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在工業(yè)4.0時(shí)代，隨著工廠(chǎng)的智能化，不僅能夠大幅提升生產(chǎn)效率，還能夠很大程度解決能源消耗社會(huì)問(wèn)題，許多國(guó)家對(duì)工業(yè)節(jié)能減排提出了更高的要求，綠色制造成為很多國(guó)家和地區(qū)制定工業(yè)4.0發(fā)展戰(zhàn)略的追求目標(biāo)。

而所有工業(yè)產(chǎn)品的應(yīng)用都離不開(kāi)電源。在高效率、小體積、低EMI這三個(gè)維度，很多領(lǐng)先的電源技術(shù)提供商如ADI都在發(fā)力創(chuàng)新，提供非常強(qiáng)大的技術(shù)支持以及一系列創(chuàng)新產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足不同工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域電源的安全性和可靠性要求，為實(shí)現(xiàn)更綠色節(jié)能的智慧工廠(chǎng)提供基礎(chǔ)保障。

ADI電源產(chǎn)品中國(guó)區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)梁再信在最近的一次媒體交流會(huì)上就指出，ADI電源業(yè)務(wù)超過(guò)40%是來(lái)自工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。他著重強(qiáng)調(diào)：“數(shù)字工廠(chǎng)將帶來(lái)更高的供應(yīng)鏈效率，更高的質(zhì)量，更大的靈活性和更安全的工作場(chǎng)所，這些都有助于提高生產(chǎn)力。這其中需要大量的工廠(chǎng)管理及監(jiān)視系統(tǒng)，以確保生產(chǎn)線(xiàn)可以健康運(yùn)轉(zhuǎn)，這些過(guò)程也將使用更多的數(shù)據(jù)進(jìn)行分散決策，人工協(xié)助，增加安全性和更多可預(yù)測(cè)性，這些都需要在邊緣大量部署智能傳感器，也就給了ADI各種邊緣信號(hào)鏈及電源解決方案的機(jī)會(huì)。”

ADI在電源管理市場(chǎng)處于領(lǐng)先地位，其中40%以上的電源業(yè)務(wù)收入來(lái)自于工業(yè)領(lǐng)域

在ADI和Linear合并之后，電源產(chǎn)品超過(guò)了一萬(wàn)種之多，推出的“Power By Linear”這個(gè)子品牌體現(xiàn)了ADI功率電源產(chǎn)品未來(lái)的發(fā)展方向，而小尺寸、非常高的效率以及非常低的EMI是幾大具體檢驗(yàn)指標(biāo)，這些是確保工業(yè)系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行并且綠色節(jié)能的關(guān)鍵創(chuàng)新方向。

電源技術(shù)創(chuàng)新案例一：理想二極管

在諸如馬達(dá)控制等典型的工業(yè)控制系統(tǒng)中，在輸入端的EMI、噪聲對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性都非常關(guān)鍵，與此同時(shí)因?yàn)楝F(xiàn)在的系統(tǒng)功耗也是一個(gè)問(wèn)題，為了做合路，過(guò)去都會(huì)用到二極管，對(duì)于高電流的應(yīng)用來(lái)講，用普通的二極管會(huì)有很多的弊端，ADI創(chuàng)新地推出了理想二極管方案，并為提升整個(gè)系統(tǒng)的安全性和效率做了非常多的工作。

例如圖2中的正高電壓理想二極管控制器LTC4357用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)外部 N 溝道 MOSFET 以取代一個(gè)肖特基二極管，可實(shí)現(xiàn)非常低的壓差（MOSFET管的導(dǎo)通電阻是非常低），極大提高效率，從而能夠有效幫助降低功耗、熱耗散、電壓損失并縮減 PC 板面積（無(wú)需散熱片），并提高了可靠性，增強(qiáng)了系統(tǒng)整體效率。

工業(yè)控制系統(tǒng)輸入側(cè)的創(chuàng)新——理想二極管方案

在工業(yè)領(lǐng)域，EMI是繞不開(kāi)的問(wèn)題。“我們無(wú)法想象在一個(gè)大批量機(jī)器人的工廠(chǎng)，因?yàn)镋MI的問(wèn)題，系統(tǒng)死機(jī)了，造成的影響是非常巨大的。系統(tǒng)死機(jī)的原因有很多種，其中電磁干擾就是一個(gè)重要的原因。”Lorry表示。

電源技術(shù)創(chuàng)新案例二：“靜默的開(kāi)關(guān)電源”

為了應(yīng)對(duì)很難實(shí)現(xiàn)的電源超低EMI挑戰(zhàn)，ADI的Silent Switcher技術(shù)特別對(duì)噪聲和干擾來(lái)源進(jìn)行了深度優(yōu)化。從工程物理的角度實(shí)現(xiàn)了突破和創(chuàng)新。它在芯片設(shè)計(jì)上做了兩個(gè)反向的電流環(huán)，兩個(gè)反向回路的最大好處是產(chǎn)生的磁力線(xiàn)是閉合的，對(duì)外界EMI的干擾就會(huì)小很多。在微觀上，不再用金線(xiàn)去綁定內(nèi)核，而是用倒裝的方式縮減環(huán)路面積，進(jìn)一步讓EMI降到最低。通過(guò)一系列工藝的優(yōu)化，就得到了非常好的EMI性能，無(wú)需特別優(yōu)化， 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)即可足CISPR25 Class 5 EMI標(biāo)準(zhǔn)。

Lorry舉例了采用Silent Switcher技術(shù)的最新一代LT8614芯片。它不僅通過(guò)兩個(gè)反向的電流環(huán)路優(yōu)化磁場(chǎng)閉合路徑，同時(shí)通過(guò)系統(tǒng)環(huán)路優(yōu)化將SW上升沿的振鈴控制得非常小，再加上其高度優(yōu)化的封裝工藝，其EMI相當(dāng)?shù)?。除此之外，它還極大降低了紋波，解決了噪聲問(wèn)題，將系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性都能做得非常不錯(cuò)。

Silent Switcher實(shí)現(xiàn)超低EMI開(kāi)關(guān)電源

“Silent Switcher是全球電源技術(shù)過(guò)去幾年最大的創(chuàng)新，它是一個(gè)技術(shù)平臺(tái)，未來(lái)ADI Power By Linear’產(chǎn)品都會(huì)盡可能的往這個(gè)技術(shù)平臺(tái)上遷移。”Lorry透露，“在中國(guó)機(jī)器人、工業(yè)控制領(lǐng)域，甚至在汽車(chē)領(lǐng)域，大部分客戶(hù)對(duì)Silent Switcher技術(shù)都非常感興趣，因?yàn)樵谶^(guò)去，幾乎所有工業(yè)客戶(hù)或者汽車(chē)客戶(hù)，光是要解決EMI的認(rèn)證問(wèn)題都要通過(guò)半年的時(shí)間去做整改，通過(guò)之后才可以上市。Silent Switcher技術(shù)的出現(xiàn)，幫我們客戶(hù)節(jié)省了大半年的時(shí)間。”

電源技術(shù)創(chuàng)新案例三：簡(jiǎn)單高效的隔離電源

在工業(yè)領(lǐng)域，需要隔離高壓和低壓的隔離電源，以往主要依靠變壓器輸出的反饋，這種方法已經(jīng)用了幾十年，但是電源比較復(fù)雜，可靠性難以保證，光耦的壽命也是個(gè)問(wèn)題。ADI推出了一個(gè)新的概念：一個(gè)隔離電壓控制器、一個(gè)控制器、一個(gè)變壓器，去掉反饋和光耦，利用變壓器波形去計(jì)算和分析輸出負(fù)載變化，實(shí)現(xiàn)反饋。這樣輸出也非常簡(jiǎn)單：即采用一個(gè)二極管加一個(gè)濾波電容，性能還不錯(cuò)，即使沒(méi)有傳統(tǒng)的反饋，輸出也可以做到0.5%的精度，效率達(dá)到90%以上，如下圖的LT8301在隔離電源領(lǐng)域是一個(gè)突破。

LT8301是一款微功率、隔離型反激式轉(zhuǎn)換器。通過(guò)直接從原邊反激波形對(duì)隔離式輸出電壓進(jìn)行采樣，該器件無(wú)需借助第三個(gè)繞組或光隔離器來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。輸出電壓利用單個(gè)外部電阻器來(lái)設(shè)置。內(nèi)部補(bǔ)償和軟起動(dòng)進(jìn)一步減少了外部組件數(shù)目。邊界模式操作提供了一種具有卓越負(fù)載調(diào)節(jié)性能的小型磁性解決方案。低紋波突發(fā)模式操作可在輕負(fù)載條件下保持高效率，同時(shí)最大限度地抑制輸出電壓紋波。LT8301 將一個(gè)1.2A、65V DMOS 電源開(kāi)關(guān)與所有的高電壓電路和控制邏輯電路集成在一個(gè)5引腳ThinSOT封裝之中。

為了處理在特別的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)所電壓波動(dòng)大的情況，ADI還特別推出了非常寬電壓的隔離電源（如下圖的LT8315，其電源寬為20V到540V），以滿(mǎn)足更廣闊更復(fù)雜的工業(yè)應(yīng)用。LT8315是一款具有集成型 630V/300mA 開(kāi)關(guān)的高電壓反激式轉(zhuǎn)換器，輸入電壓范圍為18V 至 560V。調(diào)節(jié)無(wú)需使用光隔離器。該器件從出現(xiàn)在變壓器第三繞組兩端的隔離式反激波形對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣。準(zhǔn)諧振邊界模式操作改善了負(fù)載調(diào)節(jié)，縮減了變壓器尺寸，并保持了高效率。

電源技術(shù)創(chuàng)新案例四：高集成度電源模塊——µModule

在工業(yè)領(lǐng)域，小體積也是人們推動(dòng)的一個(gè)方向。ADI以µModule為主的寬泛高性能模塊電源模塊產(chǎn)品組合則給業(yè)界帶來(lái)一次又一次“小即是大”的驚喜，并且在ADI的電源產(chǎn)品里是一個(gè)非常齊全的產(chǎn)品系列。

現(xiàn)在工業(yè)設(shè)計(jì)的密度和板卡的復(fù)雜程度越來(lái)越高，而且人機(jī)界面、控制、回路、軟件的可靠性、系統(tǒng)的穩(wěn)定性所花的功夫會(huì)越來(lái)越多，如何降低客戶(hù)設(shè)計(jì)難度，加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)的迭代速度，如何幫助客戶(hù)縮減電源電路板的尺寸和電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度？ ADI在10年前就推出劃時(shí)代的電源模塊產(chǎn)品µModule，將過(guò)去非常復(fù)雜的電源系統(tǒng)集成在一個(gè)模塊里，客戶(hù)不需要關(guān)注電源的噪聲、紋波，只需像LDO那樣簡(jiǎn)單拿過(guò)來(lái)用就可以了，效率也非常高。

ADI µModule超薄電源模塊幫助減小PCB占位和集成更多功能

例如，超薄的雙通道、超薄、2.5A 或單 5A 降壓型 DC/DC μModule 穩(wěn)壓器LTM4622體積只有6.25mmX6.25mmX1.8mm，可提供非常好的性能和輸出。而另一個(gè)更高集成度的例子是LTM4668也是針對(duì)工業(yè)領(lǐng)域，尺寸是 6.25mmX6.25mm，厚度只有2.1mm。電壓在基于電流反饋模型對(duì)整個(gè)環(huán)路做控制，可以通過(guò)把不同的輸出并聯(lián)在一起，可以得到不同電流的組合。

此外，Linear還利用了隔離電源的技術(shù)和集成電路封裝的工藝，開(kāi)發(fā)了隔離電源模塊。

上述這些高集成度電源模塊可減小工業(yè)客戶(hù)和板卡設(shè)計(jì)空間，極有力地節(jié)省客戶(hù)在器件的采購(gòu)、生產(chǎn)的可靠性以及物料上的成本。

Lorry總結(jié)到：“從工業(yè)領(lǐng)域來(lái)講，上述這些優(yōu)良的集成電路封裝工藝和模塊化技術(shù)能極大地幫助ADI的客戶(hù)靈活地設(shè)計(jì)系統(tǒng)，進(jìn)一步提升在系統(tǒng)上的安全性和可靠性，使得ADI的工業(yè)產(chǎn)品也更加穩(wěn)定、功效更高。”