ADI大咖談電源設計的關鍵要素和解決之道
相較于數字邏輯產品，電源作為模擬產品中的重要類別，可以說是基礎科技和產業，隨著行業應用日趨廣泛多元，電源產品也不斷向高頻、高效、高密度化、低壓、大電流化和多元化方向發展。同時，電源產品的封裝結構、外形尺寸也日趨標準化，以適應全球一體化市場的要求。
對于電源產品設計者而言，哪些技術是目前影響系統電源設計的關鍵要素？在功率密度，轉換效率和減少體積這幾個方向上，關鍵的推動技術有哪些？2019年又將有哪些行業對電源方面的技術提出新的要求？這些問題始終是關注的方向。
電源設計的關鍵要素
ADI公司電源系統工程總監梁再信指出，電源設計面對越來越多的挑戰，特別是效率的提升，EMI，和占板面積。對系統的設計與優化都提出了很多挑戰。
為了應對這些挑戰，ADI打破傳統，從工程物理的基本概念出發，對傳統的電源產品做了進一步創新，推出了Silent Switcher系列電源產品。該系列產品的特點，是創新地設計和構建了兩個反向的電流環，從而閉合磁場回路，達到顯著降低EMI的效果。
Silent Switch系列開關電源，均滿足CISPR25, CLASS 5 EMI標準。
同時，也使客戶居于普通2層電路板設計的開關電源滿足EMI標準變成一種可能。
Silent Switch系列開關電源，還有兩個顯著的特點：低致2.5uA超低靜態工作電流，高達95%轉換效率。
對于需要超小體積的電源設計應用，ADI也提供了全系列的高集成度的電源模塊產品，并針對超薄，超小，超大功率開發了系列的產品。
比如高度集成的小體積LTM4668：在工業領域應用廣泛，BGA 封裝僅有6.25mmX6.25mm×2.1mm。支持多通道任意并聯的工作模式，非常靈活的應用和組合，同時幫助簡化客戶元件庫數量，降低采購風險，提高生產的可靠性。
不同行業的要求
汽車，工業和通訊一直是ADI重點關注的產業。梁再信表示，幾乎所有的行業，都有一些共同的電源產品發展訴求，但是，部分細分領域要求稍有不同。
汽車產業，更加重視EMI問題和功能安全性問題，對于器件的品質和可靠性都非常關注，這其實也是ADI長期以來非常重視的。特別是ADI電源相關產品，對大部分參數均承諾全溫度范圍內參數一致性，為客戶提升產品可靠性和穩定性奠定了堅實基礎，行業內少有半導體企業做出這樣的承諾。
通訊產業，因為體積、效率和能耗的限制，對微小體積，大功率密度和高效率提出了更高的要求。
特別是AI人工智能和DataCenter的快速發展，對低電壓，大電流的電源產品，提出了更高的要求。ADI的微型電源模塊產品，極具優勢，目前已經能在15mm*22mm*7.8mm的模塊體積內提供高達100A的輸出能力。極高的功率密度，推動了高電流密度的應用快速發展。
工業產業，越來越重視EMI問題，系統噪聲問題，采樣精度問題，除了Silent Switch系列產品能夠極大改善產品EMI特性，全溫度范圍內的參數保證為工業品的長期穩定性得到保證，ADI還在低噪聲領域創造了令人難以置信的超越和突破。推出了業界噪聲最低的LDO，甚至低于標準干電池的電源噪聲。
關鍵的推動技術
梁再信指出，功率密度的推進，很大問題在于效率和散熱，只有如何獲取更高效率的器件，輔以工藝工程的突破，方能提升功率密度。例如ADI最新發布的LTM4700電源模塊，為解決散熱問題，不僅僅使用了最新的MOSFET和控制器，還創新開發了電感回路，散熱襯底和外殼封裝三合一的封裝技術，從而實現了15mm*22mm*7.8mm的模塊體積內提供高達100A的輸出能力。
對于轉換效率，由于MOSFET開關驅動損耗和電感轉換損耗的存在，傳統的電源轉換效率很難提升，即使是ADI最新的Silent Switch技術，也只能把效率提升致95%左右，ADI的電源設計團隊，使用低損耗的電容轉換技術，把1/2折壓轉換的效率，提升至前所未有的99%的高度。
同時，ADI也推出了混合型的可以隨意調整電壓的高效大功率開關電源，效率也超過了普通的開關電源。
在減少體積的方向上，除了傳統的微小尺寸DC/DC芯片，真正能夠幫助系統縮減尺寸的，是集成MOSFET和電感的微型電源模塊，借助于先進的工藝工程能力，ADI的LTM8074已經能夠在4mm*4mm*1.92mm的體積里，完成了一個集成芯片、電感、MOSFET和電容的微型電源模塊，同時滿足Silent Switch特性，擁有非常好的EMI特性。據悉，ADI將在2019年推出一系列的小型化模塊產品。
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