電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃晶晶）目前電源設(shè)計(jì)的復(fù)雜度正不斷提升，尤其是面向AI數(shù)據(jù)中心不同負(fù)載的電源轉(zhuǎn)換。ADI宣布推出綜合性產(chǎn)品系列ADI Power Studio，可實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的建模、元件推薦、效率分析與仿真功能。系統(tǒng)產(chǎn)品相互結(jié)合，能夠有效簡(jiǎn)化整個(gè)電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程。

ADI綜合性產(chǎn)品系列ADI Power Studio

ADI電源產(chǎn)品副總裁兼院士Robert Reay談到，當(dāng)今常見的系統(tǒng)往往需要上百甚至數(shù)百個(gè)電源軌。同時(shí)，系統(tǒng)中分布著不同種類的電壓。以數(shù)據(jù)中心為核心的AI系統(tǒng)為例，資料處理部分所涉及的電壓種類多達(dá)上百種。包括從200伏、400伏逐級(jí)降壓至40伏或20伏，甚至最終降至常用的5伏或3.3伏等多種不同電壓形式。



除了電壓種類多樣之外，輸出電流同樣存在較大差異。有些系統(tǒng)需要提供上百瓦的輸出功率，這正是我們所面臨的第三個(gè)挑戰(zhàn)。包括各種電壓的電源轉(zhuǎn)換以及電流輸出等問題，是電源設(shè)計(jì)中最大的挑戰(zhàn)之一。而這套工具的主要目的，正是幫助設(shè)計(jì)者能夠輕松地完成符合其系統(tǒng)需求的電源設(shè)計(jì)。

日前，ADI宣布推出綜合性產(chǎn)品系列ADI Power Studio，可實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的建模、元件推薦、效率分析與仿真功能。此外，ADI還發(fā)布了Power Studio產(chǎn)品系列中具備現(xiàn)代化用戶體驗(yàn)的兩款網(wǎng)頁(yè)端新工具（ADI Power Studio Planner和ADI Power Studio Designer）的早期版本。這兩款新工具與ADI Power Studio全套產(chǎn)品系列（包括LTspice、SIMPLIS、LTpowerCAD、LTpowerPlanner、EE-Sim、LTpowerPlay和LTpowerAnalyzer）相結(jié)合，能夠有效簡(jiǎn)化整個(gè)電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程。Power Studio工具集為工程師提供從初步概念到測(cè)量和評(píng)估的全程支持，助力工程師從容、高效地完成設(shè)計(jì)。

ADI Power Studio的五大設(shè)計(jì)階段

該產(chǎn)品系列覆蓋從規(guī)劃到設(shè)計(jì)、仿真、配置再到測(cè)試的整個(gè)過(guò)程。

規(guī)劃階段，LTpowerPlanner是一款用于系統(tǒng)級(jí)電源規(guī)劃的桌面端工具。通過(guò)這款工具，工程師能夠可視化呈現(xiàn)電源架構(gòu)、估算系統(tǒng)效率，并在團(tuán)隊(duì)間同步設(shè)計(jì)意圖。對(duì)于早期電源樹設(shè)計(jì)而言，LTpowerPlanner仍然是非常實(shí)用的解決方案。



而此次新發(fā)布的ADI Power Studio Planner，是一款面向系統(tǒng)級(jí)電源樹規(guī)劃的新一代網(wǎng)頁(yè)端工具。它為工程師提供交互式系統(tǒng)架構(gòu)視圖，支持直觀簡(jiǎn)明的建模、功耗計(jì)算及效率分析。憑借參數(shù)搜索、權(quán)衡比較等功能，Planner可助力工程師團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)流程早期階段做出更優(yōu)的架構(gòu)決策。

Robert Reay解析，工程師在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)先選擇元器件或 IC，然后進(jìn)行排列組合，思考如何搭配這些 IC。而ADI Power Studio Planner的好處在于，它采用自上而下（Top-down）的方式，首先從整體架構(gòu)出發(fā)，確定需要哪些功能和不同的區(qū)塊圖，暫時(shí)不考慮具體的 IC 型號(hào)。使得工程師能夠以更高層次、更系統(tǒng)化的視角審視電源系統(tǒng)的規(guī)劃，而不是一開始就陷入具體細(xì)節(jié)的考量。

設(shè)計(jì)階段，已有的LTpowerCAD是一款用于穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)的綜合性桌面端工具，具備經(jīng)過(guò)優(yōu)化的元件推薦、環(huán)路分析、效率預(yù)估及熱性能計(jì)算等功能。在IC級(jí)電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域，LTpowerCAD依舊是穩(wěn)定可靠的解決方案。



EE-Sim是一款用于穩(wěn)壓器快速設(shè)計(jì)與仿真的瀏覽器端工具。工程師可通過(guò)瀏覽器直接生成并評(píng)估電源電路，其中內(nèi)置了模型庫(kù)與分析工具。作為Power Studio Designer及仿真工具流程的重要補(bǔ)充，EE-Sim仍是實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)迭代的寶貴資源。

而新發(fā)布的ADI Power Studio Designer，是一款面向集成電路(IC)級(jí)電源設(shè)計(jì)的網(wǎng)頁(yè)端工具。它基于ADI備受信賴的電源設(shè)計(jì)架構(gòu)開發(fā)，提供引導(dǎo)式工作流程，可輸出經(jīng)過(guò)優(yōu)化的元件推薦、性能估算和量身定制的效率分析。借助這款工具，工程師能夠更有把握地推進(jìn)設(shè)計(jì)方案的仿真、配置與評(píng)估工作。此外，Designer支持的器件類型與產(chǎn)品來(lái)源無(wú)關(guān)。

Robert Reay解析，Power Studio Planner主要用于區(qū)塊的選擇和架構(gòu)規(guī)劃，接下來(lái)把整個(gè)系統(tǒng)劃分成小功能塊，就進(jìn)入到設(shè)計(jì)階段，用戶選擇合適的元器件和IC，直接在系統(tǒng)上進(jìn)行一些模擬和設(shè)計(jì)。

仿真階段，Power Studio整合了LTspice與SIMPLIS兩款仿真引擎，可在硬件落地實(shí)施前對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證。其中，LTspice主要適用于原凌力爾特的器件，SIMPLIS則支持原美信的器件。二者相輔相成，在Power Studio生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)提供基于模型的精準(zhǔn)仿真能力。



在這一階段的設(shè)計(jì)中，用戶可查到不同器件選型的產(chǎn)品特性，包括IC的大小和輸入輸出、以及初步的成本評(píng)估等，從而選擇最合適的整體設(shè)計(jì)。

配置階段，LTpowerPlay是一款PC端軟件工具，用于對(duì)ADI的數(shù)字電源系統(tǒng)管理IC進(jìn)行配置、監(jiān)測(cè)與調(diào)試。它具備實(shí)時(shí)遙測(cè)、故障記錄及腳本編寫功能，能夠適配實(shí)驗(yàn)室與生產(chǎn)環(huán)境的不同使用需求。



Robert Reay解析電源不是一個(gè)簡(jiǎn)單的輸入輸出，系統(tǒng)的復(fù)雜性在于可能有數(shù)百個(gè)輸入輸出需要處理。因此，LTpowerPlay 工具最主要的功能是，當(dāng)板子制作回來(lái)需要進(jìn)行調(diào)試時(shí)，我們不需要一個(gè)一個(gè)去測(cè)量。這個(gè)工具基本上允許您在不同的功能塊中，可以按需測(cè)試某個(gè)部分工作是否正?；虺鰡栴}時(shí)產(chǎn)生報(bào)告，讓工程師快速找出系統(tǒng)問題并加以解決。

在測(cè)試階段，LTpowerAnalyzer是一款操作便捷的PC端應(yīng)用程序，用于電源設(shè)計(jì)方案的評(píng)估與特性分析。它支持波特圖、瞬態(tài)響應(yīng)、輸出阻抗等多項(xiàng)測(cè)量功能，且能與EVAL-LTPA-KIT硬件實(shí)現(xiàn)無(wú)縫協(xié)作。



前四個(gè)步驟主要在軟件上進(jìn)行模擬，在第五個(gè)測(cè)量階段，ADI提供硬件測(cè)試工具，用于查看實(shí)際測(cè)試結(jié)果。因?yàn)樵趯?shí)際制作出PCB 板后，PCB 布局、元器件的位置，甚至布線的長(zhǎng)度都可能影響實(shí)際輸出結(jié)果。LTpowerAnalyzer從硬件層面進(jìn)行輸出測(cè)試，幫助找到問題所在，或者改善的方法。

傳統(tǒng)做法是，工程師在進(jìn)行仿真結(jié)果與實(shí)際設(shè)計(jì)結(jié)果比對(duì)時(shí)，需要購(gòu)買一些比較貴重的儀器，包括示波器、邏輯分析儀或電源等設(shè)備來(lái)測(cè)試。整套配齊大概需要2萬(wàn)到5萬(wàn)美元。而LTpowerAnalyzer能夠大幅降低成本，并易于攜帶，要提高工程師的測(cè)試效率。

總體來(lái)看，ADI提供的系統(tǒng)工具完整涵蓋了從軟件仿真到硬件測(cè)試的全過(guò)程，幫助工程師實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)。

整合凌力爾特和美信的設(shè)計(jì)流程，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫體驗(yàn)

過(guò)去幾年ADI先后收購(gòu)了凌力爾特（Linear Technology）和美信（Maxim）兩家公司。據(jù)介紹，目前，電源部門已將這三家公司技術(shù)進(jìn)行整合，而這套工具也包括了這兩家公司的電源設(shè)計(jì)流程和工具。

Robert Reay表示，對(duì)于使用美信原有元器件的工程師，可能需要使用其獨(dú)特的流程；而對(duì)于使用凌力爾特或 ADI 的元器件時(shí)，則可能需要使用不同的設(shè)計(jì)工具和流程。ADI Power Studio 的目標(biāo)正是將所有ADI電源元器件的設(shè)計(jì)流程和工具統(tǒng)一整合起來(lái)。





“對(duì)于習(xí)慣使用美信或凌力爾特工具的用戶來(lái)說(shuō)，基本上沒有任何沖突。這只是一個(gè)整合，并非要取代。工程師可以按照他們?cè)械牧?xí)慣繼續(xù)使用傳統(tǒng)方式。對(duì)于新方式，我們提供了更簡(jiǎn)潔的界面和更簡(jiǎn)單的應(yīng)用，讓新設(shè)計(jì)者可以快速入門。Power Studio Planner工具不僅用于進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃，還能幫助設(shè)計(jì)電源樹或電源架構(gòu)，這是在系統(tǒng)層面使用的工具。在完成整體系統(tǒng)架構(gòu)后，選擇合適的元件以滿足應(yīng)用需求，則是在Power Studio Designer部分完成的。”Robert Reay說(shuō)道。

提供網(wǎng)頁(yè)版工具，更利于整合AI功能

至于該設(shè)計(jì)工具對(duì)于AI的應(yīng)用，Robert Reay認(rèn)為在未來(lái)的五年內(nèi)，AI 在軟件開發(fā)上肯定能達(dá)到相當(dāng)高的水平，幫助我們完成一些重復(fù)性或固定的任務(wù)，盡管它不是100%精確，最終還是需要人工審核。同時(shí)，AI 在硬件線路設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用，也將能取得一定的進(jìn)展。

此次增加兩個(gè)網(wǎng)頁(yè)端工具正是為了便于工程師進(jìn)行AI搜索。在不斷增加電源器件的基礎(chǔ)上，網(wǎng)頁(yè)端工具能夠提供即時(shí)的互動(dòng)功能，通過(guò)AI搜索獲得最佳解決方案。盡管AI在硬件設(shè)計(jì)上有一定的局限，但它能夠提高工程師的數(shù)據(jù)搜索效率。并且在完成工作事項(xiàng)后可以直接將其上傳，確保始終擁有最新內(nèi)容。而桌面版需要更新才能知曉新增內(nèi)容。

ADI的這套工具從系統(tǒng)架構(gòu)開始設(shè)計(jì)，并不單純地選擇一個(gè)IC再依次選擇其他元器件。這與其他許多電源設(shè)計(jì)工具主要針對(duì)單個(gè)IC進(jìn)行輸入輸出的計(jì)算，再考慮電容、電阻或其他被動(dòng)元件對(duì)效果的影響的設(shè)計(jì)方式截然不同。也就是說(shuō)ADI的工具具有獨(dú)特的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)思路。而我們也看到，從經(jīng)典的桌面版工具到網(wǎng)頁(yè)版工具，從單機(jī)到云端原生Power Studio平臺(tái)，ADI的電源設(shè)計(jì)工具正在與時(shí)俱進(jìn)，加強(qiáng)與工程師的緊密互動(dòng)，幫助工程師實(shí)現(xiàn)更高效的電源設(shè)計(jì)。