Power by Linear 應對下一步挑戰(zhàn)

Tony Armstrong ADI公司電源產(chǎn)品營銷總監(jiān)

今天，我們與Tony Armstrong討論ADI公司如何應對電源領(lǐng)域的下一步挑戰(zhàn)。Tony Armstrong是ADI公司Power by Linear?產(chǎn)品部門的產(chǎn)品營銷總監(jiān)。他負責電源轉(zhuǎn)換和管理產(chǎn)品從上市到停產(chǎn)的所有事務(wù)。

去年，ADI公司并購了凌力爾特公司。結(jié)果是否像公司所聲稱的那樣“成為高性能模擬行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)”？

不知你是否記得，2017年3月ADI公司正式接管凌力爾特公司時，Vincent Roche表示：“ADI公司和凌力爾特公司的合并將半導體行業(yè)最強的兩個業(yè)務(wù)公司和技術(shù)公司聯(lián)合起來。我們對工程有著卓越的共同追求，將高度互補的行業(yè)領(lǐng)先產(chǎn)品進行組合，有利于解決客戶在真實世界和數(shù)字世界交融時面臨的最難、最復雜的挑戰(zhàn)。我們?yōu)?a target="_blank">工業(yè)、自動化和通訊基礎(chǔ)設(shè)施的客戶創(chuàng)設(shè)一個無可比擬的創(chuàng)新和支持伙伴。此次收購對我們的客戶、員工和行業(yè)意義深遠，我對此感到非常激動?！北M管自收購以來只有一年多時間，我們相信我們已經(jīng)成為高性能模擬行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)。

關(guān)于電源電子產(chǎn)品，你們的產(chǎn)品系列覆蓋了從電池管理和能量收集到功率控制和μModule?穩(wěn)壓器的廣泛應用。

你認為哪些細分市場現(xiàn)在最活躍，預計未來哪些細分市場會有重大增長？

ADI Power by Linear μModule產(chǎn)品是完整的系統(tǒng)化封裝電源解決方案，可最大限度地縮短設(shè)計時間，并解決電路板空間、散熱和密度等最常見問題。我們的μModule產(chǎn)品是完整的電源管理解決方案，在緊湊型表貼BGA或LGA封裝內(nèi)集成DC-DC控制器、功率晶體管、輸入和輸出電容、補償元件和電感。利用μModule產(chǎn)品進行設(shè)計可以將完成設(shè)計過程所需的時間大幅減少多達50%，具體取決于設(shè)計的復雜程度。μModule穩(wěn)壓器系列將元件選型、優(yōu)化和布局等設(shè)計負擔從設(shè)計人員轉(zhuǎn)移到器件上，可縮短整體設(shè)計時間，減少系統(tǒng)故障，最終加快產(chǎn)品上市時間。與此同時，開關(guān)模式電源設(shè)計專家在全球范圍內(nèi)呈減少趨勢，而產(chǎn)品上市時間壓力在加大。簡單且完整的解決方案有很多好處，適合需要成品電源保證首次就能正常工作的制造商。

PbL的μModule穩(wěn)壓器解決方案將分立式電源、信號鏈和隔離設(shè)計中常用的關(guān)鍵元件集成在緊湊的IC式外形尺寸中。在我們嚴格的測試和高可靠性流程的支持下，μModule產(chǎn)品系列簡化了功率轉(zhuǎn)換的設(shè)計和布局。

μModule系列產(chǎn)品涵蓋了廣泛的應用，包括終端負載穩(wěn)壓器、電池充電器、LED驅(qū)動器、電源系統(tǒng)管理（PMBus數(shù)字管理電源）和隔離式轉(zhuǎn)換器。作為高集成度解決方案且每個器件都提供PCB Gerber文件，μModule電源產(chǎn)品可在滿足時間和空間限制的同時提供高效率、高可靠性，某些產(chǎn)品還提供符合EN 55022 B類標準的低EMI解決方案。

隨著設(shè)計資源因為系統(tǒng)復雜性的提高和設(shè)計周期的縮短而變得緊張，關(guān)注重點落在了系統(tǒng)關(guān)鍵知識產(chǎn)權(quán)的開發(fā)上。這常常意味著電源被放到一邊，直到開發(fā)周期的后期才被顧及。由于時間很短，而且專業(yè)電源設(shè)計資源可能有限，要開發(fā)出尺寸盡可能小的高效率解決方案是很有壓力的。

μModule穩(wěn)壓器為此提供了理想的答案。此概念內(nèi)部復雜，但外部簡單——既有開關(guān)穩(wěn)壓器的效率，又有線性穩(wěn)壓器的易設(shè)計性。認真負責的設(shè)計、PCB布局和元件選擇對于開關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計非常重要，很多經(jīng)驗豐富的設(shè)計人員在職業(yè)生涯的早期聞到了電路板燃燒的獨特香味。當時間短或電源設(shè)計經(jīng)驗不足時，現(xiàn)成的μModule穩(wěn)壓器可節(jié)省時間并降低項目風險?；谶@里所說的所有特性和優(yōu)點，很容易明白為何μModule穩(wěn)壓器已成為我們發(fā)展最快的產(chǎn)品類別之一。

是否有某些細分市場和地區(qū)顯示出對電源電子產(chǎn)品的強勁需求？

目前，幾乎所有細分市場和地理區(qū)域都表現(xiàn)出對電源電子產(chǎn)品有很大需求。主要推動因素包括LTE 4G基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、汽車電氣化以及對數(shù)據(jù)永不滿足的需求，這些需求推動業(yè)界建設(shè)更多數(shù)據(jù)中心并提高吞吐量。

舉個例子，我們來看車輛電氣化。新提出的汽車標準LV 148將二級48 V總線與現(xiàn)有12 V系統(tǒng)合而為一。48 V電源軌包括一個集成起動發(fā)電機(ISG)或皮帶起動發(fā)電機、48 V鋰離子電池以及一個雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器，可從48 V和12 V電池組合提供高達10 kW的能量。該技術(shù)適用于傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車、混合動力汽車和輕度混合動力汽車，可幫助汽車制造商滿足日益嚴格的二氧化碳排放目標。

在此新標準中，12 V總線將繼續(xù)為點火、照明、娛樂和音響系統(tǒng)供電。48 V總線將為主動式底盤系統(tǒng)、空調(diào)壓縮機、可調(diào)懸架和電動增壓器/渦輪增壓器供電，并且還將支持再生制動。增加的48 V總線預計很快就會出現(xiàn)在眾多量產(chǎn)型號上，它還能支持起動發(fā)動機，使起停操作更加順暢。此外，較高的電壓意味著需要較小的電纜橫截面，從而可以減小電纜尺寸和重量。

當今高端車輛的布線總長可能超過4千米。車輛將變得更像個人電腦，為各種即插即用設(shè)備創(chuàng)造了機會。平均而言，上下班的人每天有9%的時間是在汽車中度過。因此，將多媒體和遠程信息處理引入車輛便有機會提高生產(chǎn)率，并提供更多娛樂。48 V電池系統(tǒng)很快就會到來。據(jù)一些汽車制造商稱，基于48 V的電氣系統(tǒng)可使內(nèi)燃機車輛的燃油經(jīng)濟性提高10%至15%，從而減少二氧化碳排放。

此外，未來使用48 V/12 V雙系統(tǒng)的車輛將允許工程師集成獨立于發(fā)動機負荷運行的電動助推器技術(shù)，幫助提高加速性能。早已處于高級發(fā)展階段的壓縮機位于感應系統(tǒng)和中間冷卻器之間，使用48 V電壓旋轉(zhuǎn)渦輪機。

據(jù)市場專家稱，電源模塊在電源電子領(lǐng)域中增長率最高。你同意嗎？

是的，電源模塊目前正處于高增長率階段。其原因已在回答第2個問題時做過討論并闡明。

你對SiC、GaN、IEGT和寬帶隙等新技術(shù)持何立場？它們在不久的將來將會如何影響你們的電源電子產(chǎn)品？

很明顯，SiC和GaN技術(shù)將不斷發(fā)展并成為主流，未來具有巨大的增長潛力。關(guān)于這些產(chǎn)品領(lǐng)域，我們無法具體介紹我們所做的工作，只能說我們正在密切關(guān)注這些技術(shù)及其市場的增長潛力如何發(fā)展。如果我們知道我們能為某個領(lǐng)域提供強大的產(chǎn)品解決方案，我們將為此開發(fā)和設(shè)計高性能解決方案。

你們的首席執(zhí)行官Vincent T. Roche最近提到，“5G對ADI公司是巨大機遇”。你們的電源電子產(chǎn)品如何參與其中？

5G要比4G快上幾百倍。理論下載速度達到10 Gbps?？煽啃燥@著提高，且延遲大大減少。但我們真正關(guān)注的是5G的興起及其如何影響我們的生活。想象一下：幾秒內(nèi)就能下載完一部4K分辨率的影片；虛擬現(xiàn)實與實際現(xiàn)實完全相同；

此外，想象一下500億臺設(shè)備始終開啟、始終連接的世界——所有設(shè)備都在運行，旨在實現(xiàn)更方便的通勤、更智能的家庭、更健康的身體、更真實的娛樂環(huán)境以及更安全的世界。這就是我們的5G未來。最可喜的是，目前正在設(shè)計和測試5G，我們離這樣的未來又更近了一步。美國國家儀器公司(NI)和ADI公司攜手開發(fā)5G——實現(xiàn)超越一切可能的創(chuàng)新和合作伙伴關(guān)系。美國國家儀器公司為工程師和科學家提供他們當今所需的創(chuàng)新工具，從而創(chuàng)建定義未來的開創(chuàng)性解決方案。用于5G研發(fā)的NI設(shè)計和測試儀器，更是此承諾的另一種表現(xiàn)。

例如，美國國家儀器公司的第二代矢量信號收發(fā)器(VST)系列產(chǎn)品。RF VST在單個雙槽PXI模塊中集成了多種儀器，包括RF信號發(fā)生器、RF信號分析儀和用戶可編程FPGA。類似地，基帶VST在雙槽模塊中集成了基帶IQ信號發(fā)生器、基帶IQ數(shù)字化儀和用戶可編程FPGA。兩種儀器采用獨特的設(shè)計，工程師可通過加快測量并降低固定設(shè)備成本來降低測試成本。

借助這種性能和重新編程能力，工程師可采用單個集成解決方案為多個蜂窩標準（3G、4G、LTE、5G以及wi-和Bluetooth?）開發(fā)測試和表征程序。由于第二代VST可通過軟件快速適應每個新標準，因此它可以明顯加快5G原型制作和測試開發(fā)工作。

所得效率和性能改善可減少測試時間并降低成本，同時加快最先進設(shè)計的面市速度。該產(chǎn)品在全球眾多大學和企業(yè)已成功實施，其中美國國家儀器公司的可編程儀器當前支持在大規(guī)模MIMO、毫米波、通道聲音和波形開發(fā)中實現(xiàn)5G NR（新型無線電）的原型制作。

且隨著5G繼續(xù)發(fā)展，第二代VST的性能和靈活性使其能夠適應不斷變化的標準，作為適應未來發(fā)展的可用測試儀應對未來嚴苛的5G挑戰(zhàn)。

ADI公司提供100多種元件，有助于大幅提升第二代VST性能并減小其尺寸。但是與這100種優(yōu)化解決方案相比，ADI與美國國家儀器公司之間的深入合作同樣重要。通過這種合作伙伴關(guān)系，ADI和NI可能探討第二代VST如何以行業(yè)所需的性能水平工作——同時ADI提供定制器件以滿足NI的確切規(guī)格要求。NI和ADI的器件均以迭代的方式進行性能測試和優(yōu)化，向NI提供與第二代VST集成的理想解決方案，同時洞察5G的性能需求。

你們在再生能源、電力基礎(chǔ)設(shè)施和電池供電便攜式設(shè)備等市場中的機會如何？

PbL制造全系列高性能電池充電器IC，支持所有可充電化學電池，包括鋰離子、鉛酸和鎳基電池，各類電池供電的便攜式產(chǎn)品均可使用。這些電池充電器IC采用線性或開關(guān)拓撲結(jié)構(gòu)，在運行時完全自主，或者配合微控制器使用。充電電流最小10 mA，最大4 A，很容易實現(xiàn)。其他值得注意的特性包括電池預處理、熱調(diào)節(jié)、NTC接口以及具有SMBus或I2C接口的雙智能電池系統(tǒng)管理。這為汽車電池的維護與支持提供了一種很好的選擇，如果主電池斷開且需要通過無線系統(tǒng)進行緊急呼叫的話。

我們感興趣的另一個關(guān)鍵增長市場是綠色技術(shù)領(lǐng)域。任何針對節(jié)能或能量收集的產(chǎn)品都將迎來增長機會，并且不受當前市場情況影響。能源成本和環(huán)境問題，以及延長移動設(shè)備續(xù)航時間的需求，已導致廣泛應用十分重視功耗優(yōu)化。我們的節(jié)能產(chǎn)品能夠提高電源轉(zhuǎn)換效率、降低功耗并延長電池壽命。我們的LED驅(qū)動器支持新一代低功耗照明，適合從汽車、醫(yī)療儀器到筆記本電腦、辦公室照明的各種應用。我們的高效模擬解決方案在發(fā)展創(chuàng)新清潔技術(shù)市場（如太陽能和風能系統(tǒng)）方面將發(fā)揮重要作用。

你們?yōu)閷で箅娫措娮幼罴呀鉀Q方案的設(shè)計工程師提供什么樣的幫助？ADI公司W(wǎng)iKi怎么樣？

隨著我們客戶的設(shè)計資源因為系統(tǒng)復雜性的提高和設(shè)計周期的縮短而變得緊張，其關(guān)注重點落在了系統(tǒng)關(guān)鍵知識產(chǎn)權(quán)的開發(fā)上。這常常意味著電源被放到一邊，直到開發(fā)周期的后期才被顧及。由于時間很短，而且專業(yè)電源設(shè)計資源可能有限，要開發(fā)出尺寸盡可能小的高效率解決方案是很有壓力的。

對于客戶的這種電源需求，ADI公司PbL支持團隊是非常有用的外援。我們不僅提供現(xiàn)成的且經(jīng)過驗證的解決方案，我們還有應用工程師可以根據(jù)需要為客戶制作完整的電源樹。除此之外，客戶還可以從我們的網(wǎng)站免費獲得很多軟件設(shè)計工具。以下是一些具體信息：

* LTpowerPlay?是一個強大的開發(fā)環(huán)境，支持ADI公司的電源系統(tǒng)管理產(chǎn)品，包括PMBus電源系統(tǒng)管理器和集成PSM的DC-DC電源轉(zhuǎn)換器。該軟件支持許多不同的任務(wù)，包括離線模式（沒有硬件）以便構(gòu)建可在日后保存和重新加載的多芯片配置文件。

* LTpowerCAD?設(shè)計工具是一款完整的電源設(shè)計工具程序，可以大大簡化電源設(shè)計任務(wù)，通過ADI公司的μModule和單芯片DC-DC穩(wěn)壓器產(chǎn)品為特定于用戶應用的元件值和性能估計提供建議。該程序在整個設(shè)計過程中為用戶提供指導，從而減少設(shè)計工作并加快設(shè)計時間。

* ADIsimPE由SIMetrix/SIMPLIS驅(qū)動，是針對模擬和混合信號電路設(shè)計和開發(fā)而優(yōu)化的電路仿真套件。SIMetrix模式適合用來仿真通用非開關(guān)電路。它完全兼容Pspice?，適用于工業(yè)標準SPICE模型。SIMPLIS（仿真分段線性系統(tǒng)）模式可仿真開關(guān)電路的工作情況，相比標準SPICE極大地改善了穩(wěn)定性、速度和精度。它尤為適合開關(guān)電源、PLL和ADC/DAC應用。

* ADIsimPower?選擇器根據(jù)客戶的特定應用要求，比較超過300個電源管理器件和超過10種不同拓撲架構(gòu)的解決方案。每個解決方案都考慮了IC、外部器件和工作條件，以匹配期望性能。

Tony，感謝你發(fā)表這些見解。似乎貴公司已準備好應對該行業(yè)所有領(lǐng)域的下一步挑戰(zhàn)。

作者簡介

Tony Armstrong是ADI公司Power by Linear產(chǎn)品部門的產(chǎn)品營銷總監(jiān)。他負責電源轉(zhuǎn)換和管理產(chǎn)品從上市到停產(chǎn)的所有事務(wù)。加入ADI之前，Tony在Linear Technology、Siliconix Inc.、Semtech Corp.、Fairchild Semiconductors和Intel擔任過營銷、銷售和運營方面的不同職位。他畢業(yè)于英格蘭曼徹斯特大學，獲得應用數(shù)學（榮譽）學士學位。