提起Linear,很多电源工程师都是非常有感情的,毫无疑问这是大家都很喜欢的一家公司,在被ADI收购后,幸运的是这个品牌被保留了下来称为,Power by Linear,看下图新的logo也整合了ADI的三角形和Linear以前的logo。

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据称,新的Power by Linear整合了Linear的产品和ADI电源的产品,其中,Linear的电源产品占到85%,传统的ADI电源产品占了大概15%左右。

所以,我们爱的Linear还在。

2017年之后ADI和Linear正式完成合并后的品牌价值达到了300亿美元,在转换器和RF微波器件市场排名第一,电源与放大器全球排名第二。

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所以,我们爱的Linear不仅还在,而且变得更强。

前不久,在第七届EEVIA年度中国ICT媒体论坛暨2018产业和技术展望研讨会上ADI电源产品中国区市场总监梁再信和媒体们分享了近来公司电源产品的动向和趋势,在此将其精华和PPT一起分享给大家。

【演讲实录】

我们电源产品在未来重点关注的三个问题是Form Factor、Efficiency和EMI。

第一个如何帮助客户产品减少PCB的尺寸,然后增加更多的功能。因为现在产品越做越小,性能越做越高,能不能提供比较小的方案+好的性能?

第二效率,全球都讲新能源。电源的转换效率就是电压和电感和电容,如何把能量传递,已经研究了几十年,已经做到极致,能不能再提高?

EMI过去在中国可能大家并不是特别特别重视,但是过去十年、五年,中国要做制造2025,提高产品的可靠性、创新性,毫无疑问要走出国门,要做更好的工业,不管任何的电子产品,EMI和ESD所有的这种设计和噪声处理是非常重要的,越来越多的企业认识到这一部分的重要性。

那我们大概做了一些什么样的工作呢?

比如说尺寸,我们要缩小电路板的尺寸怎么办?就是集成度高高,那怎么做集成呢?如何把一个复杂的系统,这是一个系统IO和内核的供电系统,可能电流比较大,比如说10安培、3.3伏、1.8伏,过去如果大家要调这样的觉得很头疼,MOS管,mosfet一堆的反馈回路,光做这个就要花很多的时间,我们能不能做一个电源模块,这样的集成让我们的产品设计工程师能够专注于做系统级的设计,而不是花时间调这么一个复杂的电源系统。

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这样做它最大的好处是能够节省30-100倍的元器件数量,对你的系统可靠性也会提升,你的采购、整个研发电路板这些都会比以前要简化很多,这是我们做的第一个工作。

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举个例子,刚才我们说电源模块,15A的buck电路我们有什么样的改进?在四年前有一个LTM4627,出15A的电源,我需要的15×15×4.92mm封装,到今天同样的电流,我现在做了LTM4638,尺寸变成了6.25×6.25×5.02mm,我的体积比以前缩小了非常多,但功率密度比以前高了。这是我们在电源模块上的一个趋势,如何做小型化,我们电源模块已经做的很小型化的,15A已经几十瓦的功率,但是能不能做的更小,这是我们在工程工艺和系统设计上做的挑战,这是第一个方向,电源模块怎么做小?现在6.25不是最小的,我们在研发4×4、3×4的电源模块,可能下半年、明年会发布。

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第二个方向如何做薄?我们现在已经知道了说电源模块里面集成和整合了电感、所有东西在里面,电感大家都知道比较高,我怎么做薄?现在已经发布的产品有1.82mm的,两个目的,第一个目的是可以与你的主芯片共用同样的散热器,高度一样。因为电源还是会发热,这样你的系统设计比较容易。第二,你可以贴在背板,正面面积不够了,可以贴背面,在很多系统设计里面背板的高度是有限制的,可能就是允许你放08、05、03电容的厚度,那你传统的电源模块显然是不能满足要求的,但是现在做薄就是为了能够贴着背板或者跟你的主芯片分享你的散热器,这是我们另外一大方向,所有的电源模块都会有一个薄款的产品出现。

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第三个大电流,这个是挑战工程极限的做一个非常重要的探索,FPGA,你需要一个0.8V的Core电压,100A,这在过去来讲非常非常难以设计的,因为电流实在太大了,而且0.8V的core电压如果你的波动范围比较超过3%、5%,可能FPGA会死机。怎么样做到这个电源?2010年的时候,我们推出了4601,我需要用12片才能做到100A,因为那时候我的一个模块大概只有8A—10A,时间演进到2年以后,2012年的时候,我们推出了4620,每一片是25A,我们就用4片,大概可以做到100A的输送电流。到了2014年的时候我们推出了4630,35A的输出电流,用3片也可以达到100A的电流输出,到了2016年我们发布了4650,一片50A,两片就可以做到100A。大家可以看到这个体积是越来越小,还有办法再提高吗?今年7月份我们会发布一个全新的产品,LTM4700,带数字接口的控制逻辑,之就这么一片,100A,这个模块看起来很小,就比那个大一点点,拿个铅笔做个比较。那这样100A的电源模块带数字接口,带有很多数字控制的接口回路还能把功率密度做到如此之高,光靠普通传统的电源模块技术显然是不行的,后面我会专门介绍我们怎么实现,怎么推进技术的演进。模块方面我们做了三个方面的尝试和方向,一个是超小体积,一个是超薄,一个是超大电流。我们用这个模块很容易拼出300A、500A的超大复杂计算体系的Core电源。

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再介绍一下为什么我们可以做到100A?(见上图)我们的电源模块经历了四代封装技术,到今天为止,我们绝大部分的竞争对手还停留在第一代和第二代之间,但是我们现在已经演进到第四代的封装技术,这个工艺工程的挑战就是为了解决我们面对的很多问题。第一代技术其实很简单,就是PCB能够邦定电容电阻、邦定电感,做一个塑封封装,这个是最常见的电源模块的技术。即使我们的竞争对手也停留在第一代。

第二代是我们发现这个功率越来越大,散热怎么解决?我要不要在模块里面内嵌一个金属材料的散热衬底,这样可以帮助我快速散热,改善我的导热的常数,所以我们开发了第二代产品,上面有一个金属窗口,方便你接一个散热片。

到了第三代的时候我们考虑另外一个问题,这样的结构里面整合的电感尺寸空间还是有限的,因为模块很小,如果内置电感,电感的高度厚度就会有限制,影响对电感的选择,电感的阻抗电流都不一定特别好,如果把电感挪到整个模块顶上来呢?整个模块下沉全部是其他的电路,我把电感挪到顶上来,这样会不会有帮助?我们做了很多尝试,最后发现真的还不错,所以我们叫COP技术,改善了效率,而且有非常好的散热的特点。所以我们在第三代产品里面就是用这样的结构,这样我们就把电流从第一代比如做到10A,第二代做到25A、第三代推到四五十A,发现这样还是不够的,第四代的结构非常有特点,既是CoP技术,我们把磁路和外壳整个电感集成在一起,电感本身就是外壳,整个这么大体积里面就是一个电感,我在下面用CoP技术把所有的die和外接器件都封装在下面,所以拿到非常高性能的电感,拿到了全世界最好效率和散热效果,就是因为这样技术的演进,今天可以推出说像大拇指这么大的一个电源模块,我可以做到100A的输出,而且负载调整率在满负载时候我的波动变化在3%以内,满足最严格FPGA和DSP的电源要求。这是我们在工程工艺上的投资,去做一些研究,刚才说电源的技术怎么发展?如果我们还是在传统的思路上说怎么样提高一点点效率,很难,但是从工艺工程的体系角度来讲,我们可能获得一些不一样的想法。

关于EMI的技术创新

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第二个 EMI,大家知道EMI真的很重要,以前我们有这种经验,开会的时候,电话会议手机放旁边,手机一响电话就响,EMI做的不好,或者说你到冬天的时候北方比较干燥的时候,静电导致手机死机了,现在这种问题其实已经很少,以前经常发生这样的问题,我们越来越重视EMI,怎么样减少系统的噪声和干扰呢?如果关注过我们的产品会发现其实我们在推出一系列的,我们叫silent Switcher,比较安静的开关电源,目前的Silent Switcher2,93%的效率,满足CISPR25 Class 5 EMI的指标,你会看到测试指标远远低于国际指标,然后电路也非常简单,我们有出LT8609、8640、8645,不同的Silent Switcher结构。它的好处是效率和EMI可以做到非常低。Silent Switcher我们的竞争对手现在也开始在跟进这个技术,但是我们始终保持领先状况,我们其实内部已经在研发第三代Silent Switcher3技术,但是我们的竞争对手很多还在做Silent Switcher 1。

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Silent Switcher包含了非常非常多的技术专利,但是最简单的最通俗易懂的概念就是在电路的设计上,让这个电流环在芯片上是两个反方向的环路,电生磁、磁生电,如果能够环路是反向的,我产生的磁场就是反向的,它就会相互抵消。所以从这个剖面图来看,你会发现8014它的磁场因为反向,它就是一个闭环的回路,这样磁场对外界的干扰小很多,这是一个非常通俗易懂比较容易理解的概念,所以Silent Switcher技术本身不难,难的是你工艺工程上怎么样让它形成环路在流动的时候它是反方向的,这样做还有很多优势和好处,这是第一代Silent Switcher技术对外公布的专利概念。

刚才我说我们已经走到了第三代,第三代其实整合了非常多的信息技术,它要解决的问题是几个,一是如何实现在超小体积高功率的模式下还能控制EMI Class5是一个国际标准,让EMI指标远远低于这个标准,这样做很多产品设计的时候不用为EMI设计操心,因为大部分的EMI问题都是从电源干扰来的。

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既然刚才说到Silent Switcher技术,第一个是low EMI,low EMI意味着比较低的噪声和纹波,一说电源大家都知道做电源纹波很重要。为什么有LDO,因为为了降低纹波啊,还可以提高效率。下面还有一个问题,我们做low EMI,什么样噪声最低?大家可能第一个概念是LDO。没错,LDO纹波噪音比较低,我们还知道电路板上还有一些基准,基准是为了给ADC做基准用的,基准和LDO的特点都是噪声比较低,但是针对的应用场景还不一样,基准追求的是初始精度和长期的稳定性,你买一个2.048V的基准,你要匹配你的12V的ADC采样,一旦你的2.048V的基准一出来就是2.048V,而不是2.049也不是2.040,这是第一个问题。

第二个问题你希望这个基准通过半年、一年的运作之后上电之后它的电压还是在2.048V左右,不要偏太多,但是不偏是不可能的,这是一个基准的要求。但是LDO追求的是我如何输出比较大的电流,因为基准电流都不大,LDO是如何输出比较大的电流,然后降低压差让我的效率高一点,同时尽可能降低纹波,我的PSR尽可能好,也就是输入输出的噪声影响不要那么大。

所以我们也在这个方面做了一些探索,怎么把电源噪声做低,这是四个比较典型的噪声示波器采样图,20个微伏一格,你看第一个很小,第二个越来越大,这是我们测试日常能够见的一些系统的噪声,里面一定会有电池的噪声,这个图其实我在很多场合秀过。其实第一个最少的不是电池,一节锂聚合物电池3.7V、500mA负载的时候,你去测量这个电池的噪声,2.7微伏,两节干电池串起来,3.V、500mA负载的时候。它的噪声是7.1微伏,这也是为什么说,我们说电池比较干净,这个是我们一个非常经典的基准,基准追求的是初始精度和长期稳定性,噪声可能不一定很低,但是也算是比较不错的了。在2.5V一毫安的时候,因为基准要求电流不是很大,大家做基准做参考用了,它只有12个微伏的有效的噪声,第一个到底是什么?我们过去概念当中谈到噪声的时候,开关电源的噪声都是几十个毫伏,LDO的噪声可能是一个毫伏以内,这是我们新发布的一个LDO产品,3045,3.3V、500毫安的时候,只有0.8微伏的噪音,比一个电池的噪声还要低。这个电池干什么用?什么时候需要这样的噪声?因为噪声和纹波这两个东西在一起的时候,就会产生很多的射频和频谱的问题,所以这样的器件在高精度的采样和一些射频、微波应用的时候,可能会非常非常敏感。或者当你做一个24位的采样系统,你发现你的精度只能做到18位、19位的时候,你可能真的要看一看你的电源系统,是不是因为噪音太大了,没有办法做到23位、24位。

昨天我们在那边颁奖的时候拿了一个最新的奖项,是我们LTC2500-32,32位ADC,那你作为一个32位的采样系统的时候,你的噪声纹波对你到底有多大影响?其实可以算一下,采样满伏是3V的电压,32位精度,你自己算一下,2的32次幂,拆分下来最小分贝是多少,你的噪声可以大概知道,电源一定以比那个低,否则没法采样。所以我们在追求一些创新的极致时候,我们如何突破一切过去不可能实现的事实,达到最高的技术水平。

第三个电源领先的技术,效率,效率意味着你的功率损耗,意味着解决散热的问题,我两年前有一个讲课,提到一个概念,我们以前在大学做设计的时候,那时候不懂,就用LDO,12V转5V,烫的要死,加散热片,然后就发现加散热片放在一个密闭的盒子里面还是很热,怎么办?把散热加大,没有用,放在密闭的空间里面是没有用的,就是因为效率的问题。后来才有了开关电源的出现,开关电源是为了提高效率,90%几,而不是40%、50%的效率。开关电源刚才说了一个突破就是我把效率做到80%几、90%、91%、92%,当你做到93的时候已经非常困难了,你往上推的时候怎么推这是很困难的问题。

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所以我们在考虑一个问题,在我们过去,其实8610是Silent Switcher其中一个产品,做到93%、94%的时候其实已经非常非常困难去再改进效率,因为从一个电路来讲,有两方面的损耗是我们不得不去面对的,一个是MOS管开关损耗,一个是电感作为一个储能器件,你一定有DCR,一定有你的电池转换的效率,这两部分的损耗让你没办法逾越传统电源上的弊端,就是我的效率比较难做到93%、94%以上。其实从8610来讲,效率已经很高了,从1毫安到3A,1毫安到3A的宽度范围里面,我们的效率始终在92%以上,最高到94%点几。到底怎么办?这个是全世界所有做的电源的工程难题,因为你的电感不是理想电感,你的MOS管不是理想开关,一定有损耗,我们其实为了减少外围器件的体积,我们还把开关频率提高,为了保电感体积做小点,例如20年前某友商的产品开关频率100K的时候你会发现,电感是220uH,你要的电容是470微法的,我们现在还看到一大堆这样的板子,虽然已经这家公司已被收购不生产了,我们看到用4.7V的电感一样可以输出3.5A的电流,但是频率的提升就会导致你的开关损耗越来越大,效率很难提升,怎么办?

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摆在ADI电源部门面前一个非常大的难题就出现了,怎么解决呢?我们就开始想一个问题,我能不能把电路里面的电感去掉,为什么要把电感去掉?电感作为一个储能器件,一定有转换的效率问题,有DCR,为了推动电感,你需要MOS管的推动能力比较强,我能不能把这个去掉呢?我们做了一些不同的尝试,这是7820,我们最近发布的一个器件,后续还在做,7820、7821,我们在考虑不同的电源,不同的拓扑结构,作为7820没有电感的开关电源,板子很小,28×28,厚度6毫米,大家会看到一堆的电容,因为大家都知道电感是储能器件,电容也是,用电容做储能,大家想到的电容泵,但是过去的电容泵效率做不高,过去几十年大家都这么用的,EMI比较低,效率不高,所以小电流的时候可以用,我们怎么去解决这个问题呢?我们做了很多探索和尝试,很高兴可以跟大家分享这个数据,通过我们创新的设计和工艺方法设计这个芯片,最后拿到了99%左右的转换效率,从2安培到20安培这么一个宽的范围输出的电流,我们可以维持电源转化效率99%左右,当然这个技术是我们刚刚发布,还在创新期想这些东西,这个其实不太容易,因为它还有一些局限性,我们有一个要求,7820现在要求的电压转换是呈比例的,48伏转24伏,可以实现这个效率,或者48V转12V,就是1/N才可以,那怎么办?不用担心,创新永远在引领时代的进步潮流,我们在开发7821,是整合了这个模式和加上了普通的传感器这种传统的统变的电感变压器的模式,能够把效率还可以维持在97%左右,但是电压可以随便调,这个因为还没有发布,所以不能跟大家讲,这个器件在网上可以搜得到,所以这个器件是非常适合在通讯系统里面48V电源往下转12V的主电压99%的效率,不用散热片,也不用加任何风冷,什么都不用,这是我们考虑到对传统的挑战方法。

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综合来讲,ADI在未来在三个方面去做一些工作,刚才还强调一点,我们还可以增加一些特别的功能,举个例子,这是比较流行的,给大家看一下,比如LED。

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LED有什么特别的?安全性,一个汽车的大灯,大家看下面那个图,LED大灯,它可以自动通过摄像头判断对面有没有车过来,有车过来,我会把跟那个车相关方向的灯关掉,所以你在道路开车就是这么一个效果图,我既可以照亮前进的道路,还可以不影响对面车的行驶,这也是一个智能的应用,所以我们在考虑不同的整合方案和新的技术怎么样实现让这个社会变得更和谐、更美好。

可靠性也很重要,99%、99.999%,在工业电源领域来讲是一个基础,99意味着说一年有3.5天的非预测性的失效,99.999%是一年大概有5分钟不是你预测的那种失效。所以为什么说在工业应用和汽车应用希望是99.999%的可靠性。

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ADI有不同的产品做无线传感网络,Dust Networks,它通过切频或者换频,或换通道,或者换不同的路径,去实现99.999%的可靠性。同时通过一个新的技术,就是时间同步,去实现非常超低功耗,就是休眠的时候大家都休眠,醒过来大家可以醒过来去做数据传输。现在的设计是我们一节工业的锂电池可以实现五年的传输寿命,但是这还是要换电池,怎么办?物联网说的那么牛,换电池这个很痛苦,那么多节点怎么用呢?针对这样的应用我们发布了一个新的产品,叫Energy Harvesting (能量采集),怎么从空间取电,所以里面的三个器件如何空间的振动、温差一个20毫伏的一个很微弱的电信号,我把它取出来变成3.3V给你供电。因为有这样器件的存在,所以我们做了不一样的项目,比如我们在洱海有一个完整的监控系统,以前是用4G,网上传可靠性问题,个成本也比较高,但是有人用gateway然后用这个来做,其实可靠性不是很高,用Dust Networks无线传感网络可靠性很高,功耗很低,再加上能量采集技术你基本上可以做到整个模块永远不需要维护,因为它从空间的能量就可以产生电量。

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机车的轮轴和所有这些瓦轴的检测上也是需要传感器的,这非常重要比如瓦轴温度过高,我就要维修了。这个东西你要装上传感器供电怎么办?Energy Harvesting Supply能够实现这样的监控是终身免维护的,往那一放,火车在走动的时候会震动,振动产生电压,20个毫伏出来就可以给你变成3.3V了,一直可以用下去。这是我们在电源技术和现实生活中的一些有益探索。

希望大家在未来记住我们新的品牌,Power by Linear,整合了ADI和Linear的logo,这是一个全新的子品牌,而且会沿着刚才说的电源技术发展的三大挑战继续往下走。

记者提问互动环节话题精选

【提问】:我这边有一个问题,你刚刚讲到好多是汽车领域的应用,我看你PPT上有一个型号LT8645S,这个型号它的电压幅度是3.4—65V之间,我们现在注意到汽车领域向48V电源转变,是否可以理解ADI新的电源系统是无缝对接的系统还是说有新的挑战?

【梁再信】:这个是有一些挑战,因为从传统的硅片的工艺来讲,你要做非常高压,还是有一些工艺的要求,这个本身不太容易。但是好处我们从两个方面解决这个问题,第一,改进我们的工艺,让我们在汽车界的应用里面可以支持更高的电压,我们现在已经有100伏的DCDC可以发布,可以支持。另外一种考虑解决问题的方式,24伏、48伏或者12伏汽车的电平系统,它的电压不是在12伏、24伏、48伏,在启动和发动发动机供电的时候,电压的波动范围是非常明显的,冬天启动的时候电压可能12伏会变到3点几伏,瞬间可能会冲到30伏以上,怎么解决这个问题呢?我们现在有另外一类产品,surge-stop就是这种浪涌保护器件,现在最新发布的器件能够做到140伏的工作范围,把48伏系统、24伏系统、12伏系统,超出这个范围百分之多少以内的电压的把那个尖峰能够给你消掉,甚至这样的芯片我们还支持防反接,就是负多少伏你接上都不会坏,就是为了这样的应用。所以我们从两个维度去解决,一个是芯片本身耐压提高,第二个是我做一个系统级的保护,因为那种高压不是长时间的,是瞬间的,毫秒级的,后面就不再存在了,但是传统的DC机是没有办法扛住那么高的高压就会烧坏,但是我们的不会。

【提问】:这里有两个小问题,一个问题,uModule那个问题看到做的越来越小,做到100A,但是我看到只有第二代那里提了一下散热是通过内置散热处理,第三代、第四代也没说怎么弄的,既然做的这么小,不仅要考虑芯片散热,系统散热应该也会有。

【梁再信】:第一个问题是这样,也没有太多去解释这个技术,是因为我们的竞争对手一直在分析,在看我们怎么去演进的,其实刚才我说了,我们竞争对手还停留在第一代第二代跨越的过程当中。所以第三代、第四代技术我只能说我们通过一些特别的工艺和工程方法让外壳和磁性回路和散热的回路融为一体,既提高了你的可靠性,因为用传统的环氧树脂封装的芯片导热是很有限的,但是我们现在把磁性回路,你可以理解把电感的外壳变成了散热的外壳,也变成了整个模块的外壳,我只能讲到这一点,更多不能讲,可能两年之前我们可以对外发布这些细节,因为两年之前我们做到第五代。

【提问】:封装其实如果要是反向的话还是很容易发现是怎么做的?

【梁再信】:技术的门槛,你看可能能看明白,但你要做出来不容易,因为这受限于你的工艺、工程和流程,你能不能有这样的技术和工艺把东西做到良率跟我们一样高,可靠性做到这么好,就像刚才说的一样,这么多厂做电源,为什么我们Silent Switcher可以把效率做到如此高,别人还在妨我们,就是因为我们始终在考虑技术的领先,怎么推动技术的发展,所以我们就留一个悬念,在一两年之后来发布。

【提问】:还有一个可能你又要给我悬念,用电容储能代替电感,怎么把它48到24、48到12,它对半这样就能做到99%,这个是什么原理?

【梁再信】:这个其实不能称之为悬念,因为这个技术大家都知道,我们以前说用电荷泵开关的方式给电容充电,比如12伏给一个电容充电或者12伏给两个电容充电,充完电之后把两个电容叠起来马上就变成24伏了。你怎么做到降压呢?其实原理很简单,我给一堆电容充电,充到48伏,充完之后我用MOS管去做怎么样切换做分压,原理很简单,把电容能够拆分,从其中取一半的电压出来,原因很简单,但是有一个问题,你MOS管切一半电压的时候,如果控制时序做的不好就会短路,而且还要提高一个效率的问题,所以这个的确也是悬念,原理很简单,就是如何用电容,这个器件的特点,不仅仅可以做降压,我刚才给大家看的是一个典型的通讯48V转24V转12V,其实它可以做升压,甚至可以做反压,比如48V转-48V,我也可以做到99%的效率,就是MOS管切换它的极性,大家会看到可能有好几个MOS管,只是这个MOS管的控制逻辑,如何解决短路、效率和EMI的问题,这里面有我们的专利在里面,所以也不能讲。

【提问】:我们有一个小问题,刚刚提到了这里有三款能量采集的产品,还有没有其他一些应用?这三款分别针对的一些区别?

【梁再信】:其实我们在能量采集做了非常多的探索,就是为了匹配我们未来所谓的IoT,就是物联网的应用,因为物联网有如此多的节点,在未来一定是走低功耗高密度,因为大家可以想象全世界有几十亿、上百亿个物联网结点,万物互联。因为这么多的节点,你不可能把能量的功耗做的太大,如何解决供电的问题?这也是一个传统的挑战,我们知道在传统的DCDC,不管正压还是降压电路,它的启动电压一般是1点几伏,系统才可以正常启动。我们十年前LTC有发布一个电源产品,boost电路可以在0.7伏、0.8伏启动,升压升到3.3V,这已经是当时的工业极限了,700毫伏可以增上去,现在挑战来了,一节太阳能光电池500毫伏,为什么要串起来?就是因为它的电压不够高,只有500毫伏,能不能用一节光电池就把电压做上来?所以我们开始做,有好几个产品是跟太阳能相关的,单节光电池就可以把它往上转的,但是这个还不够,因为我们发现有的地方是没有光的,但是有震动,比如说地铁,地铁的轨道,你能产生的能量就是振动,比如说在锅炉工业现场,锅炉里产生的能量就是热,外面25度,里面可能150度,这些能量怎么产生,怎么收集,这是我们始终在考虑的问题,这个市场业界也有很多这样的能量转换芯片,它的产生电压都非常非常低,过去传统的方式大家用最简单的方法,比如温差发电,一节温差发电可能只有几十个毫伏,那我做50个串起来,变成3伏,再往上转,但是这样你的效率和体积和你的成本都非常非常高,所以我们工程部门就想挑战说我能不能做全世界最小的,能够自己震荡起震,升到3.3伏的芯片?我们做各种探索最后发现我们能够把20个毫伏的电压,什么概念?就是拿音乐片的陶瓷片你用力按一下,那个电压超过20个毫伏、50个毫伏、60个毫伏,这样做的好处是我们可以把空间的震动、温差,只要能量场产生的地方都能把能量取出来。这个技术也是其他竞争对手想要赶超,但是一直没有很好的方式和方法,大家通过今天的演讲会发现我们很多的技术不仅仅是硅片的技术,而是整个系统工艺工程和体系结构的技术,这里面还是有一些技术的,ADI有一个口号是beyond silicon,就是怎么样超越硅片的所谓的能力和范畴去定义一个全新时代的产品,这也是其中一个应用。能量采集这里提及的那三款只是一个典型的系统代表,我们还有很多这样的器件,就是满足不同场合的不同能量的采集的工作。

【提问】:也是关注散热的问题,100A散热量应该是特别大的,芯片端有方法解决,但是如果是在PCB板级是怎么去解决的?我想在PCB级,我了解到的一些技术,在PC面板里面有嵌入铜块技术,直接在用铜块导入到散热片这种技术,我不知道你们这个芯片出来以后,PCB上我想问一下可以讲解一下是怎么样设计吗?

【梁再信】:首先可以明确一点,我们demo板的PCB结构没有用很特别的工艺,可能有一个小小的要求,你的PCB铜厚我们建议用两个盎司,而不是一个盎司。有两个理由,一个是为了让电流更方便,因为铜厚决定了过电电流大小。第二个是两个盎司的铜厚你的散热的热传递的能量损失会小一点。我们其实散热问题更多的从工艺上解决,有两个,第一个是引脚,引脚大家拿到这个器件你会发现引脚的数目比较多,有两种,一种是LGA,一种是BGA,BGA下面的球非常多,按照道理不需要那么多引脚,因为你作为电流输入输出接地就好了,为什么做那么多引脚?其实就是为了散热,LGA是没有球的那种焊法,散热会更好一点,所以热量一部分是从电路板,通过这么多的引脚传到底版上,底版上尽量用两个盎司的铜厚。另外是用到100A这么大电流的应用,基本都是服务器云或数据中心,它的电路板厚度层数都很多,十几层是很常见的,20层,如果你十几、二十层这么多,就像一个散热片一样,这是一个出发点。 第二个出发点是如何提高我的效率,效率越高热损耗就越小,散热问题就容易解决刚才说了在效率上我们有很多独门绝技,包括前面提到的silent switcher。第三个问题是散热片,刚才也提到过说传统的封装功率你的热阻是比较大的,我们在选择壳体的时候,已经不是传统的封装工艺了,已经把磁性材料、热传递和外壳合三为一,三个东西变成了一个,那我的外壳的热阻远远比传统的环氧树脂封装的热阻要低很多,从而让我的热功耗会更小一点,当我做到100A的时候,其实我需要传递散出去的热量只有几瓦,100瓦里面可能只有5、6瓦左右的功率需要散热,所以我们有一个很典型的应用,在一个小时有250升的自然风流量里面,有个heatsink,整个100A满负载的时候,我的芯片散热温度会比较高,80几度,不是强风散热,是自然风放在室外这样放着不动的条件下,大概80几度的温度,温升还是会比环境温度高过50度左右,如果加上风能,这个问题就不是问题了,我们从这三个方面解决散热的问题,的确这是一个非常大的工艺和工程问题的挑战。

【提问】:我还是想问两个小问题,第一个是今天主题是谈电源,如果是谈电源的话,Dust Networks如何会归结到电源里面。

【梁再信】:这里谈Dust Networks出来是因此引出我们的能量采集技术,因为Dust Networks是超级低功耗,一节电池工作五年,我刚才说了如何考虑终身免维护,而不是五年之后你还去换一个电池,这个很麻烦的,你在大桥上装一个压力传感器,五年一换电池,这个很麻烦,所以能不能做一个终身免维护,所以我是拿它做一个引子。

【提问】:第二个问题是你谈到汽车LED大灯的时候,说的是对面如果来车了,会把左边的灯给关掉,我觉得这可能也不是一个电源模拟的问题。

【梁再信】:这的确是一个系统性的问题,首先这样的大灯系统,大家会看到在奥迪下一代产品一定会出现,因为这个测试已经过了,它是通过车底有一个摄像头,判断路上有没有车,通过算法通知系统关掉哪个led,只是说我们提供一个非常高效的led驱动,同时可以提供多路的LED切换,我可以让你很随意切换,我想关哪个马上就能关,我想亮回来的时候,我的一致性和电流的一致性还非常好,因为在汽车和医疗的应用上,对LED调光度和亮度的一致性是要求非常苛刻的,现在奥迪的说法是矩阵式的LED大灯,不能说我这12个灯有2个灯的亮度比别的低5%,这个是他完全不能接受的,我们要做的事情是如何通过高性能的LED驱动芯片让每一路在开关和调光的时候亮度是一致性的,12路同时调光能不能做到一致性很好,这个是目前很难做到的,因为奥迪和奔驰都有一个特别的功能,我的大灯的亮度是随着车速的提高会提高我的功率的,让我能够照的更远,这样提供安全性,所以我们是在安全性和可靠性上面去配合系统的设计,提供这样的方式,让它能够非常灵活的提供一个非常人性化的驾驶的大灯去给我们的市场。

【提问】:那么led大灯的寿命由哪些决定呢?

【梁再信】:取决于几个点,因为LED大家都知道,它是一个电流驱动性器件,所以你在调光的时候,你会不会有光压过冲这个非常重要,然而你的LED电流的限制能不能在你的范围之内,第三个是你做led驱动的时候对环境和温度去做监测和补偿?这个其实都是很重要的。所以你会看到说我们的LED驱动芯片好像很复杂,一堆引脚的问题,是因为我们考虑了非常非常多可靠性、安全性和冗余度的问题,但是可能其实就是LED一个电感、一个开关给你一串亮了就行了,别的什么都不用管了。我们也在挑战很多极限,传统的led驱动,我的就是调光率做到500:1,然后对1000:1、800:1,现在已经有4000:1的调光的器件,这里面有很多工程的挑战,4000:1的占空比你怎么控制这个抖动边沿,这个也是非常有挑战。

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