从市场角度一窥POWER BY LINEAR未来技术走向

作者:单祥茹  来源:中国电子商情

发布时间:2018-09-10

去年3月份ADI完成了与LINEAR的合并，并随之推出了“POWER BY LINEAR”子品牌。这次合并让ADI的电源产品种类达到一万种之多。而小尺寸、高能效、超低EMI，则是这些产品最醒目的标签。不久前，ADI电源产品中国区市场总监梁再信则从应用角度为我们解读了ADI在电源技术上的创新成果。

梁再信表示：“随着区块链、比特币、自动驾驶、5G通信、工业4.0，以及医疗和消费类电子这些快速轮换的市场热点的出现，每个高科技公司都会发力、花时间去研究和追逐这些热点，以便在新兴领域中去拓展自己的版图。从技术平台看，ADI与LINEAR的合并，双方在工业、通信和汽车上的产品，具有高度的一致性。未来的技术创新也会围绕这些市场热点展开。”

工业领域的电源技术创新
工业在ADI整个市场版图中具有举足轻重地位，超过40%的电源业务来自工业领域。从工业4.0真正的本质和基础来讲，人们考虑更多的应是如何提供实时的控制，软件可配制的I/O，以及所有这些设备的可靠性、安全性等。为此，ADI的电源产品主要从灵活度、效率、安全性和可靠性等几个方面进行创新。

理想二极管（Ideal Diode）：在工业系统设计上有几个关键点也是技术难点必须加以考虑，以电机驱动为例，一是在高压和低压侧需要一个隔离电源，确保系统的安全性。二是在输入端要保证低噪声，以提高整个系统的稳定性。三是低功耗。隔离电源中采用普通二极管有很多弊端，在散热和工作效率上都存在较大问题。“我们推出的理想二极管，通过对MOS管的控制，使得系统的压差得到极大缩减。由于MOS管的导通电阻很低，还能大幅度系统降低功耗。不仅解决了系统的散热问题，同时具有极高的系统可靠性。” 梁再信说。LTC4357、LTC4415就是拥有理想二极管的电机驱动产品，他们具有很低的功耗，反向漏电流小于1微安。

热沉开关（Silent Switcher）技术：在工业领域，EMI是绕不开的问题。系统死机的原因有很多种，其中电磁兼容的干扰就是重要原因之一，而电源EMI又是最难抑制的。工业、汽车领域的设计人员为了通过EMI测试，往往要经过几个月甚至半年以上的时间进行整改。据梁再信介绍，ADI在传统电源上做了一系列的创新和探索，其中的一个重要产品——Silent Switcher，就是从工程物理的角度实现了突破和创新。一是改进了现有的封装工艺，用Bonding（倒装）工艺取代传统的金线，通过一系列工艺的优化，如图1，可将EMI降到最低。据悉，在中国市场，机器人、工业控制甚至在汽车领域，大部分客户非常关注这项技术。二是解决了因寄生电感和电容互感产生的振铃（Switch Ringing）问题，而振铃所产生的传导辐射或电磁干扰（EMI）将会引发邻近的IC工作异常。

LT8614是ADI最新一代的热沉开关电源转换器，基于振和封装工艺这两个方面的优化，该系列产品的EMI均可以做到非常低，基本上不再需要EMI整改。此外，Silent Switcher还有另一个巨大的优势，相比传统开关电源拥有50、60毫伏的纹波，在2A@2MHz时的纹波只有5毫伏左右，解决了噪声问题。

图1  通过工艺和技术创新，Silent Switcher技术可有效解决电源模块的EMI问题

宽电压隔离电源：20V～540V的输入电压，基本覆盖了所有在工业应用，这是ADI面向工业应用推出的具有划时代意义的产品，大幅降低了工业板卡的设计难度。LTM4668的特点是高度集成，尺寸只有6.25mmX6.25mm X2.1mm。还可以把不同的输出并联在一起，以便得到不同电流的组合。这种可灵活组合的好处非常明显，一是对广大工业客户和板卡设计者而言，无需准备多个类型的器件。二是从器件采购看，简化了物料采购清单，生产过程也更加简单。

针对工业领域常用的光耦隔离，ADI也有着独特的创新，LT8301产品只用一个简单的器件就可以取代此前需10个器件才能完成的隔离任务，系统的综合可靠性和稳定性大幅度提升，这也是ADI在工业领域推动技术进步的一个创新。另外，梁再信提出，将电源模块、变压器、MOS管、芯片封装在一起的隔离电源模块也是ADI正在进行的另外一种尝试，也是公司在工业领域不断推动的一个新的产品方向。

汽车领域的电源技术创新
在自动驾驶领域，最重要的一个关健词就是安全。无人驾驶技术、高级驾驶辅助系统中有很多核心的关键技术，比如激光雷达、普通雷达、相关的测量测控单元都是围绕行车安全这一主题配备的。POWER BY LINEAR又是如何支持这个领域的发展呢？梁再信表示：“因为雷达和激光雷达所要探索的精度、性能和稳定性非常重要。所以我们有针对性低推出几款具有业界最低噪声的电源产品——LT3042、LT3045，噪声只有0.8微伏。一般的开关电源噪声约为20～30毫伏。”

超低噪声LDO产品：LT3042、LT3045这两款LDO产品具有超低噪声和超高PSRR（电源抑制比）特性，非常适于在自动驾驶中起到重要作用的77/79GHz雷达应用。上述LDO比现在的电池噪声还要小，正是由于这样技术的推动和发展，令我们在自动驾驶领域可以拥有更好的性能和可靠性。

PoDL（Power Over Data Line）技术：汽车以太网将是未来的一个热点，通过数据线传输数据和电源信号有效降低了电缆的使用数量，大幅减轻整车的重量。梁再信表示，PoDL有望成为汽车业的一项新标准，这是一个新的市场机会，ADI也在积极推动该项技术的落实。

图2  ADI正在积极推动PoDL技术的落实

在自动驾驶领域，ADI还有一项非常独特的LED前大灯技术。LED前大灯中的每个灯珠可单独控制。系统通过微处理器控制，经由总线控制LED控制矩阵，把对应位置的LED灯关掉，从而不会晃到对面来的车和人。此举最大的考量是如何让人类能够更安全地在未来自动驾驶和自动化程度越来越高的场合下解决安全性的问题。现在，ADI正在准备把该技术推向市场。

电池能量管理技术：现在正处于从传统汽车到新能源汽车的交替时期，在汽车行业的变迁中，功率管理、汽车电源将发挥重要作用。一方面，在电动汽车中，需要电源管理系统（BMS）对电池进行均衡管理。另一方面，随着汽车中电子产品用量的增多，12V电瓶负载显然力不从心，业界开始呼吁尽快使用48V电瓶，相当于把4个12V电瓶串起来。梁再信表示，ADI在这些方面已经做了技术储备和探索。比如，用于电池均衡的LTC3300、LT8584产品，以及可用于48V/12V双电瓶系统的LTC3871等。

通信领域的电源技术创新
在通信领域尤其是5G通信有几大挑战，首先是需要非常高的功率密度，其次是电源效率的提升面临瓶颈，再就是高可靠性需求。

在电源模块中，电感上的电流损耗较大，如果降低电感值，MOSFET上的损耗就会增加，因此，电源的转换效率很难突破94%或95%。“我们也做了很多尝试，过去两年开展了非常多的电源设计。比如与重要的矿机厂合作，把矿机的电源效率从94%提高到97.5%。另外，矿机为了提高效率以实现更大的挖矿能力，每一个芯片的工作电压越低越好。现在，ADI已经可以把内核压降从过去的0.8V降到0.6V甚至0.5V左右，基准电压也降低到0.7V以下。现在我们最新的技术可以做到0.42V的输出电压，这也是ADI的技术特长。”梁再信说。

ADI将“电容+电感”的方法用于电源产品开发中，不仅效率达到97%，输出电压也能够低至0.42V，具有更大的输出灵活性。此外，ADI还拥有非常适用于通信设备和服务器应用的具有电源系统管理（PSM）功能的高电流电源模块，这种电源模块能够记录每路电源的状态，以便在宕机重启时保持原有工作状态。

PoE（Power over Ethernet），既可以在网线上传输数据，也能够把电源传递到用户设备上。这个优势使得POE在通信领域的应用也越来越广。现在，ADI公司的90W高功率方案LTPoE++已经成功应用到小基站上。

图3  在小基站中获得广泛应用的PoE产品

除了在电源技术上不断保持创新，为了增加产品的易用性，ADI在电源设计工具上也做了很多准备，比如LTpowerCAD，可以实现基本的环路稳定性测试，然后导入LTspice做系统仿真，这些系统全部是免费的。

电源是一切的基础，电源的品质和可靠性对系统至关重要。然而，电源产品的技术创新难度颇大，无论是创建一个新的拓扑结构，还是在材料和工艺上实现更大创新，都不是一件容易的事。ADI在器件的可靠性、转换效率、低功耗上，均做了大胆创新，根据他们的产品发展路线图，接下来又将有一大批具有前瞻性技术创新的产品问世。