Power by Linear应对下一步挑战

Tony Armstrong ADI公司电源产品营销总监

今天，我们与Tony Armstrong讨论ADI公司如何应对电源领域的下一步挑战。Tony Armstrong是ADI公司Power by Linear™产品部门的产品营销总监。他负责电源转换和管理产品从上市到停产的所有事务。

去年，ADI公司并购了凌力尔特公司。结果是否像公司所声称的那样“成为高性能模拟行业领先企业”？

不知你是否记得，2017年3月ADI公司正式接管凌力尔特公司时，Vincent Roche表示：“ADI公司和凌力尔特公司的合并将半导体行业最强的两个业务公司和技术公司联合起来。我们对工程有着卓越的共同追求，将高度互补的行业领先产品进行组合，有利于解决客户在真实世界和数字世界交融时面临的最难、最复杂的挑战。我们为工业、自动化和通讯基础设施的客户创设一个无可比拟的创新和支持伙伴。此次收购对我们的客户、员工和行业意义深远，我对此感到非常激动。”尽管自收购以来只有一年多时间，我们相信我们已经成为高性能模拟行业领先企业。

关于电源电子产品，你们的产品系列覆盖了从电池管理和能量收集到功率控制和μModule®稳压器的广泛应用。

你认为哪些细分市场现在最活跃，预计未来哪些细分市场会有重大增长？

ADI Power by Linear μModule产品是完整的系统化封装电源解决方案，可最大限度地缩短设计时间，并解决电路板空间、散热和密度等最常见问题。我们的µModule产品是完整的电源管理解决方案，在紧凑型表贴BGA或LGA封装内集成DC-DC控制器、功率晶体管、输入和输出电容、补偿元件和电感。利用µModule产品进行设计可以将完成设计过程所需的时间大幅减少多达50%，具体取决于设计的复杂程度。μModule稳压器系列将元件选型、优化和布局等设计负担从设计人员转移到器件上，可缩短整体设计时间，减少系统故障，最终加快产品上市时间。与此同时，开关模式电源设计专家在全球范围内呈减少趋势，而产品上市时间压力在加大。简单且完整的解决方案有很多好处，适合需要成品电源保证首次就能正常工作的制造商。

PbL的µModule稳压器解决方案将分立式电源、信号链和隔离设计中常用的关键元件集成在紧凑的IC式外形尺寸中。在我们严格的测试和高可靠性流程的支持下，µModule产品系列简化了功率转换的设计和布局。

µModule系列产品涵盖了广泛的应用，包括终端负载稳压器、电池充电器、LED驱动器、电源系统管理（PMBus数字管理电源）和隔离式转换器。作为高集成度解决方案且每个器件都提供PCB Gerber文件，µModule电源产品可在满足时间和空间限制的同时提供高效率、高可靠性，某些产品还提供符合EN 55022 B类标准的低EMI解决方案。

随着设计资源因为系统复杂性的提高和设计周期的缩短而变得紧张，关注重点落在了系统关键知识产权的开发上。这常常意味着电源被放到一边，直到开发周期的后期才被顾及。由于时间很短，而且专业电源设计资源可能有限，要开发出尺寸尽可能小的高效率解决方案是很有压力的。

µModule稳压器为此提供了理想的答案。此概念内部复杂，但外部简单——既有开关稳压器的效率，又有线性稳压器的易设计性。认真负责的设计、PCB布局和元件选择对于开关稳压器设计非常重要，很多经验丰富的设计人员在职业生涯的早期闻到了电路板燃烧的独特香味。当时间短或电源设计经验不足时，现成的µModule稳压器可节省时间并降低项目风险。基于这里所说的所有特性和优点，很容易明白为何μModule稳压器已成为我们发展最快的产品类别之一。

是否有某些细分市场和地区显示出对电源电子产品的强劲需求？

目前，几乎所有细分市场和地理区域都表现出对电源电子产品有很大需求。主要推动因素包括LTE 4G基础设施建设、汽车电气化以及对数据永不满足的需求，这些需求推动业界建设更多数据中心并提高吞吐量。

举个例子，我们来看车辆电气化。新提出的汽车标准LV 148将二级48 V总线与现有12 V系统合而为一。48 V电源轨包括一个集成起动发电机(ISG)或皮带起动发电机、48 V锂离子电池以及一个双向DC-DC转换器，可从48 V和12 V电池组合提供高达10 kW的能量。该技术适用于传统内燃机汽车、混合动力汽车和轻度混合动力汽车，可帮助汽车制造商满足日益严格的二氧化碳排放目标。

在此新标准中，12 V总线将继续为点火、照明、娱乐和音响系统供电。48 V总线将为主动式底盘系统、空调压缩机、可调悬架和电动增压器/涡轮增压器供电，并且还将支持再生制动。增加的48 V总线预计很快就会出现在众多量产型号上，它还能支持起动发动机，使起停操作更加顺畅。此外，较高的电压意味着需要较小的电缆横截面，从而可以减小电缆尺寸和重量。

当今高端车辆的布线总长可能超过4千米。车辆将变得更像个人电脑，为各种即插即用设备创造了机会。平均而言，上下班的人每天有9%的时间是在汽车中度过。因此，将多媒体和远程信息处理引入车辆便有机会提高生产率，并提供更多娱乐。48 V电池系统很快就会到来。据一些汽车制造商称，基于48 V的电气系统可使内燃机车辆的燃油经济性提高10%至15%，从而减少二氧化碳排放。

此外，未来使用48 V/12 V双系统的车辆将允许工程师集成独立于发动机负荷运行的电动助推器技术，帮助提高加速性能。早已处于高级发展阶段的压缩机位于感应系统和中间冷却器之间，使用48 V电压旋转涡轮机。

据市场专家称，电源模块在电源电子领域中增长率最高。你同意吗？

是的，电源模块目前正处于高增长率阶段。其原因已在回答第2个问题时做过讨论并阐明。

你对SiC、GaN、IEGT和宽带隙等新技术持何立场？它们在不久的将来将会如何影响你们的电源电子产品？

很明显，SiC和GaN技术将不断发展并成为主流，未来具有巨大的增长潜力。关于这些产品领域，我们无法具体介绍我们所做的工作，只能说我们正在密切关注这些技术及其市场的增长潜力如何发展。如果我们知道我们能为某个领域提供强大的产品解决方案，我们将为此开发和设计高性能解决方案。

你们的首席执行官Vincent T. Roche最近提到，“5G对ADI公司是巨大机遇”。你们的电源电子产品如何参与其中？

5G要比4G快上几百倍。理论下载速度达到10 Gbps。可靠性显著提高，且延迟大大减少。但我们真正关注的是5G的兴起及其如何影响我们的生活。想象一下：几秒内就能下载完一部4K分辨率的影片；虚拟现实与实际现实完全相同；

此外，想象一下500亿台设备始终开启、始终连接的世界——所有设备都在运行，旨在实现更方便的通勤、更智能的家庭、更健康的身体、更真实的娱乐环境以及更安全的世界。这就是我们的5G未来。最可喜的是，目前正在设计和测试5G，我们离这样的未来又更近了一步。美国国家仪器公司(NI)和ADI公司携手开发5G——实现超越一切可能的创新和合作伙伴关系。美国国家仪器公司为工程师和科学家提供他们当今所需的创新工具，从而创建定义未来的开创性解决方案。用于5G研发的NI设计和测试仪器，更是此承诺的另一种表现。

例如，美国国家仪器公司的第二代矢量信号收发器(VST)系列产品。RF VST在单个双槽PXI模块中集成了多种仪器，包括RF信号发生器、RF信号分析仪和用户可编程FPGA。类似地，基带VST在双槽模块中集成了基带IQ信号发生器、基带IQ数字化仪和用户可编程FPGA。两种仪器采用独特的设计，工程师可通过加快测量并降低固定设备成本来降低测试成本。

借助这种性能和重新编程能力，工程师可采用单个集成解决方案为多个蜂窝标准（3G、4G、LTE、5G以及wi-和Bluetooth®）开发测试和表征程序。由于第二代VST可通过软件快速适应每个新标准，因此它可以明显加快5G原型制作和测试开发工作。

所得效率和性能改善可减少测试时间并降低成本，同时加快最先进设计的面市速度。该产品在全球众多大学和企业已成功实施，其中美国国家仪器公司的可编程仪器当前支持在大规模MIMO、毫米波、通道声音和波形开发中实现5G NR（新型无线电）的原型制作。

且随着5G继续发展，第二代VST的性能和灵活性使其能够适应不断变化的标准，作为适应未来发展的可用测试仪应对未来严苛的5G挑战。

ADI公司提供100多种元件，有助于大幅提升第二代VST性能并减小其尺寸。但是与这100种优化解决方案相比，ADI与美国国家仪器公司之间的深入合作同样重要。通过这种合作伙伴关系，ADI和NI可能探讨第二代VST如何以行业所需的性能水平工作——同时ADI提供定制器件以满足NI的确切规格要求。NI和ADI的器件均以迭代的方式进行性能测试和优化，向NI提供与第二代VST集成的理想解决方案，同时洞察5G的性能需求。

你们在再生能源、电力基础设施和电池供电便携式设备等市场中的机会如何？

PbL制造全系列高性能电池充电器IC，支持所有可充电化学电池，包括锂离子、铅酸和镍基电池，各类电池供电的便携式产品均可使用。这些电池充电器IC采用线性或开关拓扑结构，在运行时完全自主，或者配合微控制器使用。充电电流最小10 mA，最大4 A，很容易实现。其他值得注意的特性包括电池预处理、热调节、NTC接口以及具有SMBus或I2C接口的双智能电池系统管理。这为汽车电池的维护与支持提供了一种很好的选择，如果主电池断开且需要通过无线系统进行紧急呼叫的话。

我们感兴趣的另一个关键增长市场是绿色技术领域。任何针对节能或能量收集的产品都将迎来增长机会，并且不受当前市场情况影响。能源成本和环境问题，以及延长移动设备续航时间的需求，已导致广泛应用十分重视功耗优化。我们的节能产品能够提高电源转换效率、降低功耗并延长电池寿命。我们的LED驱动器支持新一代低功耗照明，适合从汽车、医疗仪器到笔记本电脑、办公室照明的各种应用。我们的高效模拟解决方案在发展创新清洁技术市场（如太阳能和风能系统）方面将发挥重要作用。

你们为寻求电源电子最佳解决方案的设计工程师提供什么样的帮助？ADI公司WiKi怎么样？

随着我们客户的设计资源因为系统复杂性的提高和设计周期的缩短而变得紧张，其关注重点落在了系统关键知识产权的开发上。这常常意味着电源被放到一边，直到开发周期的后期才被顾及。由于时间很短，而且专业电源设计资源可能有限，要开发出尺寸尽可能小的高效率解决方案是很有压力的。

对于客户的这种电源需求，ADI公司PbL支持团队是非常有用的外援。我们不仅提供现成的且经过验证的解决方案，我们还有应用工程师可以根据需要为客户制作完整的电源树。除此之外，客户还可以从我们的网站免费获得很多软件设计工具。以下是一些具体信息：

* LTpowerPlay®是一个强大的开发环境，支持ADI公司的电源系统管理产品，包括PMBus电源系统管理器和集成PSM的DC-DC电源转换器。该软件支持许多不同的任务，包括离线模式（没有硬件）以便构建可在日后保存和重新加载的多芯片配置文件。

* LTpowerCAD®设计工具是一款完整的电源设计工具程序，可以大大简化电源设计任务，通过ADI公司的μModule和单芯片DC-DC稳压器产品为特定于用户应用的元件值和性能估计提供建议。该程序在整个设计过程中为用户提供指导，从而减少设计工作并加快设计时间。

* ADIsimPE由SIMetrix/SIMPLIS驱动，是针对模拟和混合信号电路设计和开发而优化的电路仿真套件。SIMetrix模式适合用来仿真通用非开关电路。它完全兼容Pspice®，适用于工业标准SPICE模型。SIMPLIS（仿真分段线性系统）模式可仿真开关电路的工作情况，相比标准SPICE极大地改善了稳定性、速度和精度。它尤为适合开关电源、PLL和ADC/DAC应用。

* ADIsimPower™选择器根据客户的特定应用要求，比较超过300个电源管理器件和超过10种不同拓扑架构的解决方案。每个解决方案都考虑了IC、外部器件和工作条件，以匹配期望性能。

Tony，感谢你发表这些见解。似乎贵公司已准备好应对该行业所有领域的下一步挑战。

作者简介

Tony Armstrong是ADI公司Power by Linear产品部门的产品营销总监。他负责电源转换和管理产品从上市到停产的所有事务。加入ADI之前，Tony在Linear Technology、Siliconix Inc.、Semtech Corp.、Fairchild Semiconductors和Intel担任过营销、销售和运营方面的不同职位。他毕业于英格兰曼彻斯特大学，获得应用数学（荣誉）学士学位。联系方式： anthony.armstrong@analog.com 。