GSMA在9月最新發布的《2018年全球移動趨勢報告》揭示：5G已經到來。到2025年，5G將占全球移動連接的15%。5G/IoT機會正在向企業轉移。5G和物聯網將在企業領域開辟一系列新的機會，從現在到2025年，將再增加100億個工業物聯網連接。
圖1：5G已來。到2025年，5G將占全球移動連接的15%。
眾所周知，從2G、3G、4G到5G，不管是射頻信號鏈器件還是電源器件，每一次通信系統的迭代里面都有ADI的重度參與。ADI電源產品中國區市場總監梁再信(Lorry)在最近的一次媒體交流會上談到，5G和萬物互聯時代其實對電源技術也提出了新的要求和挑戰，例如對于基站電源來說，到了5G時代，要求則會變得更為苛刻，無論是效率還是可靠性都需要有更大增強。而無電池持續供電則是很多物聯網節點應用場景大規模落地的前提條件。那么我們來看看，創新的電源技術是否已經準備好迎接新時代的到來?
應對5G通信的高功率密度、高穩定性挑戰
正如一些業內專家指出的，未來5G基站的分布可能會更加密集以及分散，因此通訊電源的尺寸以及功率都會比以前更小些，但總體的功率密度以及轉化率、效率都要有所提升。
對此，Lorry表示，從30年前開始，電源效率就不斷提高，但業界大概提高到94%的時候就推不動了，主要原因是電感損耗逐步降低，但MOSFET的損耗卻在增加。而現在，上述問題已得到很好解決，ADI已經推出的效率最高可達99%的電源轉換器。
例如，LT8610A/LT8610AB是緊湊、高效率、高速、同步、單片式、降壓型開關穩壓器，僅消耗 2.5μA的靜態電流。與LT8610相比，這兩款器件均具有較高的最大輸出電流(3.5A) 和較快的最小接通時間(30ns)。LT8610A 具有與LT8610 相同的低紋波突發模式性能，而 LT8610AB 則擁有更高的輕負載效率。
圖2：LT8610AB具備更高的輕負載效率。
當下的5G通信系統需要非常高的功率密度，因此，芯片的功耗和轉換效率面臨較大的調整。Lorry介紹說：“傳統的DC/DC電源，因為MOSFET的開關損耗和電感轉換損耗的存在，效率沒有辦法在當前構架下取得突破性進展，ADI在研發了一種沒有電感的變換器LTC7820，可以將效率提升到99%。但是因為典型工作原理是將輸入電壓對折降壓變換，不能調整輸出電壓，因此ADI又開發了一個混合型的開關電源LTC7821，綜合了無電感高效變換器和高性能降壓電路的優點，加以其它技術與原理應用，在輸出電壓可以隨意調整的同時，依然將效率保持在97%以上。”
圖3：無電感總線轉換器LTC7820可在郵票大小的面積上實現97%以上的效率。
ADI在通信應用的電源技術創新和調整方面還做了很多其它的改進。比如結合理想二極管的優點支持熱插拔，能夠讓通信系統實現更低壓差，更高效率和更高穩定性。
圖4：理想二極管和熱插拔控制器結合為通信系統提高更好的穩定性。
還有，通過帶數字接口的電源管理系統可以記錄每一路的電源狀態、電壓、電流、溫度等，甚至可以控制輸出的電壓。尤其當系統不穩定時，可以通過PSM得知電路故障所在。因此，PSM的測量和輸出的調整功能在通信領域越來越受到重用。
圖5：帶數字接口的電源監控系統(PSM)。
針對通信應用，ADI開發了一系列帶有PSM數字接口的電源模塊，方便處理器與電源管理芯片的通信與狀態記錄，同時支持遠程調試。梁再信說道：“PSM功能越來越得到重視，因為在通信系統中，電源軌可能要多達十幾路，通過PSM對每路的監控，了解工作狀況。同時，在通信板卡出廠前的測試時，都需要把每路電源電壓同時上調可下調，如果采用PSM技術，可實現自動測試，自動輸出調整，簡化產品的測試過程?！?/span>
圖6：ADI帶PSM的大電流 μModule穩壓器發展路線圖。
除了PSM，POE(Power over Ethernet)在通信領域的應用也非常的廣，POE可以通過網線傳輸數據和電源。目前ADI已經推出包括13W、25.5W、71W以及90W的LTPoE++解決方案。Lorry分享到：“90W還不是終點，ADI現在已經推出了150瓦的POE解決方案，可藉由單根CAT5 cable即可滿足MIMO/5G/Small Cell等應用。此方案最大的好處是可以對通信的應用和布局提供高達150瓦的功率。面對大功率的遠端設備供電，150瓦可以提供非常完美的解決方案，這也是我們在通信方面強有力的一個技術平臺?！?/span>
圖7：ADI提供高達150W的POE解決方案。
能量采集技術創新實現無電池物聯網節點
針對智能穿戴式設備以及更多物聯網終端節點的持續方便供電問題，ADI做了非常多的探索，能不能把振動、溫差、光、磁場等變成需要的能源呢?為此ADI也推出了一系列創新產品，如圖8。
圖8：ADI提供齊全的能量采集器件。
以LTC3108舉例，LTC3108 是一款高度集成的 DC/DC 轉換器，非常適合于收集和管理來自諸如 TEG (熱電發生器)、熱電堆和小型太陽能電池等極低輸入電壓電源的剩余能量。溫差產生的電能是微弱的，傳統開關電源沒有辦法轉換成3.3V甚至5V，而ADI可以做到。
而在振動方面，可應用LTC3588毫微功率能量收集電源，支持振動換能，0.25G、40Hz的振動片，就可以實現250μA的電能，產品集成了一個低損失全波橋式整流器和一個高效率降壓型轉換器，以造就一款專為高輸出阻抗能源 (例如：壓電換能器) 而優化的完整能量收集解決方案。
圖9：ADI電磁能量收集方案原型。
目前ADI在電磁能源收集領域也做了一些嘗試，仿照機械手表，制作了一個電磁場收集參考方案，通過振動就可以產生電能。
Lorry總結道：“Power By Linear這個子品牌體現了ADI功率產品未來的發展方向，絕不僅僅只針對下一代通信和物聯網應用，還將迎接更多熱門行業應用需求發展。我們考慮的是如何創新，如何提供高性能方案，并能夠提供全球最好的技術支持以及最好的可靠性和穩定性，幫助客戶在更多熱點和新性市場去拓展自己的創新版圖。”
