程監控。ADI有一系列的產品符合通信應用的，比如4677可以雙路，可以用系統去控制，讀取它的狀態；4678是最新發布的，雙路50A，單路25A。效率還不錯，不同狀況下可以做到94.5%左右的轉換效率，也帶數字的接口，可以進行監控和控制。
在通信系統里面，PSM的功能過去不重視，但是近幾年越來越重視，在一個通信系統里面，電路非常多，通常一個大的板卡里面可能有十幾路的電源。當系統不穩定的時候，怎么知道是哪路出問題呢？PSM就是很好的解決方案，可以對每一路進行監控。另外，因為通信板卡的工作環境、穩定性都不一樣，通信系統面臨的挑戰是不一飲的，所以通信板卡在出廠的時候往往會做很多嚴酷的環境測試，在通信板卡里有非常重要的測試，就是把每一路電源的電壓同時上調和下調5%，或者是10%，如果用到我們的PSM芯片，在電腦上給一個指令，可以把所有電源同時上調和下調，看整個系統的穩定性。PSM在通信系統里面，應用會越來越普遍。
另外是POE，其實就是Power over Ethernet，電源通過網線去傳輸。POE既可以傳數據，也可以傳電源。所以POE在通信領域的應用越來越廣。ADI最近推出了150瓦的POE的解決方案，國際標準剛剛超越25.5瓦，邁向60、70瓦的時候，ADI已經出了150瓦的方案。最大的好處就是對于通信的應用和布局，可以提供高達150瓦的功率，容量越大，需要的功率越大，150瓦可以提供非常完美的解決方案，這也是ADI在通信上強有力的技術平臺。
能源
ADI在FCI上有非常完整的解決方案，從模擬鏈路、信號采集到供電，現在用得最多的就是太陽能供電。怎樣實現在高壓電塔上太陽能的安全和傳輸？這是非常重要的，ADI有專門領域的器件，太陽能可以對電池充電，并且帶MPPT，在同樣光照情況下怎么獲得最大太陽能的能量？通過這樣的器件，能夠把太陽光轉換效率，拿到最大的功率點，轉換效率會比較高，還可以給系統供電，這是非常好的方案。與此同時，在電力供應里面，很多系統是不能斷電的，一定會用到備份電源，現在是用超級電容，但是超級電容的能量是有限的，如何對能量做存儲和管理？ADI也推出了一系列器件，比如LTC3350是對四個法拉電容做監控，不僅對電容做平衡，充放電管理，還補充電容的內阻，甚至當電容不平衡、容量有變化的時候，自動對所有電容做能量的均衡，這樣的器件在供電和安全性、后備電源上，都是非常好的應用。LTC4041是兩串的，實現比較好的均衡控制，提升安全性。這種備份電路對整個系統提供了不同能量的來源，可以讓系統維持穩定的工作，在整個能源領域應用得越來越廣。還有鋰電池的管理芯片，ADI的產品很全，需要很高可靠性和快速充放電的時候，其實超級電容會比較好。
能量的采集，FCI用的是太陽能。在穿戴式設備，類似計步器這樣的應用上，充電是一個問題，ADI在這個領域做一個突破，能不能把振動、溫差、光、磁場變成我們需要的能源？ADI推出了一系列的產品：LTC3108是溫差發電的控制轉換器件，10伏的溫差可以產生60微安的電能，但它所帶來的溫差，傳統開關電源沒有辦法轉換成3.3伏，ADI的器件能夠做到；LTC3588是振動換能，發生抖動的時候，最典型的應用是在振動片上，0.25G，40赫茲振動，會產生250微安的電能。
ADI提供完善的電源設計工具
電源是一切的基礎，電源的品質和可靠性對系統非常非常重要。ADI非常關注器件本身的可靠性，因為任何產品都有等級、不同性能，ADI是業界第一家承諾只要帶棕色小圓點的參數，是全范圍的，ADI的測試標準非常高。
在分享的最后，梁再信先生介紹說：“ADI不僅提供可靠穩定、性能優異的各種電源相關器件，同時也提供完善的電源設計工具，幫助工程師設計出面向各種應用領域的高質量電源。例如，我們提供了LTpowerCAD，可以實現基本的環路穩定性的測試，然后可以導入LTspice做系統的仿真，這兩個系統都是完全免費的；還有LTpowerPlay，這是一個開發工具，也是免費的，針對PSM應用。ADIsimPE，是仿真工具，對電路做仿真，對整個電源的構架、系統，還有環路、穩定性、效率、損耗，都可以做仿真。這些工具在ADI的官網上都可以免費下載。”
本次會議ADI邀請到西交大楊建國教授來到現場跟大家分享他的教育心得，楊建國教授在模擬電子教學上深有心得，他前幾年撰寫的圖書《你好，放大器》頗受學生們及工程師的推崇。在談及畢業生的能力與企業要求脫節的問題時，楊教授指出，造成這一現象的主要原因是大學課時有限，以及投入度不夠。楊教授認為后續教育很關鍵，而ADI的大學計劃就是一個非常好的培養工程師的后續教育途徑，在會議現場，楊教授展示了他的新書《新概念模擬電路》，為學生們及準工程師的后續教育提供了更好的素材。
