ADI电源产品副总裁兼院士Robert Reay：ADI Power Studio工具突破电源系统设计效率

电子发烧友网报道（文/黄晶晶）目前电源设计的复杂度正不断提升，尤其是面向AI数据中心不同负载的电源转换。ADI宣布推出综合性产品系列ADI Power Studio，可实现先进的建模、元件推荐、效率分析与仿真功能。系统产品相互结合，能够有效简化整个电源系统设计流程。

ADI综合性产品系列ADI Power Studio

ADI电源产品副总裁兼院士Robert Reay谈到，当今常见的系统往往需要上百甚至数百个电源轨。同时，系统中分布着不同种类的电压。以数据中心为核心的AI系统为例，资料处理部分所涉及的电压种类多达上百种。包括从200伏、400伏逐级降压至40伏或20伏，甚至最终降至常用的5伏或3.3伏等多种不同电压形式。



除了电压种类多样之外，输出电流同样存在较大差异。有些系统需要提供上百瓦的输出功率，这正是我们所面临的第三个挑战。包括各种电压的电源转换以及电流输出等问题，是电源设计中最大的挑战之一。而这套工具的主要目的，正是帮助设计者能够轻松地完成符合其系统需求的电源设计。

日前，ADI宣布推出综合性产品系列ADI Power Studio，可实现先进的建模、元件推荐、效率分析与仿真功能。此外，ADI还发布了Power Studio产品系列中具备现代化用户体验的两款网页端新工具（ADI Power Studio Planner和ADI Power Studio Designer）的早期版本。这两款新工具与ADI Power Studio全套产品系列（包括LTspice、SIMPLIS、LTpowerCAD、LTpowerPlanner、EE-Sim、LTpowerPlay和LTpowerAnalyzer）相结合，能够有效简化整个电源系统设计流程。Power Studio工具集为工程师提供从初步概念到测量和评估的全程支持，助力工程师从容、高效地完成设计。

ADI Power Studio的五大设计阶段

该产品系列覆盖从规划到设计、仿真、配置再到测试的整个过程。

规划阶段，LTpowerPlanner是一款用于系统级电源规划的桌面端工具。通过这款工具，工程师能够可视化呈现电源架构、估算系统效率，并在团队间同步设计意图。对于早期电源树设计而言，LTpowerPlanner仍然是非常实用的解决方案。



而此次新发布的ADI Power Studio Planner，是一款面向系统级电源树规划的新一代网页端工具。它为工程师提供交互式系统架构视图，支持直观简明的建模、功耗计算及效率分析。凭借参数搜索、权衡比较等功能，Planner可助力工程师团队在设计流程早期阶段做出更优的架构决策。

Robert Reay解析，工程师在设计时会先选择元器件或 IC，然后进行排列组合，思考如何搭配这些 IC。而ADI Power Studio Planner的好处在于，它采用自上而下（Top-down）的方式，首先从整体架构出发，确定需要哪些功能和不同的区块图，暂时不考虑具体的 IC 型号。使得工程师能够以更高层次、更系统化的视角审视电源系统的规划，而不是一开始就陷入具体细节的考量。

设计阶段，已有的LTpowerCAD是一款用于稳压器设计的综合性桌面端工具，具备经过优化的元件推荐、环路分析、效率预估及热性能计算等功能。在IC级电源设计领域，LTpowerCAD依旧是稳定可靠的解决方案。



EE-Sim是一款用于稳压器快速设计与仿真的浏览器端工具。工程师可通过浏览器直接生成并评估电源电路，其中内置了模型库与分析工具。作为Power Studio Designer及仿真工具流程的重要补充，EE-Sim仍是实现快速设计迭代的宝贵资源。

而新发布的ADI Power Studio Designer，是一款面向集成电路(IC)级电源设计的网页端工具。它基于ADI备受信赖的电源设计架构开发，提供引导式工作流程，可输出经过优化的元件推荐、性能估算和量身定制的效率分析。借助这款工具，工程师能够更有把握地推进设计方案的仿真、配置与评估工作。此外，Designer支持的器件类型与产品来源无关。

Robert Reay解析，Power Studio Planner主要用于区块的选择和架构规划，接下来把整个系统划分成小功能块，就进入到设计阶段，用户选择合适的元器件和IC，直接在系统上进行一些模拟和设计。

仿真阶段，Power Studio整合了LTspice与SIMPLIS两款仿真引擎，可在硬件落地实施前对设计方案进行验证。其中，LTspice主要适用于原凌力尔特的器件，SIMPLIS则支持原美信的器件。二者相辅相成，在Power Studio生态系统内提供基于模型的精准仿真能力。



在这一阶段的设计中，用户可查到不同器件选型的产品特性，包括IC的大小和输入输出、以及初步的成本评估等，从而选择最合适的整体设计。

配置阶段，LTpowerPlay是一款PC端软件工具，用于对ADI的数字电源系统管理IC进行配置、监测与调试。它具备实时遥测、故障记录及脚本编写功能，能够适配实验室与生产环境的不同使用需求。



Robert Reay解析电源不是一个简单的输入输出，系统的复杂性在于可能有数百个输入输出需要处理。因此，LTpowerPlay 工具最主要的功能是，当板子制作回来需要进行调试时，我们不需要一个一个去测量。这个工具基本上允许您在不同的功能块中，可以按需测试某个部分工作是否正常或出问题时产生报告，让工程师快速找出系统问题并加以解决。

在测试阶段，LTpowerAnalyzer是一款操作便捷的PC端应用程序，用于电源设计方案的评估与特性分析。它支持波特图、瞬态响应、输出阻抗等多项测量功能，且能与EVAL-LTPA-KIT硬件实现无缝协作。



前四个步骤主要在软件上进行模拟，在第五个测量阶段，ADI提供硬件测试工具，用于查看实际测试结果。因为在实际制作出PCB 板后，PCB 布局、元器件的位置，甚至布线的长度都可能影响实际输出结果。LTpowerAnalyzer从硬件层面进行输出测试，帮助找到问题所在，或者改善的方法。

传统做法是，工程师在进行仿真结果与实际设计结果比对时，需要购买一些比较贵重的仪器，包括示波器、逻辑分析仪或电源等设备来测试。整套配齐大概需要2万到5万美元。而LTpowerAnalyzer能够大幅降低成本，并易于携带，要提高工程师的测试效率。

总体来看，ADI提供的系统工具完整涵盖了从软件仿真到硬件测试的全过程，帮助工程师实现最终目标。

整合凌力尔特和美信的设计流程，实现无缝体验

过去几年ADI先后收购了凌力尔特（Linear Technology）和美信（Maxim）两家公司。据介绍，目前，电源部门已将这三家公司技术进行整合，而这套工具也包括了这两家公司的电源设计流程和工具。

Robert Reay表示，对于使用美信原有元器件的工程师，可能需要使用其独特的流程；而对于使用凌力尔特或 ADI 的元器件时，则可能需要使用不同的设计工具和流程。ADI Power Studio 的目标正是将所有ADI电源元器件的设计流程和工具统一整合起来。





“对于习惯使用美信或凌力尔特工具的用户来说，基本上没有任何冲突。这只是一个整合，并非要取代。工程师可以按照他们原有的习惯继续使用传统方式。对于新方式，我们提供了更简洁的界面和更简单的应用，让新设计者可以快速入门。Power Studio Planner工具不仅用于进行系统规划，还能帮助设计电源树或电源架构，这是在系统层面使用的工具。在完成整体系统架构后，选择合适的元件以满足应用需求，则是在Power Studio Designer部分完成的。”Robert Reay说道。

提供网页版工具，更利于整合AI功能

至于该设计工具对于AI的应用，Robert Reay认为在未来的五年内，AI 在软件开发上肯定能达到相当高的水平，帮助我们完成一些重复性或固定的任务，尽管它不是100%精确，最终还是需要人工审核。同时，AI 在硬件线路设计方面的应用，也将能取得一定的进展。

此次增加两个网页端工具正是为了便于工程师进行AI搜索。在不断增加电源器件的基础上，网页端工具能够提供即时的互动功能，通过AI搜索获得最佳解决方案。尽管AI在硬件设计上有一定的局限，但它能够提高工程师的数据搜索效率。并且在完成工作事项后可以直接将其上传，确保始终拥有最新内容。而桌面版需要更新才能知晓新增内容。

ADI的这套工具从系统架构开始设计，并不单纯地选择一个IC再依次选择其他元器件。这与其他许多电源设计工具主要针对单个IC进行输入输出的计算，再考虑电容、电阻或其他被动元件对效果的影响的设计方式截然不同。也就是说ADI的工具具有独特的系统级设计思路。而我们也看到，从经典的桌面版工具到网页版工具，从单机到云端原生Power Studio平台，ADI的电源设计工具正在与时俱进，加强与工程师的紧密互动，帮助工程师实现更高效的电源设计。