工業(yè)4.0浪潮正席卷全球制造業(yè)向更高發(fā)展階段邁進(jìn)，而這一過程離不開基礎(chǔ)之一的電源技術(shù)的支持。在近日ADI于北京舉辦的一場精彩絕倫的Power Workshop上，ADI電源產(chǎn)品中國區(qū)市場總監(jiān)梁再信（Lorry）全面為我們詮釋了ADI對市場需求變化的深刻洞察以及公司如何應(yīng)對市場挑戰(zhàn)。尤其在談及占據(jù)ADI電源業(yè)務(wù)超過40%的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域時，Lorry一開場便著重強(qiáng)調(diào)：“工業(yè)4.0真正的本質(zhì)和基礎(chǔ)，考慮更多的是如何提供實(shí)時的控制、軟件可配制的I/O，以及所有這些設(shè)備的可靠性、安全性和健康運(yùn)行等。”

工業(yè)4.0應(yīng)用要實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)率會需要滿足以下幾個方面的創(chuàng)新需求：柔性、效率、通信、安全性、可靠性。然而，任何工業(yè)產(chǎn)品的應(yīng)用都離不開電源。在低EMI、高功效、小體積這三個維度，ADI能夠提供非常強(qiáng)大的支持以及一系列創(chuàng)新產(chǎn)品來滿足不同工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域電源的安全性和可靠性要求。

圖1：ADI Power By Linear“三大維度”助力工業(yè)4.0過渡

從輸入端就開始降噪、降EMI，提升系統(tǒng)整體效率和可靠性

在諸如馬達(dá)控制等典型的工業(yè)控制系統(tǒng)中，在輸入端的EMI、噪聲對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性都非常關(guān)鍵，與此同時因?yàn)楝F(xiàn)在的系統(tǒng)功耗也是一個問題，為了做合路，過去都會用到二極管，對于高電流的應(yīng)用來講，用普通的二極管會有很多的弊端，ADI創(chuàng)新地推出了理想二極管方案，并為提升整個系統(tǒng)的安全性和提高效率上做了非常多的工作。

下圖中的正高電壓理想二極管控制器LTC4357用于驅(qū)動一個外部 N 溝道 MOSFET 以取代一個肖特基二極管，可實(shí)現(xiàn)非常低的壓差（MOSFET管的導(dǎo)通電阻是非常低）,極大提高效率，從而能夠有效幫助降低功耗、熱耗散、電壓損失并縮減 PC 板面積（無需散熱片），并提高了可靠性，增強(qiáng)了系統(tǒng)整體效率。

具可調(diào)電流限值的雙通道 4A 理想二極管LTC4415 則包含兩個單片式電源通路 (PowerPath?) 理想二極管，各能提供高達(dá) 4A 的電流，并具 50mΩ 的典型正向?qū)娮?。在低電流條件下，二極管電壓降在正向?qū)ㄆ陂g被調(diào)節(jié)至 15mV，從而擴(kuò)大了電源工作范圍并確保在電源切換過程中不會產(chǎn)生振蕩。從 OUT 流至 IN 的反向電流小于 1μA，因而使得該器件非常適合于電源“或”應(yīng)用。

圖2：輸入側(cè)的創(chuàng)新——理想二極管

在工業(yè)領(lǐng)域，EMI是繞不開的問題，我們無法想象在一個大批量機(jī)器人的工廠，因?yàn)镋MI的問題，系統(tǒng)死機(jī)了，造成的影響是非常巨大的。系統(tǒng)死機(jī)的原因有很多種，其中電磁干擾就是一個重要的原因。

對于很難實(shí)現(xiàn)的電源超低EMI這一點(diǎn)，Lorry舉例了采用Silent Switcher技術(shù)的最新一代LT8614芯片。它不僅通過兩個反向的電流環(huán)路優(yōu)化磁場閉合路徑，同時通過系統(tǒng)環(huán)路優(yōu)化將SW上升沿的振鈴控制得非常小，再加上其高度優(yōu)化的封裝工藝，其EMI相當(dāng)?shù)汀３酥?，它還極大降低了紋波，解決了噪聲問題，將系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性都能做得非常不錯。

圖3：Silent Switcher實(shí)現(xiàn)超低EMI開關(guān)電源

Lorry介紹說：“在中國機(jī)器人、工業(yè)控制領(lǐng)域，甚至在汽車領(lǐng)域，大部分客戶對Silent Switcher技術(shù)都非常感興趣，因?yàn)樵谶^去，幾乎所有工業(yè)客戶或者汽車客戶，光是要解決EMI的認(rèn)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(shù)的出現(xiàn)，幫我們客戶節(jié)省了大半年的時間。”

μModule：“小即是大”

而在小體積、高性能上，ADI以μModule為主的寬泛高性能模塊電源模塊產(chǎn)品組合則給業(yè)界帶來一次又一次“小即是大”的驚喜，并且在ADI的電源產(chǎn)品里是非常齊全的系列。

例如，為了處理在特別的工業(yè)應(yīng)用場所電壓波動大的情況，ADI特別推出了非常寬電壓的隔離電源（如下圖，其電源寬為20V到540V）。同時為了減小工業(yè)客戶和板卡設(shè)計(jì)空間，ADI還特別設(shè)計(jì)出高集成度電源模塊。這可以極大地節(jié)省客戶在器件的采購、生產(chǎn)的可靠性以及物料上的成本。

圖4：寬電壓范圍隔離電源輕松應(yīng)用工業(yè)環(huán)境電壓波動大的情況

從工業(yè)來講，現(xiàn)在工業(yè)設(shè)計(jì)的密度和板卡的復(fù)雜程度越來越高，而且在工業(yè)設(shè)計(jì)里面，人機(jī)界面、控制、回路、軟件的可靠性、系統(tǒng)的穩(wěn)定性所花的功夫會越來越多，如何降低客戶在工業(yè)領(lǐng)域和板卡設(shè)計(jì)時的難度，加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的復(fù)雜程度？一個復(fù)雜的系統(tǒng)對工程師來講是非常麻煩的，ADI在10年前出了劃時代的電源模塊產(chǎn)品μModule，將過去非常復(fù)雜的電源系統(tǒng)集成在一個模塊里，客戶不需要關(guān)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。

在工業(yè)領(lǐng)域，小體積正是人們推動的一個方向，Lorry例舉了LTM4622，這個超薄的雙通道、超薄、2.5A 或單 5A 降壓型 DC/DC μModule 穩(wěn)壓器體積只有6.25mmX6.25mmX1.8mm，提供非常好的性能和輸出。而另一個更高集成度的例子是LTM4668,也是針對工業(yè)領(lǐng)域，尺寸是 6.25mmX6.25mm，厚度只有2.1mm。電壓在基于電流反饋模型對整個環(huán)路做控制，ADI把不同的輸出并聯(lián)在一起，可以得到不同電流的組合。

圖5：Module超薄電源模塊幫助減小PCB占位和集成更多功能。

這樣做的好處是什么？第一對廣大的工業(yè)客戶和板卡設(shè)計(jì)來講，不需要準(zhǔn)備那么多的器件。從器件的采購、生產(chǎn)的可靠性、物料來講都可以幫助客戶進(jìn)行節(jié)省，對工程師來講，這是非常靈活的應(yīng)用和組合。

總之，從工業(yè)領(lǐng)域來講，上述這些優(yōu)良的集成電路封裝工藝和模塊化技術(shù)能極大地幫助ADI的客戶靈活地設(shè)計(jì)系統(tǒng)，進(jìn)一步提升在系統(tǒng)上的安全性和可靠性，使得ADI的工業(yè)產(chǎn)品也更加穩(wěn)定。