在我們身邊的很多應(yīng)用中，電源的身影無(wú)處不在，如熱門(mén)的5G、無(wú)人駕駛、汽車(chē)、消費(fèi)電子、智能制造等領(lǐng)域。為了讓大家更深入地了解電源，日前ADI在深圳召開(kāi)了一場(chǎng)Power by Linear的電源產(chǎn)品與技術(shù)媒體見(jiàn)面會(huì)，ADI電源系統(tǒng)工程總監(jiān)梁再信（Lorry Liang）分享了ADI電源產(chǎn)品在工業(yè)4.0、自動(dòng)駕駛、通信、能源四個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)突破。

ADI電源系統(tǒng)工程總監(jiān)梁再信Lorry Liang

圍繞三個(gè)方向思考設(shè)計(jì)產(chǎn)品

2017年3月，LTC和ADI正式合并，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，在超過(guò)1萬(wàn)個(gè)的電源器件中，絕大部分是LTC延續(xù)過(guò)來(lái)的，原來(lái)ADI的電源占比10%左右，因此新的子品牌叫Power by Linear。

而ADI的電源產(chǎn)品得到了Linear極大的補(bǔ)充和加強(qiáng)，產(chǎn)生了1+1>2的效果，使ADI的電源躍居全球第二。

那Power by Linear超過(guò)1萬(wàn)種的器件，如何才能呈現(xiàn)在客戶、工程師面前呢？

梁再信表示Power by Linear基本圍繞三個(gè)方向思考設(shè)計(jì)產(chǎn)品：

一、減少芯片的尺寸和體積；現(xiàn)在產(chǎn)品的空間越來(lái)越緊、密度越來(lái)越高，怎么樣在比較小尺寸的器件中提供很好的性能？

二、效率；現(xiàn)在手機(jī)充電可以做到20W以上，甚至還有40W的快充，就是為了效率。如果效率不夠，發(fā)熱也會(huì)很?chē)?yán)重。

三、EMI也很重要；近幾年的研發(fā)設(shè)計(jì)中，EMI已越來(lái)越受重視。EMI會(huì)帶來(lái)很多意想不到的問(wèn)題，比如系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性，比如對(duì)其它器件的干擾以及其它器件對(duì)自身的干擾等。

三個(gè)核心要素助力工業(yè)4.0發(fā)展

制造能力的提升決定一個(gè)國(guó)家的發(fā)展速度，因此工業(yè)4.0對(duì)中國(guó)非常重要，也是智能制造的重要組成部分。工業(yè)4.0里有非常多的考慮因素，不僅僅系統(tǒng)要足夠靈活、有效率、互聯(lián)互通，安全性、可靠性都非常重要，而電源則是所有的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合的基礎(chǔ)，如果電源都不穩(wěn)定，那么這個(gè)系統(tǒng)就很難穩(wěn)定工作。

梁再信表示：“Power by Linear產(chǎn)品的三個(gè)核心要素，高效率、小尺寸、EMI做得非常好，可以助力工業(yè)4.0的發(fā)展?！?/p>

數(shù)據(jù)顯示，全球半導(dǎo)體相關(guān)的設(shè)備投入中，中國(guó)2018年的同比增幅最大，***、美國(guó)持平，韓國(guó)微跌，這得益于中國(guó)對(duì)于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的大力支持。作為半導(dǎo)體生產(chǎn)、測(cè)試、封裝的過(guò)程中的設(shè)備的基礎(chǔ)，電源處于至關(guān)重要的地位。梁再信表示：“ADI的Power Module可以很好地支持半導(dǎo)體設(shè)備制造商，協(xié)助他們完成非常緊湊空間挑戰(zhàn)的設(shè)計(jì)?！?/p>

據(jù)梁再信介紹，PowerModule經(jīng)過(guò)十年發(fā)展，已經(jīng)有非常完整的產(chǎn)品序列，對(duì)半導(dǎo)體

設(shè)備制造商都可以提供很好的技術(shù)和產(chǎn)品支持，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，協(xié)助他們完成挑戰(zhàn)性的設(shè)計(jì)。

ADI創(chuàng)新性的Silent Switcher采用了兩個(gè)反向電流環(huán)，用兩層板做標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，解決了EMI和干擾的問(wèn)題。“過(guò)去要解決EMI問(wèn)題，大部分供應(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標(biāo)準(zhǔn)，而且還有一些余量。”梁再信說(shuō)到。

此外，工業(yè)線上會(huì)用到很小的隔離電源，但電路大多比較復(fù)雜，為了把傳統(tǒng)的隔離電源產(chǎn)品極度簡(jiǎn)化， ADI推出一系列隔離電源產(chǎn)品，只需一個(gè)變壓器，輸出僅用到二極管和濾波電容，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。

梁再信介紹到：“這是不同細(xì)節(jié)上的創(chuàng)新，怎么把別人能做到的事情做得效率更高、可靠性更好。此外，我們也有一系列的包含變壓器的高集成度隔離電源模塊，可以給我們的工業(yè)客戶直接使用?！?/p>

從電源基礎(chǔ)上保證汽車(chē)電子的安全性

近幾年自動(dòng)駕駛技術(shù)突飛猛進(jìn)，除了必不可少的激光雷達(dá)和微波雷達(dá)系統(tǒng)之外，車(chē)身測(cè)量系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)駕駛也非常重要，常用的就是慣導(dǎo)和陀螺儀。ADI的Power by Linear產(chǎn)品在汽車(chē)領(lǐng)域也有非常多的應(yīng)用方向，涉及激光雷達(dá)（Lidar）、雷達(dá)（Radar）、IMU、ECU、48伏系統(tǒng)、LED等熱門(mén)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。梁再信表示：“我們電源產(chǎn)品有非常低的噪聲和非常高的PSRR值，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(chē)和乘客更安全?！?/p>

隨著汽車(chē)智能化的發(fā)展，車(chē)身上的電子部件越來(lái)越多，EMI干擾問(wèn)題就成了設(shè)計(jì)思考的重點(diǎn)。ADI展示出Silent Switcher后，獲得了汽車(chē)業(yè)界Tier 1和車(chē)廠的認(rèn)可，梁再信表示：“因?yàn)檫@可能是未來(lái)汽車(chē)電源上不得不考慮的方向——不僅降低對(duì)外的輻射干擾，同時(shí)別人對(duì)我的干擾也盡可能降到最低，讓車(chē)身系統(tǒng)更穩(wěn)定?！?/p>

除了Silent Switcher，ADI還做了一些不同的東西，如PoDL, 即Power Over Data Line，PoDL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(chē)成本。

此外，ADI還對(duì)奧迪A8的LED矩陣汽車(chē)大燈做了改進(jìn)。這款大燈由多個(gè)LED單元構(gòu)成，兩車(chē)會(huì)車(chē)時(shí)可以利用車(chē)身攝像頭判斷對(duì)車(chē)位置，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉來(lái)車(chē)那側(cè)的一部分燈，讓會(huì)車(chē)更安全。梁再信表示：“這就是Power by Linear一直在想的：把產(chǎn)品做好的同時(shí)能否在器件的人性化、安全性上，幫業(yè)界做得更好?！?/p>

除了車(chē)身上的應(yīng)用，ADI在電源管理、動(dòng)力總成和娛樂(lè)信息領(lǐng)域都推出了一系列性能優(yōu)越的產(chǎn)品。

梁再信分享了一種比較特殊的應(yīng)用。傳統(tǒng)燃油車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)之間，存在中間形態(tài)的混合動(dòng)力汽車(chē)，大部分混動(dòng)汽車(chē)都會(huì)同時(shí)有48伏和12伏系統(tǒng)。48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)。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？ADI針對(duì)48V/12V系統(tǒng)的專門(mén)應(yīng)用方案是：雙向兩相同步降壓或升壓型控制器LTC3871，當(dāng)起動(dòng)汽車(chē)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。ADI有一系列產(chǎn)品可以支持這樣48V/12V的轉(zhuǎn)換。

除了48伏系統(tǒng)，傳統(tǒng)燃油汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)也是很大得機(jī)會(huì)。中國(guó)每年賣(mài)2000多萬(wàn)臺(tái)汽車(chē)，意味著每年有2000多萬(wàn)個(gè)新增發(fā)動(dòng)機(jī)，把發(fā)電變成直流電給蓄電池供電。過(guò)去會(huì)用到的傳統(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，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，這也是為了讓汽車(chē)能進(jìn)一步節(jié)省能源、提升運(yùn)營(yíng)效率。

ADI還有汽車(chē)保護(hù)的器件。汽車(chē)電瓶和整個(gè)系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，系統(tǒng)難免在啟動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些瞬間的高壓現(xiàn)象，這種高壓對(duì)系統(tǒng)是非常大的挑戰(zhàn)，過(guò)去的汽車(chē)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伏把組件打壞，以往最常見(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)？

梁再信表示：“我們考慮Surge Stopper，把瞬間脈沖的干擾電源尖的部分全部消掉，在我們?cè)O(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。所以在汽車(chē)領(lǐng)域，讓系統(tǒng)更安全，當(dāng)電壓超過(guò)設(shè)定值的時(shí)候，整個(gè)系統(tǒng)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(chē)身系統(tǒng)就能避免因?yàn)橐馔獾母蓴_損壞汽車(chē)上的組件，因?yàn)檫@和人的生命安全是息息相關(guān)的，這也是我們?cè)谄?chē)安全上所做的創(chuàng)新和開(kāi)發(fā)?！?/p>

三個(gè)維度剖析通信電源芯片的挑戰(zhàn)

在5G預(yù)商用的信息發(fā)布之前，很多普通老百姓都認(rèn)為5G的意義可能就是上網(wǎng)速度快一些。但對(duì)華為、思科、愛(ài)立信、中興等而言，5G都面臨非常大的挑戰(zhàn)：設(shè)備越來(lái)越小，帶寬越來(lái)越寬，功率越來(lái)越高。中國(guó)有上百萬(wàn)個(gè)基站，如何才能解決這些問(wèn)題？

梁再信將通信分為三個(gè)緯度，無(wú)線、有線、光通信，進(jìn)行了深入淺出的分析。

無(wú)線通信：現(xiàn)在模塊要求要變小、集成，隨之而來(lái)的就是供電和散熱問(wèn)題。

如果說(shuō)一個(gè)通信的板卡需要非常高的功率密度，怎么做？以FPGA的0.8V內(nèi)核電壓、100A的輸出電流為例，2010年ADI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，直到最近，ADI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,非常了不起的成就。

電源模塊的設(shè)計(jì)在通信上為什么受到非常多的關(guān)注？梁再信表示：“就是因?yàn)樗鼛椭ㄐ殴緲O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，能節(jié)省非常多的成本。ADI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。

有線通信方面，ADI有很多好的產(chǎn)品可以支持，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，ADI的產(chǎn)品可以幫助局端的設(shè)備提高應(yīng)用效率。另一個(gè)挑戰(zhàn)則是傳統(tǒng)電源的電路過(guò)大，效率達(dá)到93%、94%就很難再往上提高。通信背板48V往下轉(zhuǎn)時(shí)，往往需要更低電壓而轉(zhuǎn)換效率不高，如果把48伏先轉(zhuǎn)為24伏再做二級(jí)轉(zhuǎn)換對(duì)系統(tǒng)很有幫助。

為了提高效率，ADI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。梁再信表示：“這個(gè)器件的出現(xiàn)，是業(yè)界的一個(gè)創(chuàng)新：如何把傳統(tǒng)我們認(rèn)為效率很難做到很高的電路，通過(guò)非常高效的電路，把48伏轉(zhuǎn)成24伏，剩下的板級(jí)系統(tǒng)再往下轉(zhuǎn)，設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)化、更容易，系統(tǒng)穩(wěn)定性更好。”

光通信是下一個(gè)熱點(diǎn)。

全球的光模塊市場(chǎng)，每年增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)非常可觀，而中國(guó)的數(shù)據(jù)則比全球市場(chǎng)增長(zhǎng)速度還要來(lái)得快，說(shuō)明在中國(guó)的基礎(chǔ)建設(shè)中光模塊、光通信還有很多年的時(shí)間可以去推動(dòng)，特別是5G的上線會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)光模塊的發(fā)展。

梁再信認(rèn)為光通信方面最大的挑戰(zhàn)是光模塊的體積。不同年代，光相關(guān)器件的體積、尺寸是不同的。怎么在更小的體積里放下必不可少的電源？

ADI已在研發(fā)4mm×4mm的小面積產(chǎn)品，也在應(yīng)客戶要求研發(fā)1.5mm甚至更薄的器件。梁再信表示電源模塊會(huì)有三個(gè)方向：一是大功率、二是小體積、三是做薄，雖然電源器件做薄是有難度的，因?yàn)樗闪薓OS管、電感等，是個(gè)完善的模塊，但ADI會(huì)迎接這個(gè)挑戰(zhàn)。

能源的采集與監(jiān)測(cè)

能源的重要性眾所周知，而中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)的水平在全世界首屈一指，特高壓輸電等系統(tǒng)做得最好。幾年前湖北冰災(zāi)，電網(wǎng)受損，很多城市都斷電，那是因?yàn)楫?dāng)時(shí)沒(méi)有很好的電力線監(jiān)控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，國(guó)家電網(wǎng)后面幾年發(fā)展非?？欤泻芏嗟恼n題研究如何把中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)傳輸線的安全和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)匯集上來(lái)，所以才有了一堆各種各樣的電力監(jiān)控系統(tǒng)，FCI是其中一種。

所謂FCI，就是在每根高壓線上掛一個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，用太陽(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)?！斑@里面有很多ADI的東西，從信號(hào)鏈、IC到其他器件都有?！绷涸傩疟硎?。

此外，ADI也在考慮一些新的創(chuàng)新，比如如何從空間吸取能量。梁再信指出空間能量有很多種，最常見(jiàn)的就是太陽(yáng)能，但太陽(yáng)能面板體積比較大，還有一些能量如溫差、振動(dòng)，雖然看起來(lái)是很微弱、很弱小的能量，但能不能為我們所用呢？

振動(dòng)發(fā)電方面，ADI的換能器電源轉(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，適用于一些不能人工操作的應(yīng)用場(chǎng)景。

溫差發(fā)電方面，ADI有一個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)，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。假如使用到可穿戴設(shè)備上，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。

此外，ADI還在考慮如何改進(jìn)溫差發(fā)電轉(zhuǎn)化技術(shù)。梁再信表示：“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，但我們?cè)诳紤]換能器能不能再突破一下?！蹦壳癆DI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。

提供多款免費(fèi)開(kāi)發(fā)工具

ADI在中國(guó)的營(yíng)收在全球中占比逐年上升，市場(chǎng)對(duì)ADI支持的需求也越來(lái)越多，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：

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，可使用LTpowerPlay；

傳統(tǒng)ADI的電源產(chǎn)品也有一個(gè)仿真工具叫ADIsimPE。

以上4個(gè)軟件都可以在ADI官網(wǎng)免費(fèi)下載使用。

LINEAR雖被收購(gòu)，但形象仍在！

綜合本場(chǎng)見(jiàn)面會(huì)來(lái)看，Power by Linear有3點(diǎn)想傳遞：

追求創(chuàng)新，在實(shí)現(xiàn)高性能的同時(shí)保持合理的價(jià)格，讓客戶不僅用得起，還愿意跟著LINEAR往前走、用最新的技術(shù)和設(shè)計(jì)。

盡可能在全世界范圍內(nèi)提供卓越的技術(shù)支持，讓客戶使用LINEAR電源產(chǎn)品的時(shí)候能夠簡(jiǎn)單易用，能獲得相應(yīng)的支持。

有全球最好的品質(zhì)和可靠性，這是業(yè)內(nèi)多年公認(rèn)和經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的，LINEAR的品質(zhì)是很好的，希望大家記住Power by Linear。

梁再信表示：“雖然LINEAR被收購(gòu)變成ADI的一份子，但我們ADI的Logo上，電源產(chǎn)品上還有LINEAR的形象存在。Power by Linear會(huì)伴隨著大家一起往前走。我們也希望在中國(guó)的電源產(chǎn)品、科技發(fā)展創(chuàng)新上能有更多的推動(dòng)力?！?/p>