ADI高性能創(chuàng)新電源技術(shù)研討會在京召開

2018年8月23日，ADI高性能創(chuàng)新電源技術(shù)研討會在北京成功召開。會議邀請到了ADI公司的電源技術(shù)專家梁再信先生，以及教育界的重量級嘉賓楊建國教授。

會議分為兩部分。一部分是由梁先生從市場的概念、技術(shù)的引導和公司未來的方向，給大家展現(xiàn)子品牌POWER BY LINEAR在ADI未來發(fā)展的方向。另一部分是由楊教授和大家講述自己從事模電教育事業(yè)的心得與體會。

POWER BY LINEAR

如果說到ADI的電源，第一個概念就是秀得最多的那三個維度，小尺寸、非常高的效率，以及非常低的EMI，但那不是POWER BY LINEAR的全部，因為在兩個公司合并之后，第一次面對媒體和市場的時候，需要讓大家了解技術(shù)的熱點和亮點。

從整個市場來講，每個公司都會追逐熱點和市場新的機會，最近幾年大家都耳熟能詳?shù)囊恍狳c，比如說區(qū)塊鏈、比特幣，或者虛擬貨幣、自動駕駛、汽車電子的應用，下一代的通信互聯(lián)技術(shù)，還有中國現(xiàn)在說得最多的“智能制造”還有“工業(yè)4.0”，還有很多沉浸式、體驗式虛擬現(xiàn)實消費類的感受和體驗，以及醫(yī)療和相關(guān)的東西。這些熱點推動了技術(shù)的發(fā)展，也是每個高科技公司都會發(fā)力、花時間去研究和追逐的，因為在創(chuàng)新領域里面才有無限的可能去拓展自己的版圖。

從兩個公司的合并來講，兩個公司的合并在工業(yè)，通信和汽車上，是高度一致的推動和重合的，因為這三個方面的要求和半導體公司的要求十分一致。要有非常好的可靠性、性能以及較長時間和穩(wěn)定性的支持。從這三個維度來講，兩個公司的合并是因為基于兩個公司在工業(yè)和汽車領域的專注，從電源這塊來講，因為LINEAR的加入，增強了ADI在電源領域的實力和產(chǎn)品線。

所以，在過去介紹的三個維度，在這三個技術(shù)平臺上，有種類眾多的旗艦，可以支持熱點的市場和領域。梁先生針對工業(yè)、通信、汽車和能四個方向，給大家介紹ADI是如何看待這個市場，如何去做創(chuàng)新的。

1.工業(yè)

第一是工業(yè)，在公司整個版圖中占的比例比較大，大概40%多的電源生意來自于工業(yè)領域。從工業(yè)4.0真正的本質(zhì)和基礎來講，考慮更多的是如何提供實時的控制，軟件可配制的I/O，還有所有這些設備的可靠性、安全性和健康，都非常重要。所以ADI對工業(yè)有自己獨特的理解。

上圖比較形象地展現(xiàn)了ADI在工業(yè)4.0上涉足的幾個方面，最重要的幾個點，靈活度，效率，通信，安全性，可靠性等等，工業(yè)4.0涉及到的范圍和產(chǎn)品應用是多方面的。就像剛才開場時候說的一樣，所有工業(yè)產(chǎn)品的應用都離不開一個基礎，就是供電電源。以前提了這三個維度的技術(shù)方向，能夠提供非常強大的支持，推出一系列的產(chǎn)品去滿足不同應用領域的要求。

理想的二極管。通過對MOS管電路的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)拿到非常低的壓差。原因是MOS管的導通電阻非常低。這樣優(yōu)化有什么好處呢？一是可以減少功率的損耗，二是系統(tǒng)的壓差可以得到極大的縮減。這樣就可以拿到非常低的功率損耗，功率器件不需要散熱了。同時提供了系統(tǒng)的可靠性，增強了整個系統(tǒng)的效率。

開關(guān)電源。從工程物理的角度做了突破和創(chuàng)新，在芯片設計上做了兩個反向的電優(yōu)化。從物理學的定義來講，兩個反向回路最大的好處是產(chǎn)生的磁力線是閉合的，對外界EMI的干擾就會小很多。在新的芯片里面修改和改進了功率，不再用金線去綁定內(nèi)核，而是用導裝的方式縮減電流板，能夠讓EMI降到最低。通過一系列工藝的優(yōu)化，可以得到一個非常好的EMI性能，基本上不需要做任何太多的優(yōu)化，都可以滿足CISPR25 EMI的標準。Silent Switcher技術(shù)的出現(xiàn)，幫客戶節(jié)省了大半年的時間。

LT8610(11)是不帶Silent Switcher技術(shù)的芯片，這個頻率是非常高的。最新一代的8614，已經(jīng)把振鈴縮減得非常小。基于這兩個方面的優(yōu)化，（+封裝工藝的優(yōu)化）可以讓這個系列的產(chǎn)品EMI做得非常低，基本上不需要去做EMI的整改都可以過。帶來另外一個好處，過去說開關(guān)電源的紋波是很大的挑戰(zhàn)，看20年以前的產(chǎn)品，紋波基本上都是50、60毫伏，現(xiàn)在整個市場上的開關(guān)電源，紋波還是要做到20、30個毫伏。但是，SilentSwitcher就帶來一個巨大的好處，在2安或者2MHz時候，紋波只有5毫伏左右。因為不光是縮減了EMI的問題，還解決了噪聲的問題，讓系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性做得更好。

在工業(yè)領域的創(chuàng)新，工業(yè)現(xiàn)場會有高壓和低壓，混合系統(tǒng)在同一個板級，如何隔離高壓和低壓？離不開開關(guān)電源，這是非常標準的隔離電源的框圖，這個原理已經(jīng)用了幾十年，比如2500伏、3000伏，靠變壓器，做輸出的反饋。這樣的電路看起來好像沒有什么問題，已經(jīng)用了幾十年，但是一個電源要做這么復雜，可靠性怎么保證？光維是會衰減的，性能不好了怎么辦？能不能通過技術(shù)把這部分東西通通拿掉？如果把這么多反饋機制都拿掉了，怎么保證輸出的穩(wěn)定性呢？這是可以解決的，ADI推了一個新的概念：一個非常好的隔離電壓控制器，一個控制器，一個變壓器，沒有反饋了，光耦也沒有了，輸出也非常簡單，一個二極管一個濾波電容。性能怎么樣？還不錯，輸出的調(diào)整率，從0毫安到400毫安，輸出即使沒有傳統(tǒng)的反饋，輸出也可以做到0.5%的精度，這是一個很大的突破，效率也達到90%以上，這在隔離電源的領域是一個突破和挑戰(zhàn)。

從工業(yè)來講，現(xiàn)在工業(yè)設計的密度和板卡的復雜程度越來越高，而且在工業(yè)設計里面，人機界面、控制、回路、軟件的可靠性、系統(tǒng)的穩(wěn)定性，花的功夫會越來越多，如何降低客戶在工業(yè)領域和板卡設計時的難度，加快產(chǎn)品設計的迭代速度，如何幫助客戶縮減電源電路板的尺寸和電路設計的復雜程度？一個復雜的系統(tǒng)對工程師來講是非常麻煩的，10年前ADI出了電源模塊比較劃時代的產(chǎn)品，今天在全世界也是非常普遍的技術(shù)，把過去非常復雜的電源系統(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。

做一個簡單的總結(jié)，在工業(yè)領域來講，這些產(chǎn)品的出現(xiàn)能夠極大地幫助客戶比較靈活的設計系統(tǒng)，在系統(tǒng)的安全性和可靠性上得到進一步提升，不僅僅是因為產(chǎn)品性能的提升，同時也是因為高度的集成化提升了系統(tǒng)的綜合可靠性和穩(wěn)定性，讓我們工業(yè)的產(chǎn)品能夠更穩(wěn)定。

2.汽車

針對雷達和激光雷達的應用，推出噪聲只有0.8微伏的LDO。其噪聲比現(xiàn)在看到的電池的噪聲還要小。正是這樣技術(shù)的推動和發(fā)展，令ADI在自動駕駛這樣的領域能夠提供更好的性能和可靠性，推動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。當然，在無人駕駛和智能工廠中，全新的Silent Switcher技術(shù)也是可以用得到的，它對EMI也是非常敏感的。

一個新的概念——PoDL。意思就是Power Over Data Line。在未來汽車里面，以太網(wǎng)是汽車網(wǎng)絡連接中的一個熱點?？梢怨?jié)省非常多的電纜施工和重量，提高可靠性，降低施工的難度。PoDL的意義就是如何通過車身的總線去傳遞所需的能源。ADI一直在推動節(jié)省電纜的數(shù)量，ADI也相信未來車身的以太網(wǎng)，PoDL有可能變成一個標準，這會是新的機會和轉(zhuǎn)折，因為這有別于傳統(tǒng)汽車的概念。

概念（啟燈式）大燈。每個燈是單獨控制的，為了解決汽車的安全性的問題。汽車在道路上行駛的時候，系統(tǒng)可以通過計算機的控制，通過總線，控制LED控制矩陣，然后把對應車位置的那個LED燈給關(guān)掉。這樣做的好處是可以繼續(xù)照亮其余部分的道路，同時我不會晃到對面來的車和人。這個技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)推向市場了，考慮的是如何讓人類能夠更安全地在未來自動駕駛和自動化程度越來越高的場合下，解決安全性的問題。

12伏和48伏混合。把一個48伏的電池組和12伏的電池組連接起來，可以雙向的去做供電。48伏發(fā)電，可以降壓給12伏的充電，可以保證整個轎車任何一個電瓶出現(xiàn)問題的時候，都可以解決系統(tǒng)的問題。很難想象開一輛車，因為48伏的系統(tǒng)沒電了，車就癱在那兒了，可以提高汽車運行的可靠性。2.5千瓦的轉(zhuǎn)換效率，能夠提供非常好的穩(wěn)定性，這個在新一代48伏的汽車里面，也是非常標準的配制，雙向的轉(zhuǎn)換。

理想二極管的橋陣列。把理想二極管的技術(shù)從單個擴展到四路，這樣可以得到非常低的功率損耗，不需要散熱片，有非常高的可靠性和效率。在汽車里面溫度是非常大的挑戰(zhàn)，因為功率降低了，溫度也降低了，重量也降低了，不需要加散熱片了。

Surge Stopper。把瞬間脈沖的干擾電源能夠把尖的部分全部消掉，使其在設定的標準范圍之內(nèi)。在汽車領域，讓系統(tǒng)更安全，當電壓超過設定值的時候，整個系統(tǒng)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(tǒng)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(guān)的，這也是ADI在汽車安全上所做的創(chuàng)新和開發(fā)。

剛才談到了，通過反饋控制、消除尖峰，ADI做了不同的探索，因為新能源汽車的出現(xiàn)，把電壓覆蓋更多的范圍，可以滿足600伏的電壓，這是很難的，但是已經(jīng)實現(xiàn)了，可以接受負壓，接反了不會燒，瞬間到600伏也不會壞掉，提升了性能應用。

3.通信

從過去的GSM到2G、3G、4G，現(xiàn)在馬上推5G了，每一次通信的迭代，不管是射頻器件還是電源器件都有ADI的產(chǎn)品?，F(xiàn)在5G的時代，還有固網(wǎng)的光模塊、衛(wèi)星、點對點的通信，構(gòu)成了整個通信的回路。在通信領域的挑戰(zhàn)就是如何提高轉(zhuǎn)換的效率。

無電感的開關(guān)電源。用電容通過4個MOS管去做電壓的變換，在2.8X2.8CM的面積上，可以輸出48伏到24伏，500W。優(yōu)點是效率非常高，可以做到99%的效率，還可以往12伏轉(zhuǎn)，97%點多的效率，這是傳統(tǒng)電源做不到的。但是有一個缺點，用電容來做能量的轉(zhuǎn)換，輸出是不可調(diào)壓的，你給我什么，我就給你二分之一的電源。好處是轉(zhuǎn)了24V的，有非常多的可選擇DRFG的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換板上所有的應用。壞處是需要穩(wěn)定電壓的時候但是沒有，怎么辦？

ADI做了新一代的產(chǎn)品7821，混合的變換器，它有什么特點呢？把一個用電容做能量傳輸?shù)碾娐泛蜆藴实慕祲弘娐氛掀饋?，變成一個混合的電路，還可以做到97%的效率。它的優(yōu)點是什么？電感可能只有標準電路電感的一半大小，因為需要解決的問題不是從48伏直接轉(zhuǎn)，而是從24伏往下轉(zhuǎn)，壓差沒有那么高了。所以用的電感的體積會小很多，效率在97%左右，在這么大的功率里面已經(jīng)算是非常好了。PC機的開關(guān)電源，到87%、89%左右就算非常好的開關(guān)電源了，該系統(tǒng)可以做到非常高的效率。

帶PAM的電源模塊，有數(shù)字接口，可以通過處理器，當一個通信系統(tǒng)意外死機的時候，里面有黑匣子一樣的設備可以把死機前一瞬間的電源每一路的工作狀態(tài)記錄下來，電壓、電流、溫度等等，方便通信系統(tǒng)在恢復時對系統(tǒng)做分析，甚至可以支持遠程調(diào)試和遠程監(jiān)控。

理想二極管，在通信里面免不得要做熱插拔，過去做插拔的時候，因為通信非常重要，通信的背板，48伏的系統(tǒng)往往會用兩個電源，A電源和B電源，因為要做備份，避免掉鏈。兩個電源的合路怎么解決？兩極管在熱插拔的時候，把理想二極管的器件整合在一起，集合了理想二極管的優(yōu)點，非常低的壓差，非常高的效率，支撐熱插拔的功能，能夠讓通信系統(tǒng)獲得比以前更好的穩(wěn)定性。

剛才說到電源模塊，也提到PSM，就是帶數(shù)字接口的電源管理系統(tǒng)，可以像飛機的黑匣子一樣記錄每一路電源的狀態(tài)，電壓，電流，溫度等等，甚至可以控制輸出的電壓。所以在通信系統(tǒng)里面，PSM的功能過去不重視，但是近幾年越來越重視，在一個通信系統(tǒng)里面，電路非常多，通常一個大的板卡里面可能有十幾路的電源。當系統(tǒng)不穩(wěn)定的時候，怎么知道是哪路出問題呢？PSM就是很好的解決方案，可以對每一路進行監(jiān)控。另外，因為通信板卡的工作環(huán)境、穩(wěn)定性都不一樣，通信系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)是不一飲的，所以通信板卡在出廠的時候往往會做很多嚴酷的環(huán)境測試，在通信板卡里有非常重要的測試，就是把每一路電源的電壓同時上調(diào)和下調(diào)5%，或者是10%，如果用到PSM芯片，在電腦上給一個指令，可以把所有電源同時上調(diào)和下調(diào)，看整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。大的通信公司，現(xiàn)在是越來越普遍和常見了，因為可以極大的提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。也可以理解為當系統(tǒng)在低符合的時候，可以通過系統(tǒng)把電壓降下來，可以自動變頻、降低能源，電壓是可以調(diào)整的，PSM的出現(xiàn)可以讓系統(tǒng)非常容易的實現(xiàn)這樣的功能。所以這里面有非常多的PSM的優(yōu)點，不管是測量，輸出的調(diào)整，都是PSM非常重要的優(yōu)點，可以對每路做控制，都是可以監(jiān)控的。所以PSM在通信系統(tǒng)里面，應用會越來越普遍。

POE，Power over Ethernet，電源通過網(wǎng)線去傳輸。POE既可以傳數(shù)據(jù)，也可以傳電源。所以POE在通信領域的應用越來越廣。ADI的LTPoE++，可以提供90瓦，通過網(wǎng)線里面的四對雙角線，能夠把功率傳輸出去，非常完整的高功率的方案。90瓦是不是到頭了？也不是，功能越來越多，90瓦也不見得夠。國際標準剛剛超越25.5瓦，邁向60、70瓦的時候，ADI已經(jīng)出了150瓦的方案。最大的好處就是對于通信的應用和布局，可以提供高達150瓦的功率，容量越大，需要的功率越大，150瓦可以提供非常完美的解決方案，這也是ADI在通信上強有力的技術(shù)平臺。

4.能源

下面是能源，能源的確很重要，國家電網(wǎng)、智能電網(wǎng)，包括電動汽車，都離不開能源的傳輸，因為沒有能源怎么充電呢？做智能電網(wǎng)相關(guān)的配套服務，怎么樣在可穿戴設備上產(chǎn)生能量的采集和收集，優(yōu)化能源的轉(zhuǎn)化和儲備，對電源來講是必須要去面對的。ADI在FCI上有非常完整的解決方案，從模擬鏈路、信號采集到供電，現(xiàn)在用得最多的就是太陽能供電。每隔一段距離要裝一個FCI，給它供電非常重要，太陽能電池其實是有要求的，怎樣實現(xiàn)在高壓電塔上太陽能的安全和傳輸？這是非常重要的，ADI有專門領域的器件，太陽能可以對電池充電，并且?guī)PPT，在同樣光照情況下怎么獲得最大太陽能的能量？通過這樣的器件，能夠把太陽光轉(zhuǎn)換效率，拿到最大的功率點，轉(zhuǎn)換效率會比較高，還可以給系統(tǒng)供電，這是非常好的方案。

與此同時，在電力供應里面，很多系統(tǒng)是不能斷電的，一定會用到備份電源，現(xiàn)在是用超級電容，但是超級電容的能量是有限的，如何對能量做存儲和管理？ADI也推出了一系列器件，比如LTC3350是對四個法拉電容做監(jiān)控，不僅對電容做平衡，充放電管理，還補充電容的內(nèi)阻，甚至當電容不平衡、容量有變化的時候，自動對所有電容做能量的均衡，這樣的器件在供電和安全性、后備電源上，都是非常好的應用。LTC4041是兩串的，實現(xiàn)比較好的均衡控制，提升安全性。這種備份電路對整個系統(tǒng)提供了不同能量的來源，可以讓系統(tǒng)維持穩(wěn)定的工作，在整個能源領域應用得越來越廣。還有鋰電池的管理芯片，ADI的產(chǎn)品很全，需要很高可靠性和快速充放電的時候，其實超級電容會比較好。

能量的采集，F(xiàn)CI用的是太陽能。在穿戴式設備，類似計步器這樣的應用上，充電是一個問題，ADI在這個領域做一個突破，能不能把振動、溫差、光、磁場變成我們需要的能源？ADI推出了一系列的產(chǎn)品。舉個例LTC3108，是溫差發(fā)電的控制轉(zhuǎn)換器件，10伏的溫差可以產(chǎn)生60微安的電能，但它所帶來的溫差，傳統(tǒng)開關(guān)電源沒有辦法轉(zhuǎn)換成3.3伏，ADI的器件能夠做到。LTC3588是振動換能，發(fā)生抖動的時候，最典型的應用是在振動片上，0.25G，40赫茲振動，會產(chǎn)生250微安的電能，我們希望用這樣的概念和思路，讓傳感器、物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點，能夠?qū)崿F(xiàn)終生免維護，因為在很多場景下是沒有辦法發(fā)電的。同樣要解決的問題，就是如何實現(xiàn)低電壓的轉(zhuǎn)換，這是一個挑戰(zhàn)。我們也做了一些探索，仿照機械手表，ADI做了一些探索，做了環(huán)形的結(jié)構(gòu)，里面有磁場，通過手動的振動，能夠產(chǎn)生能量，為這個設備所使用，ADI做了非常多的探索。

設計工具。電源看起來沒有那么多東西，其實電源也是蠻復雜的，亦需要很多工程設計。所以ADI提供了LTpowerCAD，可以實現(xiàn)基本的環(huán)路穩(wěn)定性的測試，然后可以導入LTspice做系統(tǒng)的仿真，這兩個系統(tǒng)都是完全免費的。還有是LTpowerPlay，這是一個開發(fā)工具，也是免費的開發(fā)工具，針對PSM。ADIsimPE，這兩個都是仿真的工具，對電路做仿真，對整個電源的構(gòu)架、系統(tǒng)，還有環(huán)路、穩(wěn)定性、效率、損耗，都可以做仿真。這些所有工具在ADI的官網(wǎng)上都可以免費下載。

后續(xù)教育與電子運動會

楊教授說，高校老師經(jīng)常被罵。因為學生一畢業(yè)進入到企業(yè)，什么都不會。企業(yè)就會懷疑這些高教老師到底教了什么？算一筆賬就清楚了，與電源相關(guān)的課程是電力電子，其實電源、弱電、強電、電氣學，都會用到，但是真正學過電源的就是電力電子這門課，只有48學時，相當于四年學電源只學了100個小時。在一個行業(yè)真的要花1萬個小時以上，否則真的說不出話來。但是用一個企業(yè)招人的標準，可能需要500到1000個小時，就是有工作經(jīng)驗的，來了就能干，要求學100個小時的學生什么都會，怎么可能？所以不要問我們教了什么，我們就是種個種子，沒有時間好好生根發(fā)芽，楊教授說到。

工程師的成長第一步就是自學，其實依賴于社會，就是買書，看視頻等等，包括楊教授寫的《新概念模擬電路》這些書。很快楊教授也要投入做視頻，就是給廣大的工程師，包括一些青年教師，給他們提供更好的素材。第二方面的后續(xù)教育來自于大企業(yè)，沒有這些后續(xù)教育，工程師到了三十多歲，仍然像剛畢業(yè)一樣什么都不會的話，那么后續(xù)教育真是失敗了。

楊教授還提出了一個概念——“電子運動會”。它也是后續(xù)教育的一部分。電子運動會是一個電子類的競賽模式，它跟現(xiàn)在大家都知道的傳統(tǒng)競賽、電子競賽，或挑戰(zhàn)杯這些都不一樣。傳統(tǒng)競賽有兩類，一類是開放式的，就是發(fā)布一個主題，收集作品。第二類，比如大學生設計競賽，就是三四天時間，該交卷的時候交作品。而這種電子運動會的題目是開放的，常年不變，評測是自動的?？傮w來講，運動會的公信力相對來說還是比較好的，觀眾就能看出來。電子運動會就是這樣一個競賽形式，從不會露題，評委是機器。