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赵丽

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如果说工业4.0是一场革命，ADI这项技术正在推动基础技术变革

“工业 4.0 时代，在使用大量数据、设有各种传感器的工厂中，电源的外形尺寸、效率、EMI这些性能指标更为关键。”在昨天举行的工业 4.0 与智慧工业研讨会上 ADI 电源产品中国区市场总监梁再信（Lorry）如此说道。如果说工业4.0是一场革命，ADI以µModule技术为主的高性能电源正在推动基础技术变革。
作为高端工业智能领域的高性能模拟器件供应商，ADI 认为未来工业4.0的设备和装置的智能化会越来越高，这时设备“是否够灵活、效率是否够高、沟通畅否、安全性以及可靠性”都是非常关键的性能要求。

   
ADI 致力于帮助客户向工业 4.0 过渡的领域毫无疑问，在设计一款应用于工业4.0领域的产品时，上述的“灵活性、性能、沟通、安全性、可靠性”都是需要面临的挑战。对板卡研发工作人员来讲，一个最不能忽视的产品就是“电源”，因为电源是工业4.0领域任何一款板卡的机电基础。
为了满足上述五点要求，ADI 针对工业4.0领域的电源创新主要考虑以下三个维度
*  效率，做到更加节能、提高效率，不断突破极致
*  外形尺寸，在做出高性能电源的同时，减少PCB尺寸以及增加更多的功
*  EMI，不断提高产品的可靠性、创新性，设计出更完美的噪声处理方案

    电源效率高，工业4.0设备的效率才会高
“效率是全世界所有做电源的工程难题。因为电感不可能是理想电感，MOS管也不可能是理想开关，这两者都存在一定的损耗。为了提高效率，所以才有了开关电源的出场。”Lorry表示，十多年前我们的开关电源就已经达到90+%的效率，跨不过的90%+但可以追求Efficiency的极致。
“为了减少外围器件的体积，我们把开关频率提高了。但是频率的提升会导致开关的损耗越来越大，效率也很难提升，怎么办?”Lorry自问自答提出这个难题，“电感作为储能器件一定有转换的效率问题，所以我们考虑去掉电路中的电感，ADI的LTC7820就是这样一个没有电感的开关电源。”

    解决空间问题，选高集成度电源模块产品
如果说工业4.0是一场革命，电源模块的发展对ADI 来说也是一场革命，因为它在不断的突破挑战，在工艺方面完成了非常大的调整。ADI 的电源模块对工业4.0领域来说，大大提升设备的灵活性、性能以及安全性。
要想做出高集成度的电源产品，电路板小尺寸、薄型化等是关键方向。“做好电源模块，让产品设计工程师专注于做系统级设计，而不用花时间去调一个复杂的电源系统。”Lorry 表示这是电源模块的关键点。他给出了下图的某个系统 IO 和内核供电系统的示例，成功节省 30 到 100 个的元器件数量，而且整个系统的可靠性也会得到提升。

    比如 ADI µModule® (微型模块) 稳压器LTM4622，该产品采用纤巧的超薄型 6.25mm x 6.25mm x 1.82mm LGA 和 6.25mm x 6.25mm x 2.42mm BGA 封装，封装中内置了开关控制器、功率 FET、电感器和支持组件，其高开关频率和电流模式控制的运用可实现针对电压和负载变化的非常快速瞬态响应，而并不牺牲稳定性。此外，四路 4A 电源模块整列LTM4644， 输出可通过并联形成一个阵列以提供高达 16A 的电流能力，该电源模块的高效率设计使每个通道能够提供 4A 连续 (5A 峰值) 输出电流，仅需大容量的输入和输出电容器。
Silent Switcher ，低EMI开关电源
怎么样减少系统的噪声和干扰，EMI 是关键，而大部分的 EMI 问题都是从电源干扰来的。ADI 的开关电源Silent Switcher2 系列，EMI 指标可以做到非常低。
如果你了解Silent Switcher技术，那你肯定清楚这项本身并不难，难的如何形成环路，在流动的时候是反方向的。从Lorry现场分享的剖面图来看，磁场因为反向，就是一个闭环的回路。ADI Silent Switcher 已经走到了第三代，要解决的问题是——如何在超小体积、高功率的情况下控制EMI，让EMI指标远远低于标准。

    Low EMI意味着比较低的噪声和纹波，对电源来说这很重要。

    Silent Switcher 2 提供极低的电源纹波
“大家知道LDO就是为了降低纹波，而且也能提高效率。但电路板上还有一些给ADC用的基准电源，它的噪声也比较低。但基准和LDO针对的应用场景却不一样，前者追求初始精度和长期稳定性，而后者则是追求怎样去输出大电流。”Lorry补充分析道。
据 Lorry 介绍，目前 ADI 的 Silent Switcher2 产品，效率可达93%，满足 CISPR25 Class 5 EMI 的指标，例如该系列产品中的 LT8609，即使仅仅使用简单的2层板，也同样能够实现很低的EMI表现。
除此之外，Lorry 还介绍了ADI 大电流超级电容器后备控制器和系统监视器LTC3350以及备份电源LTC4041的典型应用，其中LTC4041的一个典型的应用就是针对工业4.0设备做掉电保护。
“提供最好品质的可靠性产品，帮助你设计的系统得到最好的可靠性和长期的稳定性。是 ADI 给大家的承诺。”演讲最后 Lorry说到。“ADI 电源会为继续提供创新、高性能的电源方案，为工业 4.0 的发展提供最好的技术支持。”

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