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ADI的μModule技術(shù)正在加快工業(yè)4.0革命

analog_devices ? 來(lái)源:未知 ? 作者:工程師郭婷 ? 2018-08-29 17:16 ? 次閱讀
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“工業(yè) 4.0 時(shí)代,在使用大量數(shù)據(jù)、設(shè)有各種傳感器的工廠中,電源的外形尺寸、效率、EMI這些性能指標(biāo)更為關(guān)鍵?!痹谂e行的工業(yè) 4.0 與智慧工業(yè)研討會(huì)上 ADI 電源產(chǎn)品中國(guó)區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)梁再信(Lorry)如此說道。如果說工業(yè)4.0是一場(chǎng)革命,ADI以μModule技術(shù)為主的高性能電源正在推動(dòng)基礎(chǔ)技術(shù)變革。

ADI 電源產(chǎn)品中國(guó)區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)梁再信(Lorry)

作為高端工業(yè)智能領(lǐng)域的高性能模擬器件供應(yīng)商,ADI 認(rèn)為未來(lái)工業(yè)4.0的設(shè)備和裝置的智能化會(huì)越來(lái)越高,這時(shí)設(shè)備“是否夠靈活、效率是否夠高、溝通暢否、安全性以及可靠性”都是非常關(guān)鍵的性能要求。

ADI 致力于幫助客戶向工業(yè) 4.0 過渡的領(lǐng)域

毫無(wú)疑問,在設(shè)計(jì)一款應(yīng)用于工業(yè)4.0領(lǐng)域的產(chǎn)品時(shí),上述的“靈活性、性能、溝通、安全性、可靠性”都是需要面臨的挑戰(zhàn)。對(duì)板卡研發(fā)工作人員來(lái)講,一個(gè)最不能忽視的產(chǎn)品就是“電源”,因?yàn)殡娫词枪I(yè)4.0領(lǐng)域任何一款板卡的機(jī)電基礎(chǔ)。

為了滿足上述五點(diǎn)要求,ADI 針對(duì)工業(yè)4.0領(lǐng)域的電源創(chuàng)新主要考慮以下三個(gè)維度

效率,做到更加節(jié)能、提高效率,不斷突破極致

外形尺寸,在做出高性能電源的同時(shí),減少PCB尺寸以及增加更多的功

EMI,不斷提高產(chǎn)品的可靠性、創(chuàng)新性,設(shè)計(jì)出更完美的噪聲處理方案

電源效率高,工業(yè)4.0設(shè)備的效率才會(huì)高

“效率是全世界所有做電源的工程難題。因?yàn)殡姼胁豢赡苁抢硐腚姼?,MOS管也不可能是理想開關(guān),這兩者都存在一定的損耗。為了提高效率,所以才有了開關(guān)電源的出場(chǎng)。”Lorry表示,十多年前我們的開關(guān)電源就已經(jīng)達(dá)到90+%的效率,跨不過的90%+但可以追求Efficiency的極致。

“為了減少外圍器件的體積,我們把開關(guān)頻率提高了。但是頻率的提升會(huì)導(dǎo)致開關(guān)的損耗越來(lái)越大,效率也很難提升,怎么辦?”Lorry自問自答提出這個(gè)難題,“電感作為儲(chǔ)能器件一定有轉(zhuǎn)換的效率問題,所以我們考慮去掉電路中的電感,ADI的LTC7820就是這樣一個(gè)沒有電感的開關(guān)電源。”

解決空間問題,選高集成度電源模塊產(chǎn)品

如果說工業(yè)4.0是一場(chǎng)革命,電源模塊的發(fā)展對(duì)ADI 來(lái)說也是一場(chǎng)革命,因?yàn)樗诓粩嗟耐黄铺魬?zhàn),在工藝方面完成了非常大的調(diào)整。ADI 的電源模塊對(duì)工業(yè)4.0領(lǐng)域來(lái)說,大大提升設(shè)備的靈活性、性能以及安全性。

要想做出高集成度的電源產(chǎn)品,電路板小尺寸、薄型化等是關(guān)鍵方向?!白龊秒娫茨K,讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師專注于做系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì),而不用花時(shí)間去調(diào)一個(gè)復(fù)雜的電源系統(tǒng)?!盠orry 表示這是電源模塊的關(guān)鍵點(diǎn)。他給出了下圖的某個(gè)系統(tǒng) IO 和內(nèi)核供電系統(tǒng)的示例,成功節(jié)省 30 到 100 個(gè)的元器件數(shù)量,而且整個(gè)系統(tǒng)的可靠性也會(huì)得到提升。

比如 ADI μModule?(微型模塊) 穩(wěn)壓器LTM4622,該產(chǎn)品采用纖巧的超薄型 6.25mm x 6.25mm x 1.82mm LGA 和 6.25mm x 6.25mm x 2.42mm BGA 封裝,封裝中內(nèi)置了開關(guān)控制器、功率 FET、電感器和支持組件,其高開關(guān)頻率和電流模式控制的運(yùn)用可實(shí)現(xiàn)針對(duì)電壓和負(fù)載變化的非??焖偎矐B(tài)響應(yīng),而并不犧牲穩(wěn)定性。此外,四路 4A 電源模塊整列LTM4644, 輸出可通過并聯(lián)形成一個(gè)陣列以提供高達(dá) 16A 的電流能力,該電源模塊的高效率設(shè)計(jì)使每個(gè)通道能夠提供 4A 連續(xù) (5A 峰值) 輸出電流,僅需大容量的輸入和輸出電容器。

Silent Switcher ,低EMI開關(guān)電源

怎么樣減少系統(tǒng)的噪聲和干擾,EMI 是關(guān)鍵,而大部分的 EMI 問題都是從電源干擾來(lái)的。ADI 的開關(guān)電源Silent Switcher2 系列,EMI 指標(biāo)可以做到非常低。

如果你了解Silent Switcher技術(shù),那你肯定清楚這項(xiàng)本身并不難,難的如何形成環(huán)路,在流動(dòng)的時(shí)候是反方向的。從Lorry現(xiàn)場(chǎng)分享的剖面圖來(lái)看,磁場(chǎng)因?yàn)榉聪?,就是一個(gè)閉環(huán)的回路。ADI Silent Switcher 已經(jīng)走到了第三代,要解決的問題是——如何在超小體積、高功率的情況下控制EMI,讓EMI指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)。

Low EMI意味著比較低的噪聲和紋波,對(duì)電源來(lái)說這很重要。

Silent Switcher 2 提供極低的電源紋波

“大家知道LDO就是為了降低紋波,而且也能提高效率。但電路板上還有一些給ADC用的基準(zhǔn)電源,它的噪聲也比較低。但基準(zhǔn)和LDO針對(duì)的應(yīng)用場(chǎng)景卻不一樣,前者追求初始精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性,而后者則是追求怎樣去輸出大電流。”Lorry補(bǔ)充分析道。

據(jù) Lorry介紹,目前 ADI的 Silent Switcher2產(chǎn)品,效率可達(dá)93%,滿足 CISPR25 Class 5 EMI 的指標(biāo),例如該系列產(chǎn)品中的 LT8609,即使僅僅使用簡(jiǎn)單的2層板,也同樣能夠?qū)崿F(xiàn)很低的EMI表現(xiàn)。

除此之外,Lorry 還介紹了ADI 大電流超級(jí)電容器后備控制器和系統(tǒng)監(jiān)視器LTC3350以及備份電源LTC4041的典型應(yīng)用,其中LTC4041的一個(gè)典型的應(yīng)用就是針對(duì)工業(yè)4.0設(shè)備做掉電保護(hù)。

ADI的μModule技術(shù)正在加快工業(yè)4.0革命

“提供最好品質(zhì)的可靠性產(chǎn)品,幫助你設(shè)計(jì)的系統(tǒng)得到最好的可靠性和長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。是 ADI給大家的承諾?!毖葜v最后 Lorry說到。“ADI電源會(huì)為繼續(xù)提供創(chuàng)新、高性能的電源方案,為工業(yè) 4.0 的發(fā)展提供最好的技術(shù)支持?!?/p>

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原文標(biāo)題:如果說工業(yè)4.0是一場(chǎng)革命,ADI這項(xiàng)技術(shù)正在推動(dòng)基礎(chǔ)技術(shù)變革

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