酷应用

ADI创新电源技术助力工业4.0和5G应用

百家作者：OFweek 2018-11-02 13:29:04

电源作为一种常见的产品，在我们的生活中随处可见，而电源技术作为核心的技术，随着5G、无人驾驶、汽车、消费电子、智能制造等快速发展，电源技术已逐步发展成为一门多学科、想互渗透的综合性技术，它为通讯、电子仪器、工业自动化、电力工程等领域提供高质量、高效率、高可靠的电源，对经济的发展起着不可替代的作用。

物联网、5G、人工智能技术的发展给电源技术提出了更高的要求，高集成、高稳定性、高效率等成为市场的新需求，作为全球领先的电源技术创新型企业，ADI的电源技术随处可见。2018年10月30日，ADI公司在深圳四季酒店玉兰厅成功举办了 Power by Linear的电源产品与技术媒体见面会，ADI公司电源系统工程总监梁再信与众多业内人士一起探讨ADI领先的创新电源技术如何在工业、汽车、通信、能源/能量收集等领域的应用。

ADI创新的电源技术助力工业4.0和5G应用的拓展

ADI公司电源系统工程总监梁再信

ADI：创新的电源技术引领者

为加强电源技术创新，整合行业资源，2017年3月，ADI和LINEAR公司正式完成合并，它们将一起在电源产品线上实现更大突破和创新，同时将新公司打造成业内高性能、一流的的模拟技术型公司。ADI公司电源系统工程总监梁再信表示，ADI的风格是作为创新的技术引领者，这是两个公司合并前思考的问题，也是公司的定位。ADI和LINEAR两家公司八成的市场在工业、通信和汽车，合并时ADI有2万个器件，LINEAR有2.3万个器件，合并后有4.3万个器件，其中电源器件超过1万。因为LINEAR的电源产品足够强大，我们保留了一些LINEAR的元素，新的子品牌叫Power by Linear。在超过1万个的电源器件中，绝大部分是LINEAR延续过来的，原来ADI的电源占比10%左右。

从ADI战略布局来讲，因为收购了LINEAR，电源部分得到了极大补充和加强，让ADI的电源跃居全球第二，这是我们为了应对未来市场竞争、提升自己实力做的收购和整合。他还提到，从中国到世界，ADI公司发现了一些技术趋势，以自动驾驶、汽车电子为例，汽车产业正进入到一个变革的时代，从燃油车、混动到纯电动车过渡，5G、工业4.0、VR等领域的发展将给我们带来很多的机会和挑战。

如何将Power by Linear一万多种器件更好地呈现在客户面前，这是ADI一直在做的事情。“我们主要围绕三个方向设计产品，一是减少芯片的尺寸和体积；二是提升电源技术的效率；三是对EMI研发设计的重视。”梁再信说道。

ADI电源技术解决工业EMI和干扰难题

随着全球产业升级的加速，工业自动化、无人驾驶、5G、能源等产业将迎来的巨大的爆发和增长，电源技术也将大有可为。工业4.0是智能制造的重要组成部分，对我国的战略意义重大。梁再信认为，工业4.0需要考虑灵活度、高效率、互联互通、安全性、可靠性等众多因素，这些工业场合离不开电源技术的支撑，Power by Linear产品的高效率、小尺寸、EMI特性正好可以助力工业4.0的发展。

据相关数据显示，在对半导体相关设备的投入中，中国2018、2019年的增幅非常大，可以看出中国政府对国内半导体产业的支持力度很大，从全球来看，规模增长最大的是中国。半导体是基础产业，ADI产品可以全方位支持中国产业的发展，不只是传统的ADI信号链等器件，在所有半导体生产、测试、封装过程中都需要电源，ADI的PowerModule有非常完整的产品序列，对半导体设备制造商可以很好的支持，协助他们完成设计，同时。小体积、高效率产品帮助产品在小空间支持更多的器件。

为了解决电源产品的EMI和干扰难题，ADI创新性的Silent Switcher技术在芯片设计上有新突破，因为普通的电源是单个电流回路，ADI的Silent Switcher芯片是两个反向电流环，芯片自己的EMI水平可以做得非常低，甚至不用特别优化就可以满足标准，经过不断迭代、优化和升级，技术上遥遥领先对手。

ADI创新的电源技术助力工业4.0和5G应用的拓展

ADI低噪声的电源产品助力自动驾驶发展

自动驾驶的前景非常广阔，有着很大的想象空间，但对于自动驾驶而言，安全至关重要。梁再信表示，ADI在安全气囊领域有超过25年的历史，是自动化和自动驾驶领域的安全专家。自动驾驶需要很多激光雷达、微波雷达以及车身测量系统，Power by Linear产品在汽车上应用广泛，Lidar、Radar、IMU、ECU、48伏系统、LED等热门领域都有应用。他提到，ADI电源产品有非常低的噪声和非常高的PSRR值，2016年，ADI发布了业界最低噪声的LT3045，噪声比传统锂电池噪声还少，这些电源产品给Lidar、Radar等供电时可以显著提升性能，使整个系统噪声大幅度减少，让整车乘客更安全。在工业领域，ADI采用了Silent Switcher，在汽车上同样如此，当ADI把Silent Switcher展现在汽车界的Tier 1和车厂面前的时候，大家都很认可，因为这可能是未来汽车领域里电源上不得不考虑的方向，它极大地降低了产品对外的辐射和干扰，让车身系统更稳定。除了Silent Switcher，ADI也在考虑一些不同的东西，如Power Over Data Line，以太网是未来汽车里的一个热点，通过类似ADI创新型方案A2B、C2B等，通过数据线供电可以节省很多电缆施工和重量，提高电源可靠性，降低施工难度，节省整车的成本。

对于近年来很热的LED汽车大灯，ADI在电源技术上也有很多创新，产品在汽车能源优化和安全性上做得更好，如奥迪A8矩阵大灯由很多LED单元构成，两车会面时利用车身摄像头判断对车位置，系统自动关闭来车那侧的部分灯，让车更安全、更有人性化。一个好的电动汽车电池管理系统有助于汽车安全驾驶更长的距离和时间，Power by Linear的BMS产品，如LTC680X系列在国内非常流行，一度占80%以上的市场份额。除了48伏系统，传统燃油车的发动机也是很大的机会，把发电变成直流电给蓄电池供电，过去会用二极管当整流桥，但传统二极管是有压差的，电流越大压差反而不好，大概有0.4伏到0.7伏的差，这是很大的功率损耗。ADI做了一个理想二极管桥堆，用MOS管代替二极管，一个是MOS管的阻抗很低，可以提高效率，功率损耗小，桥堆不需要散热器，可靠性和效率更，这能汽车节省能源同时提升运营的效率。

5G时代，电源的可靠性、散热和效率至关重要

5G被誉为下一个通讯产业革命，对于5G而言，通信系统的重要不言而喻。对于电源技术而言，5G时代面临的挑战很大，设备越来越小，带宽越来越宽，功率越来越高。梁再信表示，现在的模块要求更小、集成度高，同时供电和散热的问题也很重要，在新一代基站设计上，ADI提供了很多好的设计方案，如POE通过传输数据的网线给电源供电,设计要考虑板上需要哪些模块，相关模块怎么做集成化等。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ADI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,最近发布的LTM4700，只有拇指大小，大概跟铅笔厚度差不多，1片就能做到100安培，这是非常了不起的成就。

基站使用PoE供电能节省非常多的成本，由于拉线成本很高，ADI的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，一根网线就能提供过去数据和电源的功能，同时POE供电加上模块设计，可以让基站电源的设计更简化。有线方面ADI也有很多好的产品可以支持，包括POE、Silent Switcher等，因为有线与无线不同，需要热插拔和非常高的转换效率及PSM，局端设备的温度非常高，效率非常重要，所以ADI产品能得到很好的应用，帮助局端设备提高应用的效率。

传统的电源有很大的电路，因为这一点效率很难再提高。梁再信提到，在通信背板上，48V往下转时，往往面临很多挑战，板上需要更低电压时转换效率不高。如果把48伏先转为24伏，下边再做二级转换，这对系统有很大的帮助。提升效率方面ADI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，电感损耗却很大，如LTC7820是一款固定比例高电压高功率开关电容器，用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，这个器件的出现，是业界的一个创新。让设计更简化、更容易，同时系统稳定性更好。

电源模块的发展有三个方向：一是大功率，就是100安的输出电流，ADI正在研发下一代；二是小体积，如我们在研发4mm×4mm产品；三是做薄，比如1.8mm产品，现在客户希望做1.5mm甚至更薄。做薄是有难度的，因为它集成了MOS管、电感等在里面，是个完善的模块，但ADI会朝着这个方向努力，迎接这个挑战。

能量收集也需要更好的电源

能源在任何时代都是重要的，这一点几乎成为全球的共识，将ADI的电源技术用在能源方面将产生更大的经济效益。梁再信认为，中国的国家电网水平在全世界首屈一指，特高压的输电等所有系统都做得最好。将国家电网传输线的安全和监控数据汇总才有了电力监控系统，FCI是其中一种，在每个高压线上挂一个这样的设备，这里有很多ADI的技术，从信号链、IC到其它产品都有。设备在高压电塔上取电会是一个不错的想法，ADI会有类似这种高效率且带优化功能的太阳能电池板来取电，实现无人值守和高效率的维护和运营。

目前ADI正在考虑一些电源技术的创新，如何从空间吸收能量为电源所用，空间有一些能量如温差、振动，虽然看起来是很微弱，但也可以为我们所用。梁再信表示，现在有几种研究的方向，一是振动发电。ADI有个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，加上一个电机的监控设备，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。二是温差发电，ADI有一个测试数据，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。

ADI创新的电源技术助力工业4.0和5G应用的拓展

(ADI相关负责人与参会媒体合影)

ADI对中国市场的期待

中国作为全球最大的电源需求市场之一，未来的前景不可限量，ADI当然不会放过这样的机会。梁再信表示，ADI在中国的市场营收正在快速增长，这需要更多的技术支撑，为了配合国内工程师使用Power by Linear产品，ADI提供了很多免费工具，如LTPowerCAD可以做整个电路的规划及运算，同时生成的数据能导入到LTspice仿真工具做进一步仿真。在通信设备上，工程师需要做电源管理，ADI提供开发工具LTpowerPlay，还有ADIsimPE等，这些软件皆可在ADI官网上免费下载使用。

未来，ADI对中国市场充满期待，梁再信强调，Power by Linear想告诉大家ADI的经营理念，一个是ADI追求创新，实现很高的性能、合理的价格，让客户用得起，享受最新的技术和设计；第二，ADI尽可能在全世界范围内提供卓越的技术支持，让ADI电源产品更简单易用，同时获得相应的支持；第三，ADI产品有全球最好的品质和可靠性，这是业内多年公认的。

最后，梁再信表示，虽然LINEAR被收购成为ADI的一份子，但ADI的Logo和电源产品上还有LINEAR形象的存在，Power by Linear会一直伴随着客户往前走，希望ADI在中国的电源产品能有更多的市场推动力。

推荐阅读