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電源技術(shù)發(fā)展存在三大挑戰(zhàn) ADI如何應(yīng)對?

2018年4月16日 07:09  CCTIME飛象網(wǎng)  

飛象網(wǎng)訊(六月/文)4月15日消息,近日,在《第七屆EEVIA年度中國ICT媒體論壇暨2018產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會》上, ADI電源產(chǎn)品中國區(qū)市場總監(jiān)梁再信與我們分享了電源技術(shù)目前的發(fā)展態(tài)勢以及Power by Linear在這方面所做的努力和進展。他表示,電源很重要,在系統(tǒng)設(shè)計里面非常非常重要,電源如果不好就會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。Power by Linear整合了Linear的產(chǎn)品和ADI電源的產(chǎn)品,是一個全新的子品牌,在電源方面具備極強的優(yōu)勢,未來會繼續(xù)重點考慮Form Factor、Efficiency、EMI三方面。

據(jù)梁再信介紹,Power by Linear整合了Linear的產(chǎn)品和ADI電源的產(chǎn)品,保留了之前Linear絕大多數(shù)的特點,從全球生意的比例來講,Linear的電源產(chǎn)品大概占到85%,傳統(tǒng)的ADI電源產(chǎn)品在一些定制化方面做的比較深,大概占15%左右。

談及兩個公司整合之后新的ADI到底有什么樣的價值和優(yōu)勢?梁再信表示,ADI+Linear就是高性能的模擬半導(dǎo)體工業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。公司整合之后可以補足ADI產(chǎn)品線上的短板,增強其在市場上的競爭力,這次合并帶來最大的增強產(chǎn)品線就是電源。

“另外,我們80%以上的市場來自于工業(yè)、通信和汽車,這三大塊是我們非常專注的”,梁再信講到:“這三大塊需要支持的產(chǎn)品周期比較長,可能是5—10年,甚至20年的應(yīng)用,并且對可靠性、性能穩(wěn)定性要求比較高。公司整合之后在這方面的投入會更加強效有力。”

據(jù)介紹,目前兩個公司整合之后大概有15000名員工,產(chǎn)品線加起來超過43000種器件,接近9000多種器件來自于電源,全球有44個設(shè)計中心,14個是LTC的,30個是ADI的,總共全球營業(yè)額一年是50億美金左右。

未來,在梁再信看來, Form Factor、Efficiency、EMI三方面是電源發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)。具體而言,首先,如何考慮高性能的電源幫助客戶產(chǎn)品減少PCB的尺寸,增加更多功能,換言之就是通過提供比較小的方案的同時保證較好的性能。其次,如何節(jié)能,提高效率。最后,如何在EMI和ESD這方面提升設(shè)計和噪音處理,提高產(chǎn)品的可靠性和創(chuàng)新性。

Power by Linear是如何應(yīng)對這些挑戰(zhàn)的呢? Power by Linear在模塊方面做了三個方面的嘗試和方向,一個是超小體積,一個是超薄,一個是超大電流。用這個模塊很容易拼出300A、500A的超大復(fù)雜計算體系的Core電源。

在尺寸方面,通過設(shè)計的電源模塊來做小型化。比如在四年前有一個LTM4627,出15A的電源,需要15×15×4.92mm封裝,到今天同樣的電流,Power by Linear做了LTM4638,尺寸變成了6.25×6.25×5.02mm,體積比以前縮小了非常多,但功率密度比以前高了。

對此,梁再信講到:“我們電源模塊已經(jīng)做的很小型化,15A已經(jīng)具備幾十瓦的功率,但是能不能做的更小,這是我們在工程工藝和系統(tǒng)設(shè)計上做的挑戰(zhàn)。”

此外,據(jù)他透漏,現(xiàn)在6.25不是最小的,Power by Linear在研發(fā)4×4、3×4的電源模塊,可能下半年或者明年會發(fā)布。

在電源模塊做薄這方面,梁再信坦言,現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)布的產(chǎn)品有1.82mm的,兩個目的,第一個目的是可以與你的主芯片共用同樣的散熱器,高度一樣。因為電源還是會發(fā)熱,這樣你的系統(tǒng)設(shè)計比較容易。第二,正面面積不夠了,可以貼背面。在很多系統(tǒng)設(shè)計里面背板的高度是有限制的,可能就是允許放08、05、03電容的厚度,傳統(tǒng)的電源模塊顯然是不能滿足要求的,現(xiàn)在做薄就是為了能夠貼著背板或者跟主芯片分享散熱器,這是Power by Linear的一個方向,所有的電源模塊都會有一個薄款的產(chǎn)品出現(xiàn)。

在大電流方面,梁再信坦言,這是挑戰(zhàn)工程極限的非常重要的探索。FPGA需要一個0.8V的Core電壓,100A,因為電流實在太大了,在過去比較難設(shè)計,而且0.8V的core電壓如果波動范圍超過3%、5%,可能FPGA會死機。怎么樣做到這個電源?梁再信講到:“2010年的時候,我們推出了4601,需要用12片才能做到100A,2012年我們推出了4620,每一片是25A,需要用4片,大概可以做到100A的輸送電流。到了2014年我們推出了4630,35A的輸出電流,用3片也可以達到100A的電流輸出,到了2016年我們發(fā)布了4650,一片50A,兩片就可以做到100A。大家可以看到這個體積是越來越小,然而我們還是做了提高,今年7月份我們會發(fā)布一個全新的產(chǎn)品,LTM4700,帶數(shù)字接口的控制邏輯,一片100A,這個模塊看起來很小!

在EMI方面,梁再信表示:“越來越重視EMI,為了減少系統(tǒng)的噪聲和干擾,我們推出一系列的silent Switcher,比較安靜的開關(guān)電源。”據(jù)介紹,目前的Silent Switcher2,93%的效率,滿足CISPR25 Class 5 EMI的指標,包括 LT8609、8640、8645不同的Silent Switcher結(jié)構(gòu)。它的好處是效率和EMI可以做到非常低。

他坦言:“盡管競爭對手現(xiàn)在也開始在跟進這個技術(shù),但是我們始終保持領(lǐng)先狀況。并且,我們內(nèi)部已經(jīng)在研發(fā)第三代Silent Switcher3技術(shù),但是我們的競爭對手很多還在做Silent Switcher1!

據(jù)悉,Silent Switcher包含了非常多的技術(shù)專利,但是最簡單的最通俗易懂的概念就是在電路的設(shè)計上,讓這個電流環(huán)在芯片上是兩個反方向的環(huán)路,電生磁、磁生電,如果能夠環(huán)路是反向的,產(chǎn)生的磁場就是反向的,它就會相互抵消。

在提升效率,節(jié)能降耗方面,從一個電路來講,有兩方面的損耗不得不面對,一個是MOS管開關(guān)損耗,一個是電感作為儲能器件有電池轉(zhuǎn)換的效率,這兩部分的損耗讓你沒辦法逾越傳統(tǒng)電源上的弊端,效率很難做到93%、94%以上。從8610來講,效率已經(jīng)很高了,從1毫安到3A的寬度范圍里,效率始終在92%以上,最高到94%點幾。

此外,因為你的電感不是理想電感,你的MOS管不是理想開關(guān),一定有損耗,擺在ADI電源部門面前一個非常大的難題就出現(xiàn)了,怎么解決呢?能不能把電路里的電感去掉?梁再信表示,團隊做了不同的嘗試,最近發(fā)布的一個器件7820,沒有電感的開關(guān)電源,板子很小,28×28,厚度6毫米。我們在考慮不同的電源,不同的拓撲結(jié)構(gòu),后續(xù)還會做7820、7821等。對于7820,通過創(chuàng)新的設(shè)計和工藝方法,電源轉(zhuǎn)化率可以維持在99%左右的轉(zhuǎn)換效率。

但是存在一個問題, 7820現(xiàn)在要求的電壓轉(zhuǎn)換是呈比例的,48伏轉(zhuǎn)24伏,可以實現(xiàn)這個效率,或者48V轉(zhuǎn)12V,就是1/N才可以,那怎么辦?梁再信表示:“不用擔心,創(chuàng)新永遠在引領(lǐng)時代的進步潮流,我們在開發(fā)7821,是整合了這個模式和加上了普通的傳感器這種傳統(tǒng)的統(tǒng)變的電感變壓器的模式,能夠把效率還可以維持在97%左右,但是電壓可以隨便調(diào),所以這個器件是非常適合在通訊系統(tǒng)里面48V電源往下轉(zhuǎn)12V的主電壓99%的效率,不用散熱片,也不用加任何風冷!

可靠性方面,ADI有不同的產(chǎn)品做無線傳感網(wǎng)絡(luò),Dust Networks,它通過切頻或者換頻、換通道來實現(xiàn)99.999%的可靠性。同時通過一個新的技術(shù)時間同步,去實現(xiàn)超低功耗。對于物聯(lián)網(wǎng)來說,節(jié)點特別多,換電池非常滿發(fā),針對這樣的應(yīng)用ADI發(fā)布了一個新的產(chǎn)品,叫Energy Harvesting (能量采集),比如我們在洱海有一個完整的監(jiān)控系統(tǒng),用Dust Networks無線傳感網(wǎng)絡(luò)可靠性很高,功耗很低,再加上能量采集技術(shù)你基本上可以做到整個模塊永遠不需要維護,因為它從空間的能量就可以產(chǎn)生電量。

編 輯:李樂羽
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