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          全球第二大的電源芯片供應商:ADI的創新之路

          來源:半導體行業觀察網,謝謝。
                 2017年3月宣告正式收購Linear(以下簡稱LTC)之后,ADI成為模擬芯片世界一個地位更穩固的領先者。

          據該公司電源系統工程總監梁再信(以下簡稱Lorry)介紹,在收購發生之前,ADI有2萬多個器件,LTC有2.3萬多個器件,雙方80%的市場都是集中在工業、通信和汽車。收購完成之后的新ADI則擁有四萬多個器件,其中電源器件共有18個種類,合計也超過了一萬個,這就讓他們一躍成為全球第二的電源產品供應商。

          ADI電源系統工程總監梁再信

          面對快速發展的工業4.0、汽車和通信市場,ADI將會從減少芯片尺寸和體積、提高效率和降低EMI三個方面入手開發電源芯片產品,滿足上述市場多樣化的需求。

          ADI從三個方向入手優化電源產品

          首先在工業方面。Lorry表示,最近幾年,中國大陸政府無論是在晶圓廠建設、晶圓設備的投入還是正在全力推進的工業4.0建設,都對設備提出了如緊湊、散熱和效率等的需求,這就給相關的電源模塊供應商帶來了更大考驗。按照Lorry的說法,ADI在電源模塊方面已經有了十年的發展,已經具備了非常完整的產品線,這就讓他們可以擁有足夠的經驗去幫助客戶去完成設計。如Silent Switcher,就是ADI推出的一個突破性的創新設計。

          在傳統的工業產品電源設計中,基本上都有格力電源、理想二極管和低噪聲電源等器件,且都是單電源回路。這些設計在碰到EMI等問題的時候,大都采用四層板或者六層板的設計,或者加隔離、屏蔽等方式解決。但ADI獨創的Silent Switcher則可以讓開發者在兩層板的設計中,輕松解決EMI干擾問題。

          “這個產品EMI水平之所以能做到這么低,與我們不同于傳統的兩個反向電流環設計有關”,Lorry告訴半導體行業觀察記者。

          ADI獨創的Silent Switcher設計

          ADI面向工業應用方面的隔離,還推出了一系列新型的隔離電源產品,極大簡化了過去的設計。Lorry指出,ADI新的隔離方案只有一個變壓器,輸出就是二極管和濾波電容,不需要其他的反饋。這些細節上的創新可以把效率做得很高,輸出穩定性做得非常好。

          ADI簡化隔離電源設計方案

          來到汽車方面,ADI也有不少的研究。

          例如在2016年,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,但ADI的LT3045在同樣電流下只有0.8μV,1M以下PSRR值都在78個dB以上。這就使得這種產品能夠在給Lidar和Radar供電的時候,降低系統噪音。這些電源給汽車的雷達和光達供電,可以提升整個系統的安全性,保證駕駛安全。

          ADI創新性的電源產品

          Lorry告訴記者,擁有優越性能的Silent Switcher同樣受到汽車Tier 1和車廠的高度認可。他表示,對于汽車領域里的電源,未來需要考慮的重要問題就是降低EMI。這里說的干擾不但是來自自己的車本身,對外的輻射干擾和別人對我的干擾,都是需要考慮的問題,而Silent Switcher則能完美解決這些問題。

          除了Silent Switcher外,ADI還針對汽車行業的新趨勢,推出了Power Over Data Line(以下簡稱PoDL)。

          近年來,隨著車聯網概念的火熱,汽車引進以太網已經成為了一個強烈需求。但汽車本身的線纜已經很多,如果再引入太多的線纜,可能會使得汽車更加重,更重要的是可能會增加設計難度。ADI推出的PoDL就是為了解決這些問題而生的。它能通過數據線供電,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。

          PoDL簡介

          其他如BMS管理、混動汽車48V和12V系統的平衡和轉換、傳統汽車的電流轉換、汽車保護等方面,ADI都有相關的方案進行支持。

          ADI針對汽車電子的一些創新需求

          最后在通信方面,ADI也有很深的投入。

          在現代社會中,通信系統非常重要,其帶來的電源方面的問題也日益凸顯。尤其是在5G到來之后,更多的基站的投入,使得電源問題更不容忽視。ADI在面向通信的無線、有線和光通信這三個方面也有不少的建樹。

          無線方面,ADI有POE的方案,讓客戶通過傳輸數據的網線給電源供電,能節省客戶的設計和成本,現在他們最新的POE可以支持150W。換句話說,那就是普通的小基站基本上一根網線過去數據和電源都搞定。這種POE供電加上模塊設計,可以讓基站電源的設計更簡化。

          ADI的POE產品

          在通信板卡的高密度電源方面,ADI更是進步明顯。Lorry以FPGA的0.8V內核電壓、100A的輸出電流的項目為例,給我們講述了他們這幾年在這個類別產品上的演變:

          2010年,客戶需要使用12片的LTM4601才可以做到100安培;到了2012年,他們推出了LTM4620,4片就可以達到100安培;緊接其后推出的LTM4630則需要3片,到了LTM4650的時候,2個芯片就可以做到100安培。最近,ADI更是發布了新一代的LTM4700,只用一片這個拇指大小的產品就能做到100安培。Lorry告訴半導體行業觀察記者,這些年能取得這樣的進展,是一個了不起的成就。

          ADI電源模塊的演變

          在電源上能取得這樣的成績,與ADI在工藝上的創新密不可分。

          有線方面,ADI在針對電源轉換效率、熱插拔等方面,也做了不少的嘗試。例如在通信背板上,從48V往下轉時,在實際操作和轉換效率上,面臨很多挑戰。針對這個市場,ADI推出了一款固定比例高電壓高功率開關電容器LTC7820。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。

          Lorry表示,這個器件的出現,是業界的一個創新,它能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。這就讓整個設計更簡化、更容易,系統穩定性更好。

          ADI 的LTC 7820方案

          在光通信方面,ADI推出了小至6.25mm×6.25mm×1.8mm的電源模塊方案,展望未來他們會做因應這個市場的發展,推更小尺寸的方案。

          ADI的能量收集方案

          另外,ADI還有面向電網的監控監測系統、包括振動發電和溫差發電在內的能量收集方案,助力整個汽車、工業、通信乃至消費電子市場發展。為了更好地支持ADI在中國的發展,他們針對國內市場推出了很多免費工具:如可以做整個電路的規劃以及做運算的LTPowerCAD;可以導入生成數據做進一步的仿真的工具LTspice;針對通信設備上需要電源管理做PSM,做系統的板級電源管理的需求,ADI有開發工具LTpowerPlay;還有一個針對ADI傳統電源的仿真工具ADIsimPE,這4個軟件都可以在ADI官網免費下載使用,幫助客戶簡化設計。

          Lorry也表示,依賴于他們對創新、卓越技術、品質和可靠性的支持,ADI必將成為中國電源產品、科技發展創新的重要推動力。

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