在我們身邊的很多應用中，電源的身影無處不在，如熱門的5G、無人駕駛、汽車、消費電子、智能制造等領域。為了讓大家更深入地了解電源，日前ADI在深圳召開了一場Power by Linear的電源產品與技術媒體見面會，ADI電源系統工程總監梁再信（Lorry Liang）分享了ADI電源產品在工業4.0、自動駕駛、通信、能源四個領域的技術突破。

ADI電源系統工程總監梁再信Lorry Liang

圍繞三個方向思考設計產品

2017年3月，LTC和ADI正式合并，合并后總共有4.3萬個器件，其中電源超過1萬個器件，在超過1萬個的電源器件中，絕大部分是LTC延續過來的，原來ADI的電源占比10%左右，因此新的子品牌叫Power by Linear。

而ADI的電源產品得到了Linear極大的補充和加強，產生了1+1>2的效果，使ADI的電源躍居全球第二。

那Power by Linear超過1萬種的器件，如何才能呈現在客戶、工程師面前呢？

梁再信表示Power by Linear基本圍繞三個方向思考設計產品：

一、減少芯片的尺寸和體積；現在產品的空間越來越緊、密度越來越高，怎么樣在比較小尺寸的器件中提供很好的性能？

二、效率；現在手機充電可以做到20W以上，甚至還有40W的快充，就是為了效率。如果效率不夠，發熱也會很嚴重。

三、EMI也很重要；近幾年的研發設計中，EMI已越來越受重視。EMI會帶來很多意想不到的問題，比如系統穩定性、可靠性，比如對其它器件的干擾以及其它器件對自身的干擾等。

三個核心要素助力工業4.0發展

制造能力的提升決定一個國家的發展速度，因此工業4.0對中國非常重要，也是智能制造的重要組成部分。工業4.0里有非常多的考慮因素，不僅僅系統要足夠靈活、有效率、互聯互通，安全性、可靠性都非常重要，而電源則是所有的工業應用場合的基礎，如果電源都不穩定，那么這個系統就很難穩定工作。

梁再信表示：“Power by Linear產品的三個核心要素，高效率、小尺寸、EMI做得非常好，可以助力工業4.0的發展。”

數據顯示，全球半導體相關的設備投入中，中國2018年的同比增幅最大，***、美國持平，韓國微跌，這得益于中國對于半導體產業的大力支持。作為半導體生產、測試、封裝的過程中的設備的基礎，電源處于至關重要的地位。梁再信表示：“ADI的Power Module可以很好地支持半導體設備制造商，協助他們完成非常緊湊空間挑戰的設計。”

據梁再信介紹，PowerModule經過十年發展，已經有非常完整的產品序列，對半導體

設備制造商都可以提供很好的技術和產品支持，用小體積、高效率的產品、在很小的空間里支持更多的器件，協助他們完成挑戰性的設計。

ADI創新性的Silent Switcher采用了兩個反向電流環，用兩層板做標準設計，解決了EMI和干擾的問題。“過去要解決EMI問題，大部分供應商會告訴你，用四層板、六層板加屏蔽隔離等等，但ADI的Silent Switcher用兩層板做一個標準設計就可以滿足EMI標準，而且還有一些余量。”梁再信說到。

此外，工業線上會用到很小的隔離電源，但電路大多比較復雜，為了把傳統的隔離電源產品極度簡化， ADI推出一系列隔離電源產品，只需一個變壓器，輸出僅用到二極管和濾波電容，不需要其他的反饋，同樣可以把效率做得很高，輸出穩定性做得非常好。

梁再信介紹到：“這是不同細節上的創新，怎么把別人能做到的事情做得效率更高、可靠性更好。此外，我們也有一系列的包含變壓器的高集成度隔離電源模塊，可以給我們的工業客戶直接使用。”

從電源基礎上保證汽車電子的安全性

近幾年自動駕駛技術突飛猛進，除了必不可少的激光雷達和微波雷達系統之外，車身測量系統對自動駕駛也非常重要，常用的就是慣導和陀螺儀。ADI的Power by Linear產品在汽車領域也有非常多的應用方向，涉及激光雷達（Lidar）、雷達（Radar）、IMU、ECU、48伏系統、LED等熱門領域。

2016年，ADI發布了業界最低噪聲的LT3045，噪聲比傳統鋰電池的噪聲還少。測試數據顯示，鋰電池有2.7μV的噪聲，LT3045在同樣電流下只有0.8μV，1M以下PSRR值都在78個dB以上。梁再信表示：“我們電源產品有非常低的噪聲和非常高的PSRR值，給Lidar、Radar供電的時候可以顯著提升性能，使得整個系統的噪聲是很小的，讓整車和乘客更安全。”

隨著汽車智能化的發展，車身上的電子部件越來越多，EMI干擾問題就成了設計思考的重點。ADI展示出Silent Switcher后，獲得了汽車業界Tier 1和車廠的認可，梁再信表示：“因為這可能是未來汽車電源上不得不考慮的方向——不僅降低對外的輻射干擾，同時別人對我的干擾也盡可能降到最低，讓車身系統更穩定。”

除了Silent Switcher，ADI還做了一些不同的東西，如PoDL, 即Power Over Data Line，PoDL通過數據線供電，可以節省非常多的電纜施工和重量，提高可靠性，降低施工的難度，節省整車成本。

此外，ADI還對奧迪A8的LED矩陣汽車大燈做了改進。這款大燈由多個LED單元構成，兩車會車時可以利用車身攝像頭判斷對車位置，系統自動關閉來車那側的一部分燈，讓會車更安全。梁再信表示：“這就是Power by Linear一直在想的：把產品做好的同時能否在器件的人性化、安全性上，幫業界做得更好。”

除了車身上的應用，ADI在電源管理、動力總成和娛樂信息領域都推出了一系列性能優越的產品。

梁再信分享了一種比較特殊的應用。傳統燃油車和純電動汽車之間，存在中間形態的混合動力汽車，大部分混動汽車都會同時有48伏和12伏系統。48伏系統需要的瞬間功率高達十幾千瓦，對業界而言，安全性和可靠性是很大的挑戰。如何解決大功率48伏系統和12伏系統之間的平衡和轉換？ADI針對48V/12V系統的專門應用方案是：雙向兩相同步降壓或升壓型控制器LTC3871，當起動汽車或需要額外功率時，LTC3871允許兩個電池同時為同一個負載供能，最高可實現97%的效率。48伏發電時，可以降壓給12伏系統充電；如果有需要，12V還可給48V補電。ADI有一系列產品可以支持這樣48V/12V的轉換。

除了48伏系統，傳統燃油汽車的發動機也是很大得機會。中國每年賣2000多萬臺汽車，意味著每年有2000多萬個新增發動機，把發電變成直流電給蓄電池供電。過去會用到的傳統二極管當整流橋，但傳統二極管是有壓差的，電流越大壓差反而不是很好，大概可以有0.4伏到0.7伏的差，這是很大的功率損耗。所以我們做了一個產品，叫理想二極管橋堆，用MOS管代替二極管，MOS管的阻抗比較低，可以提高效率，比較少的功率損耗，橋堆不需要散熱器，非常高的可靠性和可靠的效率，這也是為了讓汽車能進一步節省能源、提升運營效率。

ADI還有汽車保護的器件。汽車電瓶和整個系統越來越復雜，系統難免在啟動時會出現一些瞬間的高壓現象，這種高壓對系統是非常大的挑戰，過去的汽車電子大部分是在12伏系統下工作的，在惡劣的條件下，有可能瞬間到70伏把組件打壞，以往最常見做法是加PVS管，但是3000瓦、6000瓦的PVS管體積比較大，比較難固定，穩定性和可靠性怎么實現？

梁再信表示：“我們考慮Surge Stopper，把瞬間脈沖的干擾電源尖的部分全部消掉，在我們設定的標準范圍之內。所以在汽車領域，讓系統更安全，當電壓超過設定值的時候，整個系統能夠把所有高壓的部分全部消掉，留給后面的就是可控的電源工藝，這樣車身系統就能避免因為意外的干擾損壞汽車上的組件，因為這和人的生命安全是息息相關的，這也是我們在汽車安全上所做的創新和開發。”

三個維度剖析通信電源芯片的挑戰

在5G預商用的信息發布之前，很多普通老百姓都認為5G的意義可能就是上網速度快一些。但對華為、思科、愛立信、中興等而言，5G都面臨非常大的挑戰：設備越來越小，帶寬越來越寬，功率越來越高。中國有上百萬個基站，如何才能解決這些問題？

梁再信將通信分為三個緯度，無線、有線、光通信，進行了深入淺出的分析。

無線通信：現在模塊要求要變小、集成，隨之而來的就是供電和散熱問題。

如果說一個通信的板卡需要非常高的功率密度，怎么做？以FPGA的0.8V內核電壓、100A的輸出電流為例，2010年ADI需要12片LTM4601才可以做到100安培，2012年推出LTM4620，4片就可以達到100安培，LTM4630的時候需要3片，LTM4650的時候2片就可以，直到最近，ADI發布了LTM4700，拇指大小，大概跟鉛筆的厚度一樣，1片就能做到100安培,非常了不起的成就。

電源模塊的設計在通信上為什么受到非常多的關注？梁再信表示：“就是因為它幫助通信公司極大解決了散熱、尺寸、體積和運營效率的問題。”

基站使用PoE供電，能節省非常多的成本。ADI最新的POE可以支持150W，也就是說普通的小基站，基本上一根網線過去數據和電源都搞定。POE供電加上模塊設計，可以讓基站電源的設計更簡化。

有線通信方面，ADI有很多好的產品可以支持，包括POE、Silent Switcher等。

有線與無線不同，需要熱插拔、非常高的轉換效率，也需要一些電源管理的應用。通信上，局端的設備溫度非常高，效率非常重要，ADI的產品可以幫助局端的設備提高應用效率。另一個挑戰則是傳統電源的電路過大，效率達到93%、94%就很難再往上提高。通信背板48V往下轉時，往往需要更低電壓而轉換效率不高，如果把48伏先轉為24伏再做二級轉換對系統很有幫助。

為了提高效率，ADI做了大膽的嘗試。對于幾百瓦功率電源變化來說，頻率不會很高，電感損耗就很大。LTC7820是一款固定比例高電壓高功率開關電容器，用CFLY（飛電容）取代過去損耗比較大的電感，2.8×2.8厘米6毫米厚的模塊，從48V到24V，可以推約500W功率，效率在99%左右。梁再信表示：“這個器件的出現，是業界的一個創新：如何把傳統我們認為效率很難做到很高的電路，通過非常高效的電路，把48伏轉成24伏，剩下的板級系統再往下轉，設計更簡化、更容易，系統穩定性更好。”

光通信是下一個熱點。

全球的光模塊市場，每年增長的數據非常可觀，而中國的數據則比全球市場增長速度還要來得快，說明在中國的基礎建設中光模塊、光通信還有很多年的時間可以去推動，特別是5G的上線會進一步推動光模塊的發展。

梁再信認為光通信方面最大的挑戰是光模塊的體積。不同年代，光相關器件的體積、尺寸是不同的。怎么在更小的體積里放下必不可少的電源？

ADI已在研發4mm×4mm的小面積產品，也在應客戶要求研發1.5mm甚至更薄的器件。梁再信表示電源模塊會有三個方向：一是大功率、二是小體積、三是做薄，雖然電源器件做薄是有難度的，因為它集成了MOS管、電感等，是個完善的模塊，但ADI會迎接這個挑戰。

能源的采集與監測

能源的重要性眾所周知，而中國國家電網的水平在全世界首屈一指，特高壓輸電等系統做得最好。幾年前湖北冰災，電網受損，很多城市都斷電，那是因為當時沒有很好的電力線監控監測系統，國家電網后面幾年發展非常快，有很多的課題研究如何把中國國家電網傳輸線的安全和監控數據實時匯集上來，所以才有了一堆各種各樣的電力監控系統，FCI是其中一種。

所謂FCI，就是在每根高壓線上掛一個監測設備，用太陽能電池板來取電，實現無人值守和維護的高效運營。“這里面有很多ADI的東西，從信號鏈、IC到其他器件都有。”梁再信表示。

此外，ADI也在考慮一些新的創新，比如如何從空間吸取能量。梁再信指出空間能量有很多種，最常見的就是太陽能，但太陽能面板體積比較大，還有一些能量如溫差、振動，雖然看起來是很微弱、很弱小的能量，但能不能為我們所用呢？

振動發電方面，ADI的換能器電源轉換芯片LTC3588，配合小體積的換能器可以在0.25G的振動加速度和40赫茲的頻率上產生200多微安的電流。這電流看起來很小，如果乘3.3伏，大概功率也就是600微瓦，好像不能用來做什么。但如果有一個電機的監控設備，如果用這個換能器和轉換電路可以穩定地給我們的監控電路提供3.3伏、大概0.2毫安的電流，這對于很多微弱電流的監控系統來講，這個電流已基本足夠用，可以實現設備的終身免維護和無人值守，適用于一些不能人工操作的應用場景。

溫差發電方面，ADI有一個測試數據，一個3厘米×3厘米TEG連上LTC3108，可以產生3.3伏電壓，在10度溫差時大概有60微安的電流，200微瓦的功率，30度溫差差不多有400微安的電流。假如使用到可穿戴設備上，環境溫度25度身體溫度35度，10度溫差產生的200微瓦可以使電子器件持續工作下去，就不用充電了。

此外，ADI還在考慮如何改進溫差發電轉化技術。梁再信表示：“已有的能量采集IC能實現把20毫伏的微弱電壓升到3.3伏，這已經是非常大的挑戰了，但我們在考慮換能器能不能再突破一下。”目前ADI美國團隊在思考如何把換能器功率提高，從200微瓦提高到400微瓦，體積只有目前的1/10。

如果這樣的器件和換能器實現、發布以后，可以想像ADI將獲得全球可穿戴設備市場很大的份額。

提供多款免費開發工具

ADI在中國的營收在全球中占比逐年上升，市場對ADI支持的需求也越來越多，為了配合國內工程師使用Power by Linear產品，ADI提供了很多免費的工具：

LTPowerCAD，可以做整個電路的規劃以及做運算；

生成的數據可以導入LTspice仿真工具做進一步的仿真；

通信設備上需要電源管理做PSM，做系統的板級電源管理，可使用LTpowerPlay；

傳統ADI的電源產品也有一個仿真工具叫ADIsimPE。

以上4個軟件都可以在ADI官網免費下載使用。

LINEAR雖被收購，但形象仍在！

綜合本場見面會來看，Power by Linear有3點想傳遞：

追求創新，在實現高性能的同時保持合理的價格，讓客戶不僅用得起，還愿意跟著LINEAR往前走、用最新的技術和設計。

盡可能在全世界范圍內提供卓越的技術支持，讓客戶使用LINEAR電源產品的時候能夠簡單易用，能獲得相應的支持。

有全球最好的品質和可靠性，這是業內多年公認和經過驗證的，LINEAR的品質是很好的，希望大家記住Power by Linear。

梁再信表示：“雖然LINEAR被收購變成ADI的一份子，但我們ADI的Logo上，電源產品上還有LINEAR的形象存在。Power by Linear會伴隨著大家一起往前走。我們也希望在中國的電源產品、科技發展創新上能有更多的推動力。”