2017年3月，LTC和ADI正式合并，當(dāng)時(shí)ADI有2萬(wàn)個(gè)器件，LTC有2.3萬(wàn)個(gè)器件，合并后總共有4.3萬(wàn)個(gè)器件，其中電源超過(guò)1萬(wàn)個(gè)器件。ADI對(duì)電源產(chǎn)品保留了Linear的元素，新的子品牌叫Power by Linear。在上萬(wàn)種電源產(chǎn)品中，ADI主要聚焦于工業(yè)、通信、汽車電子等領(lǐng)域，不過(guò)這并不代表ADI不做消費(fèi)類市場(chǎng)，但ADI的策略仍然是通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新提升產(chǎn)品價(jià)值。
在日前舉辦的ADI媒體交流會(huì)上，ADI電源系統(tǒng)工程總監(jiān)Lorry Liang梁再信先生針對(duì)ADI電源產(chǎn)品的主要應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了分享.
Power by Linear產(chǎn)品的三個(gè)核心要素是高效率、小尺寸、更好的EMI，助力中國(guó)工業(yè)4.0的發(fā)展。在這個(gè)領(lǐng)域中尤其看好半導(dǎo)本設(shè)備的成長(zhǎng)。“在所有的半導(dǎo)體生產(chǎn)、測(cè)試、封裝的過(guò)程中都有很多設(shè)備需要用到電源，在這些設(shè)備中空間都非常緊湊，所以我們的電源模塊有非常多的機(jī)會(huì)。我們的Power Module經(jīng)過(guò)十年發(fā)展，已經(jīng)有非常完整的產(chǎn)品序列，半導(dǎo)體設(shè)備制造商可以有很好的技術(shù)和產(chǎn)品支持，完成具有挑戰(zhàn)的設(shè)計(jì)，用小體積、高效率的產(chǎn)品、在很小的空間里支持更多的器件。”
ADI創(chuàng)新性的Silent Switcher，解決了EMI干擾的問(wèn)題。Lorry解析，普通的電源是單個(gè)電流回路，Silent Switcher芯片上是兩個(gè)反向電流環(huán)，EMI非常低。Silent Switcher經(jīng)過(guò)不斷的迭代、優(yōu)化、升級(jí)，一直保持遙遙領(lǐng)先的狀態(tài)。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，我們做了一些測(cè)試和對(duì)比，比如說(shuō)LT8609S。過(guò)去要解決EMI的問(wèn)題，大部分的供應(yīng)商會(huì)告訴你，用四層板、六層板加屏蔽、隔離等等，但ADI的Silent Switcher用兩層板做一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)就可以滿足EMI的標(biāo)準(zhǔn)，而且還有一些余量。當(dāng)然用四層板更好，只是兩層板已經(jīng)可以滿足工業(yè)級(jí)EMI標(biāo)準(zhǔn)。
另外還有一些不同的創(chuàng)新，從簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用出發(fā)，推出一系列隔離電源產(chǎn)品，把過(guò)去傳統(tǒng)的隔離電源產(chǎn)品極度簡(jiǎn)化。只要一個(gè)變壓器，輸出用二極管和濾波電容，不需要其他的反饋，同樣可以把效率做得很高，輸出穩(wěn)定性做得非常好。
Power by Linear產(chǎn)品在汽車領(lǐng)域都有非常多的應(yīng)用方向，Lidar、Radar、IMU、ECU、48伏系統(tǒng)、LED等熱門領(lǐng)域。2016年，ADI發(fā)布了業(yè)界最低噪聲的LT3045，噪聲比傳統(tǒng)鋰電池的噪聲還少。測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，鋰電池有2.7μV的噪聲，LT3045在同樣電流下只有0.8μV，1M以下PSRR值都在78個(gè)dB以上。給Lidar、Radar供電的時(shí)候可以顯著提升性能，使得整個(gè)系統(tǒng)的噪聲是很小的，讓整車和乘客更安全。
Silent Switcher同樣獲取了汽車Tier 1和車廠的認(rèn)可，因?yàn)槠囶I(lǐng)域電源設(shè)計(jì)一個(gè)重要方向就是極大降低EMI，讓車身系統(tǒng)更穩(wěn)定。此外，比如PoDL, 即Power Over Data Line，針對(duì)未來(lái)汽車的以太網(wǎng)，通過(guò)類似ADI創(chuàng)新型方案A2B、C2B一樣，PoDL即通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，可以節(jié)省非常多的電纜施工和重量，提高可靠性，降低施工的難度，節(jié)省整車成本。
還有，如何利用LED把汽車的安全性做得更好？ 比如奧迪A8矩陣大燈，由非常多的LED單元構(gòu)成，兩車會(huì)車時(shí)可以利用車身攝像頭判斷對(duì)車位置，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉來(lái)車那側(cè)的一部分燈，讓會(huì)車更安全。
包括電源管理、動(dòng)力總成和娛樂(lè)信息等，也非常重要。ADI有一系列的產(chǎn)品在汽車能源的優(yōu)化上表現(xiàn)優(yōu)越。
電動(dòng)汽車中的電池管理系統(tǒng)BMS做得好，有助于汽車安全駕駛更長(zhǎng)距離。早幾年，Power by Linear的BMS產(chǎn)品比如LTC680X系列在國(guó)內(nèi)非常流行，一度占80%以上的市場(chǎng)份額。ADI還有一系列電源管理配合BMS，比如主動(dòng)均衡、系統(tǒng)監(jiān)控等應(yīng)用。
大部分的混動(dòng)汽車同時(shí)有48伏和12伏系統(tǒng)。如何解決大功率48伏系統(tǒng)和12伏系統(tǒng)之間的平衡和轉(zhuǎn)換？因?yàn)?8伏系統(tǒng)需要的瞬間功率高達(dá)十幾千瓦，對(duì)業(yè)界而言，安全性和可靠性是很大的挑戰(zhàn)。Power by Linear針對(duì)48V/12V系統(tǒng)有專門的應(yīng)用方案：雙向兩相同步降壓或升壓型控制器LTC3871，當(dāng)起動(dòng)汽車或需要額外功率時(shí)，LTC3871允許兩個(gè)電池同時(shí)為同一個(gè)負(fù)載供能，最高可實(shí)現(xiàn)97%的效率。48伏發(fā)電時(shí)，可以降壓給12伏系統(tǒng)充電；如果有需要，12V還可給48V補(bǔ)電。除了LTC3871，我們同樣有一系列產(chǎn)品可以支持這樣48V/12V的轉(zhuǎn)換。
Lorry介紹，傳統(tǒng)燃油汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，用傳統(tǒng)二極管當(dāng)整流橋，但傳統(tǒng)二極管是有壓差的，電流越大壓差反而不是很好，大概可以有0.4伏到0.7伏的差，這是很大的功率損耗。所以我們做了一個(gè)產(chǎn)品，叫理想二極管橋堆，用MOS管代替二極管。這樣做的好處是MOS管的阻抗比較低，可以提高效率，比較少的功率損耗，橋堆不需要散熱器，非常高的可靠性和可靠的效率，為汽車進(jìn)一步節(jié)省能源、提升運(yùn)營(yíng)效率。
在汽車保護(hù)器件方面 ，因?yàn)槠嚨碾娖亢驼麄€(gè)系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，系統(tǒng)難免在啟動(dòng)時(shí)會(huì)有一些瞬間的高壓出現(xiàn)，這種高壓對(duì)系統(tǒng)是非常大的挑戰(zhàn)，過(guò)去的汽車電子大部分是在12伏系統(tǒng)下工作的，在惡劣的條件下，有可能瞬間到70伏，可能把組件打壞。過(guò)去在汽車領(lǐng)域最常見(jiàn)做法是加PVS管，但是3000瓦、6000瓦的PVS管體積比較大，比較難固定，穩(wěn)定性和可靠性怎么實(shí)現(xiàn)？考慮用Surge Stopper，在設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)把瞬間脈沖的干擾電源尖的部分全部消掉。
5G來(lái)臨，設(shè)備越來(lái)越小，帶寬越來(lái)越寬，功率也越來(lái)越高。中國(guó)有上百萬(wàn)個(gè)基站，如果把能源密度做高，省電是非常可觀的。而通信的未來(lái)肯定需要很好的效率和可靠性。
無(wú)線基站，模塊要求小、集成，供電和散熱的問(wèn)題。新一代的基站設(shè)計(jì)上，ADI提供了很多很好的設(shè)計(jì)方案，比如POE，通過(guò)傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)線給電源供電。
如果說(shuō)一個(gè)通信板卡需要非常高的功率密度，以FPGA的0.8V內(nèi)核電壓、100A的輸出電流為例，2010年我們需要12片LTM4601才可以做到100安培，2012年推出LTM4620，4片就可以達(dá)到100安培，LTM4630的時(shí)候需要3片，LTM4650的時(shí)候2片就可以。最近，我們發(fā)布了LTM4700，拇指大小，大概跟鉛筆的厚度一樣，1片就能做到100安培——這是非常了不起的成就。Lorry特別說(shuō)道，掌聲獻(xiàn)給模塊設(shè)計(jì)經(jīng)理Richard，他的團(tuán)隊(duì)在電源模塊上花了非常多的時(shí)間，推動(dòng)事情往前發(fā)展。它幫助通信公司極大解決了散熱、尺寸、體積和運(yùn)營(yíng)效率的問(wèn)題。
基站使用PoE供電，節(jié)省成本，包括運(yùn)營(yíng)成本、鋪線成本等。PoE供電從at、af、bt到LTPoE++，功率從13W直到90W。最新的POE可以支持150W，也就是說(shuō)普通的小基站，基本上一根網(wǎng)線過(guò)去數(shù)據(jù)和電源都搞定。POE供電加上模塊設(shè)計(jì)，可以讓基站電源的設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)化。
有線方面，包括POE、Silent Switcher等。有線與無(wú)線不同，需要熱插拔、非常高的轉(zhuǎn)換效率，也需要一些PSM，就是做電源管理的應(yīng)用。通信上，局端的設(shè)備溫度非常高，效率非常重要。
傳統(tǒng)的電源，很大的電路，效率大概93%、94%，再往上做很難。通信背板上，48V往下轉(zhuǎn)時(shí)，往往面臨很多挑戰(zhàn)，板上需要更低電壓的時(shí)候轉(zhuǎn)換效率不高。如果把48伏先轉(zhuǎn)為24伏，下邊再做二級(jí)的轉(zhuǎn)換，這對(duì)系統(tǒng)很有幫助。如何提高效率？我們做了大膽的嘗試。對(duì)于幾百瓦功率電源變化來(lái)說(shuō)，頻率不會(huì)很高，電感損耗就很大。LTC7820是一款固定比例高電壓高功率開(kāi)關(guān)電容器，用CFLY（飛電容） 取代過(guò)去損耗比較大的電感，2.8×2.8厘米6毫米厚的模塊，從48V到24V，可以推約500W功率，效率在99%左右。
光模塊市場(chǎng)前景很大，它最大的挑戰(zhàn)是體積，怎么在小體積里放下必不可少的電源？LTM4622和LTM4624非常小體積、非常薄，6.25mm×6.25mm×1.8mm的電源模塊，過(guò)去在光通信領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。當(dāng)然，還在設(shè)計(jì)比6.25mm還要小的小封裝電源模塊，助推中國(guó)光通信的發(fā)展。
電源模塊將有三個(gè)方向：一是大功率，就剛剛說(shuō)的100安的輸出電流，我們已在研發(fā)下一代；二是小體積，比如我們已在研發(fā)4mm×4mm產(chǎn)品；三是做薄，比如1.8mm產(chǎn)品。現(xiàn)在客戶希望我們能不能做1.5mm甚至更薄。做薄是有難度的，因?yàn)樗闪薓OS管、電感等，是個(gè)完善的模塊。
另外，能源現(xiàn)在非常重要。高壓電搭上通常有電力監(jiān)控系統(tǒng)，它不可能從高壓電塔上取電，ADI提供類似高效率且?guī)?yōu)化功能的太陽(yáng)能電池板來(lái)取電，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守和維護(hù)的高效運(yùn)營(yíng)。
能量收集方面，能量通過(guò)溫差、振動(dòng)獲取，ADI也在進(jìn)一步研發(fā)。
例如，振動(dòng)發(fā)電。ADI換能器電源轉(zhuǎn)換芯片LTC3588，配合小體積的換能器可以在0.25G的振動(dòng)加速度和40赫茲的頻率上產(chǎn)生200多微安的電流。這電流看起來(lái)很小，如果乘3.3伏，大概功率也就是600微瓦，好像不能用來(lái)做什么。但如果有一個(gè)電機(jī)的監(jiān)控設(shè)備，如果用這個(gè)換能器和轉(zhuǎn)換電路可以穩(wěn)定地給我們的監(jiān)控電路提供3.3伏、大概0.2毫安的電流，這對(duì)于很多微弱電流的監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)講，這個(gè)電流已基本足夠用，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的終身免維護(hù)和無(wú)人值守。
還有溫差發(fā)電。測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，一個(gè)3厘米×3厘米TEG連上LTC3108，可以產(chǎn)生3.3伏電壓，在10度溫差時(shí)大概有60微安的電流，200微瓦的功率，30度溫差差不多有400微安的電流。設(shè)想一個(gè)可穿戴設(shè)備，環(huán)境溫度25度身體溫度35度，10度溫差產(chǎn)生的200微瓦可以使電子器件持續(xù)工作下去，就不用充電了。這還不夠。正在考慮如何改進(jìn)溫差發(fā)電轉(zhuǎn)化技術(shù)，已有的能量采集IC能實(shí)現(xiàn)把20毫伏的微弱電壓升到3.3伏，這已經(jīng)是非常大的挑戰(zhàn)了。可是，目前ADI美國(guó)團(tuán)隊(duì)在思考如何把換能器功率提高，從200微瓦提高到400微瓦，體積只有目前的1/10。如果這樣的器件和換能器實(shí)現(xiàn)、發(fā)布以后，可以想像ADI將獲得全球可穿戴設(shè)備市場(chǎng)很大的份額。
為了配合國(guó)內(nèi)工程師使用Power by Linear產(chǎn)品，ADI提供了很多免費(fèi)的工具。例如，LTPowerCAD，可以做整個(gè)電路的規(guī)劃以及做運(yùn)算；生成的數(shù)據(jù)可以導(dǎo)入LTspice仿真工具做進(jìn)一步的仿真；通信設(shè)備上需要電源管理做PSM，做系統(tǒng)的板級(jí)電源管理，有開(kāi)發(fā)工具LTpowerPlay；傳統(tǒng)ADI的電源產(chǎn)品也有一個(gè)仿真工具叫ADIsimPE。這些軟件都可以在ADI官網(wǎng)免費(fèi)下載使用。
不得不說(shuō)ADI其實(shí)在消費(fèi)電子領(lǐng)域更看中創(chuàng)新帶來(lái)的價(jià)值。Lorry表示智能手機(jī)的創(chuàng)新讓ADI看到不同以往的前景，例如快速充電，過(guò)去傳統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換效率只有93%、94%，大電流時(shí)損耗更大， 50瓦有7%的損耗。大電流充電面臨挑戰(zhàn)，而ADI提供芯片級(jí)架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)97%以下的充電效率。另外，ADI最近還推出了TOF芯片，用于智能手機(jī)3D場(chǎng)景應(yīng)用，這也是智能手機(jī)最熱門最具前景的方向，ADI用高品質(zhì)的產(chǎn)品引領(lǐng)創(chuàng)新潮流。
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