ADI启用电源子品牌“Power By Linear”,将技术创新推向新高度

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2017年3月,ADI公司完成了与Linear公司的合并,缔造了一家高性能领先模拟技术公司,在电源的细分领域更是强上加强。合并后,ADI公司推出了“Power By Linear”电源子品牌,旨在通过创新的高性能电源技术,帮助用户解决设计中棘手的挑战。

 

 

前不久,ADI公司在京召开高性能创新电源技术研讨会,ADI电源产品中国区市场总监梁再信先生从市场的概念、技术的引导和公司未来的方向,介绍了“Power By Linear”这个子品牌在ADI未来发展的方向,展示了ADI电源产品针对工业、通信和汽车等多个应用市场的技术创新。

ADI电源产品在工业领域的独特创新

工业应用在ADI电源产品中占有重要一部分,据梁再信先生介绍,ADI有超过40%的电源生意来自于工业领域。针对工业应用领域对灵活度、效率、通信、安全性、可靠性等方面的更高要求,ADI都有自己独特的理解。ADI可以提供一系列丰富的产品满足工业电源不同应用领域的要求。

理想二极管减小功率损耗,提升系统可靠性

梁再信先生以一个非常典型的马达控制系统来说明工业领域对电源的技术挑战,在这个典型马达控制应用中,设计难点主要来自三方面:一是因为马达两边的高低电压问题,高压和低压侧需要一个隔离电源,确保系统的安全性;第二是因为整个系统的EMI、噪声,在输入端对系统的稳定性要求非常关键;第三是系统功耗问题。

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过去,在这个设计中,都会用到二极管,但对于高电流的应用,普通的二极管会带来很多弊端,所以ADI推出了理想二极管:通过一个控制器去控制一个MOS管,去实现一个二极管的功能,此时能够实现非常低的压差,又因为MOS管的导通电阻非常低从而能够大幅度降低承担的功率损耗。

这样的优化有什么好处呢?一是可以减少功率的损耗,功率器件不需要散热;二是系统的压差可以得到极大的缩减,同时提供了系统的可靠性,增强了整个系统的效率。

Silent Switcher解决EMI难题,大大降低开关电源纹波噪声

在工业领域,EMI是绕不开的问题,因为电磁兼容的干扰是影响机器死机的一大重要因素。为了解决EMI问题,ADI在传统电源上做了一系列的创新和探索,推出了一系列开关电源,从工程物理的角度,在芯片设计及生产工艺上,不断优化,让EMI降到最低,满足CISPR25EMI的标准。

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对于国内的工业领域甚至汽车领域的用户,EMI的认证及整改是一个很大的困扰,很多用户光是要解决EMI的认证问题都要通过半年的时间去做整改,通过之后才可以上市。为此,ADI推出了Silent Switcher技术,采用这一技术后,用户的产品基本不用花时间去做EMI整改就可以通过认证,从而节省大半年的时间,加快产品上市。Silent Switcher技术的另一好处是大大降低了电源纹波噪声,提升了系统的可靠性、稳定性,例如,目前市场上的开关电源纹波一般是20、30毫伏,而采用Silent Switcher技术后,在2A/2MHz时,LT8609S纹波只有5毫伏左右,如下图所示。

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简化隔离电源设计,提升系统稳定性

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传统的隔离电源在设计上较复杂,其中采用的光偶随着时间性能会衰减的,大大影响可靠性。ADI独辟蹊径:把众多反馈机制通通砍掉,一个控制器,一个变压器,没有反馈,没有光耦,输出也只有一个二极管一个滤波电容,输出即使没有传统的反馈,但也可以做到0.5%的精度,效率也达到90%以上,在保证精度和效率的同时大大简化了隔离电源的设计,提升了稳定性。

梁再信先生表示,“基于ADI的创新隔离电源设计,由原来的五六十个隔离电源减少到现在的10个隔离电源,并且其综合的可靠性和稳定性大幅度提升,这是我们在工业领域的推动技术的一个创新”。

高度集成的电源模块

ADI在10年前推出了电源模块这个划时代的产品,如今,在全世界都得到了普遍应用,把过去非常复杂的电源系统集成在一个模块里,客户不需要关注电源的噪声、纹波,只需像LDO那样简单拿过来用就可以了,效率也非常高。例如:LTM4622、LTM4644、LTM4668,其中高度集成的LTM4668, BGA 封装仅有6.25mmX6.25mm×2.1mm。ADI把不同的输出并联在一起,可以得到不同电流的组合,从器件的采购,生产的可靠性,人以及物料来讲都可以帮助客户进行节省,对工程师来讲,这也是非常灵活的应用和组合。

综上诸多的技术创新,梁再信先生总结到:“从工业领域来讲,ADI这些产品的出现能够极大地帮助客户比较灵活的设计系统,高度的集成化提升了系统的综合可靠性和稳定性,让我们工业的产品能够更稳定。”

ADI创新电源产品支持汽车领域的发展

在自动驾驶和汽车领域,最重要的一个关健词就是安全。未来自动驾驶和无人机非常核心和关键的平台主要有激光雷达、普通雷达和相关的测量测控单元。ADI针对雷达、射频和高频的应用领域推出了全世界噪声最低的几款电源,LT3042、LT3094、LT3045,如下图所示。对一个标准的锂电池,500毫安的时候,噪声大概是2.7微伏。ADI所推出的LDO噪声只有0.8微伏,比现在的电池的噪声还要小。

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ADI在汽车级的应用上还做了一些新的考虑和尝试,“在ADI的大家庭里面,我们有推过一个A2B,就是整个汽车音频,把声音传递到车上的每个单元。我们也推了一个新的概念,PoDL,我们发起和主导了一个标准,意思就是Power Over Data Line”梁再信先生讲到。在未来汽车里面,以太网是一个热点,在汽车网络连接中PoDL的意义就是如何通过车身的总线去传递所需的能源,有别于传统汽车的概念PoDL有可能变成一个标准。

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另外,从传统汽车到新能源汽车的变迁中,ADI也推出了创新的电源产品。大家都知道电动汽车最重要的一点是BMS,对汽车的电子单元去做监控的时候,汽车的电池需要做主动均衡,ADI推出了LTC3300、LT8584,帮助实现汽车的电池均衡,让电动汽车能够驾驶得更安全。从传统油车的12伏到48伏,ADI都可以支持电池均衡。

ADI创新电源产品满足5G等通信领域的新兴挑战

从过去的GSM到2G、3G、4G,现在马上推5G了,每一次通信的迭代,不管是射频器件还是电源器件都有ADI的产品。在通信领域最大的挑战就是如何提高电源转换的效率?为此ADI开发了没有电感的开关电源,用电容通过4个MOS管去做电压的变换,在2.8X2.8CM的面积上,可以输出48伏到24伏,500W。在全范围可以做到99%的效率。

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通信领域还有另外一个应用,离不开高速的基带的数据处理,由于DSP和FPGA内核的电压比较低,功率比较大,对输出电压的稳定性也要求比较高。ADI推出了带PSM的电源模块LTM4675-LTM4678。

该系列的数字接口可以通过处理器,当一个通信系统意外死机的时候,里面有黑匣子一样的设备可以把死机前一瞬间的电源每一路的工作状态记录下来,包括电压、电流、温度等等,方便通信系统在恢复时对系统做分析,甚至可以支持远程调试和远程监控。

ADI在能源领域的电源技术创新

能源领域对电源产品供应商有许多挑战要应对:智能电网相关的配套服务,怎么样在可穿戴设备上产生能量的采集和收集,如何优化能源的转化和储备等。例如,国家电网传输的塔,通常都会装一个FCI监控参数,这是高压电塔,供电怎么解决?一两个月派人爬上去换电池,这是不现实的。

ADI在FCI上有非常完整的解决方案,从模拟链路、信号采集到供电,现在用得最多的就是太阳能供电,每隔一段距离要装一个FCI。太阳能电池其实是有要求的,怎样实现在高压电塔上太阳能的安全和传输?ADI有专门领域的器件,太阳能可以对电池充电,并且带MPPT。

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在能量采集上,ADI做了一个突破,可以把振动、温差、光、磁场里的微弱能量变成我们需要的能源,为此,ADI推出了一系列的产品,其中,LTC3108是温差发电的控制转换器件,10伏的温差可以产生60微安的电能,但它所带来的温差,传统开关电源没有办法转换成3.3伏,ADI的器件能够做到。

ADI提供完善的电源设计工具

ADI不仅提供可靠稳定、性能优异的各种电源相关器件,同时也提供完善的电源设计工具,帮助工程师设计出面向各种应用领域的高质量电源。“例如,我们提供了LTpowerCAD,可以实现基本的环路稳定性的测试,然后可以导入LTspice做系统的仿真,这两个系统都是完全免费的”,梁再信先生说道,“还有LTpowerPlay,这是一个开发工具,也是免费的,针对PSM应用。ADIsimPE,是仿真工具,对电路做仿真,对整个电源的构架、系统,还有环路、稳定性、效率、损耗,都可以做仿真。这些工具在ADI的官网上都可以免费下载。”

ADI大学计划助力未来工程师成长

俗语说“授人以鱼,不如授之以渔”,ADI不仅为行业提供全系列的器件产品、设计工具,还投入巨资开展大学计划,帮助未来工程师的成长。

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本次会议ADI邀请到西交大杨建国教授来到现场跟大家分享他的教育心得,杨建国教授在模拟电子教学上深有心得,他前几年撰写的图书《你好,放大器》颇受学生们及工程师的推崇。在谈及毕业生的能力与企业要求脱节的问题时,杨教授指出,造成这一现象的主要原因是大学课时有限,以及投入度不够。

杨教授认为后续教育很关键,而ADI的大学计划就是一个非常好的培养工程师的后续教育途径,在会议现场,杨教授展示了他的新书《新概念模拟电路》,为学生们及准工程师的后续教育提供了更好的素材。杨教授在西交大还独创了面向电子工程设计的“电子运动会”,它也是后续教育的一部分,电子运动会是一个电子类的竞赛模式,杨教授指出,与其他的电子设计竞赛不同的是,西交大“电子运动会”的公信力相对来说比较好,观众自己都能做出评判。

研讨会最后,梁再信先生总结道,不论是工业、通信、能源,还是汽车、数据安全,电源是一切应用的基础,电源的品质和可靠性对系统至关重要。一直以来,ADI都非常关注器件本身的可靠性,在电源领域,ADI Power By Linear考虑的是如何创新,如何提供高性能的方案,并提供全球最好的技术支持,提供最好的可靠性和稳定性。

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