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电源竟然有这么多讲究?工业应用一定要懂的知识点

供稿:优德w88手机版下载 2018/9/10 10:22:48
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电源可以说无处不在,我们对之再熟悉不过。在工业中,一个完整的生产周期内电源虽不显山露水,但却无处不在,是生产的基础,在生产全过程中不可或缺。要论起电源的高低来,恐怕很多人的回答都是千篇一律的“安全、可靠”。然而,安全可靠都是最终的表象,真正决定电源好坏是更深层次的要素,这里面的学问可大着呢!

近日,gongkong®受邀参加ADI高性能创新电源技术研讨会,听了现场专家的介绍,恍然觉悟电源原来还有这么多说道儿。而且,ADI电源产品的智能化程度也是非常让人惊讶的。

 

“三个维度”护航工业4.0

ADI电源产品中国区市场总监梁再信(Lorry)在谈及占据ADI电源业务超过40%的工业应用领域时,一开场便总结说,“工业4.0真正的本质和基础,考虑更多的是如何提供实时的控制、软件可配制的I/O,以及所有这些设备的可靠性、安全性和健康运行等。”

 

工业4.0应用要实现更高的生产率需要满足柔性、效率、通信、安全性、可靠性等方面的创新需求。而所有工业产品的应用都离不开电源。在高功效、小体积、低EMI(电磁干扰)这三个维度,ADI能够提供强有力的支持以及一系列创新产品来满足不同工业应用领域电源的安全性和可靠性要求。

在工业领域,EMI是绕不开的问题。尤其是现在的工厂大批量引进机器人作业,更容易因为EMI问题而出现系统死机的现场,造成巨大的损失。

对于很难实现的电源超低EMI这一点,Lorry举例了采用Silent Switcher技术的最新一代LT8614芯片,从工程物理的角度做了突破和创新,它不仅通过两个反向的电流环路优化磁场闭合路径,同时通过系统环路优化将SW上升沿的振铃控制得非常小,再加上其高度优化的封装工艺,不再用金线去绑定内核,而是用导装的方式缩减电流板,其EMI相当低。除此之外,它还极大降低了纹波,解决了噪声问题,将系统的可靠性、稳定性都能做得很棒。

 

在中国机器人、工业控制领域,甚至在汽车领域,大部分客户对Silent Switcher技术都非常感兴趣,因为在过去,几乎所有工业客户或者汽车客户,光是要解决EMI的认证问题都要通过半年的时间去做整改,通过之后才可以上市。Silent Switcher技术的出现,能够节省大半年的时间。

 

为了处理在特别的工业应用场所电压波动大的情况,ADI还特别推出了非常宽电压的隔离电源(如上图,其电源宽为20V到540V)。同时为了减小工业客户和板卡设计空间,ADI还设计出高集成度电源模块。这可以节省客户在器件的采购、生产的可靠性以及物料上的成本。例如高度集成的LTM4668,尺寸仅6.25mm×6.25mm×2.1mm(长×宽×高)。

让高低压转换变得高效、简单

工业现场会有高压和低压,混合系统在同一个板级,如何隔离高压和低压?离不开开关电源。下图是标准的隔离电源的框图,图示的原理已经用了几十年,2500伏、3000伏靠变压器做输出的反馈。这样的电路电源十分复杂,光维会衰减,性能及可靠性也会随之降低。

对此,ADI推出了一个新的概念,通过一个控制器和一个变压器来组成隔离电压控制器,省去反馈和光耦,输出就会变得非常简单。一个二极管一个滤波电容,实现了输出的调整率从0毫安到400毫安,即使没有传统的反馈,输出也可以做到0.5%的精度,效率也达到90%以上,这在隔离电源的领域是一个突破和挑战。

为了实现这一点,ADI做了很多工作,例如如何通过变压器的波形去计算和分析输出负载的变化,保证系统输出维持一定的稳定度。这样的稳定电路,原来需要五六十个隔离电源,如今一个非常简单的电路只需要10个隔离电源,可见它综合的可靠性和稳定性已经大幅度提升,这是ADI在工业领域推动技术的一个创新。

工业领域覆盖的电源需要几十伏,如果在仓储等电压波动大的特别场所,ADI也有应对方案。ADI宽电压的隔离电源基本上可以覆盖所有工业场的电压,范围宽达20伏到540伏。

从工业来讲,现在工业设计的密度和板卡的复杂程度越来越高,人机界面、控制、回路、软件的可靠性、系统的稳定性花的功夫会越来越多。如何在工业领域和板卡设计时的难度,加快产品设计的迭代速度呢?把过去非常复杂的电源系统集成在一个模块里,将隔离电源的技术和集成电路分装的工艺组合,做出了隔离的电源模块,在保证系统的稳定性的前提下,简化产品设计。

 

Lorry表示,从工业领域来讲,上述这些优良的集成电路封装工艺和模块化技术能帮助ADI的客户灵活地设计系统,进一步提升在系统上的安全性和可靠性,使得ADI的工业产品也更加稳定。

值得一提的是,去年3月份ADI公司完成了与LINEAR公司的合并,不仅在公司层面,两家公司的合并缔造了高性能模拟技术的公司,在电源的细分领域更是强上加强。合并后两家公司电源产品超过了一万之多,ADI公司推出了“POWER BY LINEAR”电源子品牌,旨在通过创新的高性能电源技术,帮助用户解决设计中棘手的挑战。(文/gongkong陈佳利)

审核编辑(陈佳利)
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