ADI：做创新技术引领者，电源更加如此

2017年3月，LTC和ADI正式合并，当时ADI有2万个器件，LTC有2.3万个器件，合并后总共有4.3万个器件，其中电源超过1万个器件。ADI对电源产品保留了Linear的元素，新的子品牌叫Power by Linear。在上万种电源产品中，ADI主要聚焦于工业、通信、汽车电子等领域，不过这并不代表ADI不做消费类市场，但ADI的策略仍然是通过技术创新提升产品价值。kndesmc

在日前举办的ADI媒体交流会上，ADI电源系统工程总监Lorry Liang梁再信先生针对ADI电源产品的主要应用领域进行了分享。kndesmc

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ADI电源系统工程总监Lorry Liang梁再信先生kndesmc

工业4.0：ADI Silent Switcher的两层板设计即可满足EMI要求

Power by Linear产品的三个核心要素是高效率、小尺寸、更好的EMI，助力中国工业4.0的发展。在这个领域中尤其看好半导本设备的成长。“在所有的半导体生产、测试、封装的过程中都有很多设备需要用到电源，在这些设备中空间都非常紧凑，所以我们的电源模块有非常多的机会。我们的Power Module经过十年发展，已经有非常完整的产品序列，半导体设备制造商可以有很好的技术和产品支持，完成具有挑战的设计，用小体积、高效率的产品、在很小的空间里支持更多的器件。”kndesmc

ADI创新性的Silent Switcher，解决了EMI干扰的问题。Lorry解析，普通的电源是单个电流回路，Silent Switcher芯片上是两个反向电流环，EMI非常低。Silent Switcher经过不断的迭代、优化、升级，一直保持遥遥领先的状态。为了简化设计，我们做了一些测试和对比，比如说LT8609S。过去要解决EMI的问题，大部分的供应商会告诉你，用四层板、六层板加屏蔽、隔离等等，但ADI的Silent Switcher用两层板做一个标准设计就可以满足EMI的标准，而且还有一些余量。当然用四层板更好，只是两层板已经可以满足工业级EMI标准。kndesmc

另外还有一些不同的创新，从简化设计和应用出发，推出一系列隔离电源产品，把过去传统的隔离电源产品极度简化。只要一个变压器，输出用二极管和滤波电容，不需要其他的反馈，同样可以把效率做得很高，输出稳定性做得非常好。kndesmc

汽车设计从降低EMI到大功率平衡再到保护器件

Power by Linear产品在汽车领域都有非常多的应用方向，Lidar、Radar、IMU、ECU、48伏系统、LED等热门领域。2016年，ADI发布了业界最低噪声的LT3045，噪声比传统锂电池的噪声还少。测试数据显示，锂电池有2.7μV的噪声，LT3045在同样电流下只有0.8μV，1M以下PSRR值都在78个dB以上。给Lidar、Radar供电的时候可以显著提升性能，使得整个系统的噪声是很小的，让整车和乘客更安全。kndesmc

Silent Switcher同样获取了汽车Tier 1和车厂的认可，因为汽车领域电源设计一个重要方向就是极大降低EMI，让车身系统更稳定。此外，比如PoDL, 即Power Over Data Line，针对未来汽车的以太网，通过类似ADI创新型方案A2B、C2B一样，PoDL即通过数据线供电，可以节省非常多的电缆施工和重量，提高可靠性，降低施工的难度，节省整车成本。kndesmc

还有，如何利用LED把汽车的安全性做得更好？ 比如奥迪A8矩阵大灯，由非常多的LED单元构成，两车会车时可以利用车身摄像头判断对车位置，系统自动关闭来车那侧的一部分灯，让会车更安全。kndesmc

包括电源管理、动力总成和娱乐信息等，也非常重要。ADI有一系列的产品在汽车能源的优化上表现优越。kndesmc

电动汽车中的电池管理系统BMS做得好，有助于汽车安全驾驶更长距离。早几年，Power by Linear的BMS产品比如LTC680X系列在国内非常流行，一度占80%以上的市场份额。ADI还有一系列电源管理配合BMS，比如主动均衡、系统监控等应用。kndesmc

大部分的混动汽车同时有48伏和12伏系统。如何解决大功率48伏系统和12伏系统之间的平衡和转换？因为48伏系统需要的瞬间功率高达十几千瓦，对业界而言，安全性和可靠性是很大的挑战。Power by Linear针对48V/12V系统有专门的应用方案：双向两相同步降压或升压型控制器LTC3871，当起动汽车或需要额外功率时，LTC3871允许两个电池同时为同一个负载供能，最高可实现97%的效率。48伏发电时，可以降压给12伏系统充电；如果有需要，12V还可给48V补电。除了LTC3871，我们同样有一系列产品可以支持这样48V/12V的转换。kndesmc

Lorry介绍，传统燃油汽车的发动机，用传统二极管当整流桥，但传统二极管是有压差的，电流越大压差反而不是很好，大概可以有0.4伏到0.7伏的差，这是很大的功率损耗。所以我们做了一个产品，叫理想二极管桥堆，用MOS管代替二极管。这样做的好处是MOS管的阻抗比较低，可以提高效率，比较少的功率损耗，桥堆不需要散热器，非常高的可靠性和可靠的效率，为汽车进一步节省能源、提升运营效率。kndesmc

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在汽车保护器件方面 ，因为汽车的电瓶和整个系统越来越复杂，系统难免在启动时会有一些瞬间的高压出现，这种高压对系统是非常大的挑战，过去的汽车电子大部分是在12伏系统下工作的，在恶劣的条件下，有可能瞬间到70伏，可能把组件打坏。过去在汽车领域最常见做法是加PVS管，但是3000瓦、6000瓦的PVS管体积比较大，比较难固定，稳定性和可靠性怎么实现？考虑用Surge Stopper，在设定的标准范围之内把瞬间脉冲的干扰电源尖的部分全部消掉。kndesmc

5G、光通信提供功率密度，1片拇指大小的模块做到100安培

5G来临，设备越来越小，带宽越来越宽，功率也越来越高。中国有上百万个基站，如果把能源密度做高，省电是非常可观的。而通信的未来肯定需要很好的效率和可靠性。kndesmc

无线基站，模块要求小、集成，供电和散热的问题。新一代的基站设计上，ADI提供了很多很好的设计方案，比如POE，通过传输数据的网线给电源供电。kndesmc

如果说一个通信板卡需要非常高的功率密度，以FPGA的0.8V内核电压、100A的输出电流为例，2010年我们需要12片LTM4601才可以做到100安培，2012年推出LTM4620，4片就可以达到100安培，LTM4630的时候需要3片，LTM4650的时候2片就可以。最近，我们发布了LTM4700，拇指大小，大概跟铅笔的厚度一样，1片就能做到100安培——这是非常了不起的成就。Lorry特别说道，掌声献给模块设计经理Richard，他的团队在电源模块上花了非常多的时间，推动事情往前发展。它帮助通信公司极大解决了散热、尺寸、体积和运营效率的问题。kndesmc

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基站使用PoE供电，节省成本，包括运营成本、铺线成本等。PoE供电从at、af、bt到LTPoE++，功率从13W直到90W。最新的POE可以支持150W，也就是说普通的小基站，基本上一根网线过去数据和电源都搞定。POE供电加上模块设计，可以让基站电源的设计更简化。kndesmc

有线方面，包括POE、Silent Switcher等。有线与无线不同，需要热插拔、非常高的转换效率，也需要一些PSM，就是做电源管理的应用。通信上，局端的设备温度非常高，效率非常重要。kndesmc

传统的电源，很大的电路，效率大概93%、94%，再往上做很难。通信背板上，48V往下转时，往往面临很多挑战，板上需要更低电压的时候转换效率不高。如果把48伏先转为24伏，下边再做二级的转换，这对系统很有帮助。如何提高效率？我们做了大胆的尝试。对于几百瓦功率电源变化来说，频率不会很高，电感损耗就很大。LTC7820是一款固定比例高电压高功率开关电容器，用CFLY（飞电容） 取代过去损耗比较大的电感，2.8×2.8厘米6毫米厚的模块，从48V到24V，可以推约500W功率，效率在99%左右。kndesmc

光模块市场前景很大，它最大的挑战是体积，怎么在小体积里放下必不可少的电源？LTM4622和LTM4624非常小体积、非常薄，6.25mm×6.25mm×1.8mm的电源模块，过去在光通信领域有广泛的应用。当然，还在设计比6.25mm还要小的小封装电源模块，助推中国光通信的发展。kndesmc

电源模块将有三个方向：一是大功率，就刚刚说的100安的输出电流，我们已在研发下一代；二是小体积，比如我们已在研发4mm×4mm产品；三是做薄，比如1.8mm产品。现在客户希望我们能不能做1.5mm甚至更薄。做薄是有难度的，因为它集成了MOS管、电感等，是个完善的模块。kndesmc

收集并善用能源

另外，能源现在非常重要。高压电搭上通常有电力监控系统，它不可能从高压电塔上取电，ADI提供类似高效率且带优化功能的太阳能电池板来取电，实现无人值守和维护的高效运营。kndesmc

能量收集方面，能量通过温差、振动获取，ADI也在进一步研发。kndesmc

例如，振动发电。ADI换能器电源转换芯片LTC3588，配合小体积的换能器可以在0.25G的振动加速度和40赫兹的频率上产生200多微安的电流。这电流看起来很小，如果乘3.3伏，大概功率也就是600微瓦，好像不能用来做什么。但如果有一个电机的监控设备，如果用这个换能器和转换电路可以稳定地给我们的监控电路提供3.3伏、大概0.2毫安的电流，这对于很多微弱电流的监控系统来讲，这个电流已基本足够用，可以实现设备的终身免维护和无人值守。kndesmc

还有温差发电。测试数据显示，一个3厘米×3厘米TEG连上LTC3108，可以产生3.3伏电压，在10度温差时大概有60微安的电流，200微瓦的功率，30度温差差不多有400微安的电流。设想一个可穿戴设备，环境温度25度身体温度35度，10度温差产生的200微瓦可以使电子器件持续工作下去，就不用充电了。这还不够。正在考虑如何改进温差发电转化技术，已有的能量采集IC能实现把20毫伏的微弱电压升到3.3伏，这已经是非常大的挑战了。可是，目前ADI美国团队在思考如何把换能器功率提高，从200微瓦提高到400微瓦，体积只有目前的1/10。如果这样的器件和换能器实现、发布以后，可以想像ADI将获得全球可穿戴设备市场很大的份额。kndesmc

为了配合国内工程师使用Power by Linear产品，ADI提供了很多免费的工具。例如，LTPowerCAD，可以做整个电路的规划以及做运算；生成的数据可以导入LTspice仿真工具做进一步的仿真；通信设备上需要电源管理做PSM，做系统的板级电源管理，有开发工具LTpowerPlay；传统ADI的电源产品也有一个仿真工具叫ADIsimPE。这些软件都可以在ADI官网免费下载使用。kndesmc

不得不说ADI其实在消费电子领域更看中创新带来的价值。Lorry表示智能手机的创新让ADI看到不同以往的前景，例如快速充电，过去传统的电源转换效率只有93%、94%，大电流时损耗更大， 50瓦有7%的损耗。大电流充电面临挑战，而ADI提供芯片级架构，可实现97%以下的充电效率。另外，ADI最近还推出了TOF芯片，用于智能手机3D场景应用，这也是智能手机最热门最具前景的方向，ADI用高品质的产品引领创新潮流。kndesmc