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ADI创新的电源技术助力工业4.0和5G应用的拓展

5G时代,电源的可靠性、散热和效率至关重要

5G被誉为下一个通讯产业革命,对于5G而言,通信系统的重要不言而喻。对于电源技术而言,5G时代面临的挑战很大,设备越来越小,带宽越来越宽,功率越来越高。梁再信表示,现在的模块要求更小、集成度高,同时供电和散热的问题也很重要,在新一代基站设计上,ADI提供了很多好的设计方案,如POE通过传输数据的网线给电源供电,设计要考虑板上需要哪些模块,相关模块怎么做集成化等。一个通信板卡需要非常高的功率密度,以FPGA的0.8V内核电压、100A的输出电流为例,2010年ADI需要12片LTM4601才可以做到100安培,2012年推出LTM4620,4片就可以达到100安培,LTM4630的时候需要3片,LTM4650的时候2片就可以,最近发布的LTM4700,只有拇指大小,大概跟铅笔厚度差不多,1片就能做到100安培,这是非常了不起的成就。

基站使用PoE供电能节省非常多的成本,由于拉线成本很高,ADI的PoE供电从at、af、bt到LTPoE++,功率从13W直到90W,最新的POE可以支持150W,也就是说普通的小基站,一根网线就能提供过去数据和电源的功能,同时POE供电加上模块设计,可以让基站电源的设计更简化。有线方面ADI也有很多好的产品可以支持,包括POE、Silent Switcher等,因为有线与无线不同,需要热插拔和非常高的转换效率及PSM,局端设备的温度非常高,效率非常重要,所以ADI产品能得到很好的应用,帮助局端设备提高应用的效率。

传统的电源有很大的电路,因为这一点效率很难再提高。梁再信提到,在通信背板上,48V往下转时,往往面临很多挑战,板上需要更低电压时转换效率不高。如果把48伏先转为24伏,下边再做二级转换,这对系统有很大的帮助。提升效率方面ADI做了大胆的尝试,对于几百瓦功率电源变化来说,频率不会很高,电感损耗却很大,如LTC7820是一款固定比例高电压高功率开关电容器,用飞电容取代过去损耗比较大的电感,2.8×2.8厘米6毫米厚的模块,从48V到24V,可以推约500W功率,效率在99%左右,这个器件的出现,是业界的一个创新。让设计更简化、更容易,同时系统稳定性更好。

电源模块的发展有三个方向:一是大功率,就是100安的输出电流,ADI正在研发下一代;二是小体积,如我们在研发4mm×4mm产品;三是做薄,比如1.8mm产品,现在客户希望做1.5mm甚至更薄。做薄是有难度的,因为它集成了MOS管、电感等在里面,是个完善的模块,但ADI会朝着这个方向努力,迎接这个挑战。

能量收集也需要更好的电源

能源在任何时代都是重要的,这一点几乎成为全球的共识,将ADI的电源技术用在能源方面将产生更大的经济效益。梁再信认为,中国的国家电网水平在全世界首屈一指,特高压的输电等所有系统都做得最好。将国家电网传输线的安全和监控数据汇总才有了电力监控系统,FCI是其中一种,在每个高压线上挂一个这样的设备,这里有很多ADI的技术,从信号链、IC到其它产品都有。设备在高压电塔上取电会是一个不错的想法,ADI会有类似这种高效率且带优化功能的太阳能电池板来取电,实现无人值守和高效率的维护和运营。

目前ADI正在考虑一些电源技术的创新,如何从空间吸收能量为电源所用,空间有一些能量如温差、振动,虽然看起来是很微弱,但也可以为我们所用。梁再信表示,现在有几种研究的方向,一是振动发电。ADI有个换能器电源转换芯片LTC3588,配合小体积的换能器可以在0.25G的振动加速度和40赫兹的频率上产生200多微安的电流。这电流看起来很小,如果乘3.3伏,大概功率也就是600微瓦,加上一个电机的监控设备,用这个换能器和转换电路可以稳定地给我们的监控电路提供3.3伏、大概0.2毫安的电流,这对于很多微弱电流的监控系统来讲,这个电流已基本足够用,可以实现设备的终身免维护和无人值守。二是温差发电,ADI有一个测试数据,一个3厘米×3厘米TEG连上LTC3108,可以产生3.3伏电压,在10度温差时大概有60微安的电流,200微瓦的功率,30度温差差不多有400微安的电流。设想一个可穿戴设备,环境温度25度身体温度35度,10度温差产生的200微瓦可以使电子器件持续工作下去,就不用充电了。

ADI创新的电源技术助力工业4.0和5G应用的拓展

(ADI相关负责人与参会媒体合影)

ADI对中国市场的期待

中国作为全球最大的电源需求市场之一,未来的前景不可限量,ADI当然不会放过这样的机会。梁再信表示,ADI在中国的市场营收正在快速增长,这需要更多的技术支撑,为了配合国内工程师使用Power by Linear产品,ADI提供了很多免费工具,如LTPowerCAD可以做整个电路的规划及运算,同时生成的数据能导入到LTspice仿真工具做进一步仿真。在通信设备上,工程师需要做电源管理,ADI提供开发工具LTpowerPlay,还有ADIsimPE等,这些软件皆可在ADI官网上免费下载使用。

未来,ADI对中国市场充满期待,梁再信强调,Power by Linear想告诉大家ADI的经营理念,一个是ADI追求创新,实现很高的性能、合理的价格,让客户用得起,享受最新的技术和设计;第二,ADI尽可能在全世界范围内提供卓越的技术支持,让ADI电源产品更简单易用,同时获得相应的支持;第三,ADI产品有全球最好的品质和可靠性,这是业内多年公认的。

最后,梁再信表示,虽然LINEAR被收购成为ADI的一份子,但ADI的Logo和电源产品上还有LINEAR形象的存在,Power by Linear会一直伴随着客户往前走,希望ADI在中国的电源产品能有更多的市场推动力。


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