Внимание на инженера

Просто делая свою работу, он стал первооткрывателем в области гальванической изоляции

Баосин Чен стал работать в компании Analog Devices в 1997 году, до этого получив докторскую степень по физике в Мичиганском университете и степень бакалавра по физике в Нанкинском университете в Китае. В 2001 году Баосин и его команда выпустили первый продукт серии iCoupler®, который был назван ADuM1100. В его основе лежала инновационная технология, которая позволяла реализовать изоляционный барьер, необходимый во многих электронных приборах, таких как медицинские устройства, плазменные телевизоры, гибридные автомобили и промышленное оборудование. Изоляционный барьер защищает операторов и оборудование от скачков напряжения потенциалом свыше тысячи вольт. Как в ADI, так и во всей отрасли, Баосин является признанным экспертом в области интегрированных средств индуктивной гальванической развязки, при этом он смог собрать и обучить выдающуюся команду. Помимо задач, связанных с руководством командой по разработке технологии цифровой изоляции с момента ее создания, Баосин также взял на себя обязанности, связанные с бизнесом, в рамках которых он решал задачи по позиционированию продукта, стратегическому планированию и взаимодействию с ведущими заказчиками. Он является автором более 30 статей для крупных международных журналов и имеет 50 патентов в США.

 

Baoxing receiving his ADI Fellow Award from founder Ray Stata
Баосин получает награду ADI от основателя компании Рэя Статы.

 

О технологии ADI, его величайшем достижении

iCoupler: технология полностью интегрированных изоляционных барьеров для гальванической развязки сигналов и питания. Оптопары оставались стандартными решениями для обеспечения изоляции в микроэлектронных системах на протяжении многих лет. Вследствие быстрого увеличения скорости передачи данных и соответствующей тенденции к миниатюризации, обусловленной все более плотными и сложными интегральными схемами, начали проявляться ограничения оптопар в виде их большого размера и присущего им отсутствия возможности переконфигурирования. Оптопары не могут удовлетворить постоянно растущие потребности в полосе пропускания промышленных коммуникационных шин, например, шины RS-485, которая стала получать широкое распространение с конца 1990-х годов. Цифровая изоляция iCoupler не только обеспечивает значительно более высокую скорость передачи данных, но также позволяет создавать более миниатюрные устройства и обеспечивает возможность цифрового переконфигурирования. Цифровая изоляция iCoupler позволяет увеличить скорость более чем на один порядок, в то время как энергопотребление при ее использовании сокращается более чем на два порядка. Еще одним важным ограничением оптопар является их невысокая надежность и малая долговечность. Коэффициент передачи по току оптопары со временем заметно ухудшается. В основе же цифровых изоляторов iCoupler лежит технология твердотельной индуктивной связи, которая не приводит к ухудшению качества сигнала с течением времени, тем самым гарантируя целостность сигнала и данных.

Во многих электронных системах, в которых требуется обеспечить гальваническую развязку каналов передачи сигналов и данных также, как правило, необходимо обеспечить изоляцию по питанию. Изоляция по питанию традиционно реализуется за счет использования громоздких изолированных DC/DC преобразователей. Эти DC/DC преобразователи созданы с использованием дискретных трансформаторов и диодов, лежащих в их основе. Цифровые изоляторы iCoupler являются комбинированными миниатюрными устройствами в микросхемном исполнении, обеспечивающими гальваническую развязку каналов передачи сигналов/данных и питания, что позволяет заменить ими отдельные оптопары и DC/DC преобразователи, а это в свою очередь способствует значительному сокращению занимаемой на плате площади и уменьшению размеров устройства. Цифровые изоляторы iCoupler компании ADI произвели революцию в области гальванической изоляции, по сути, обеспечив возможность эффективной замены дискретных, громоздких и дорогостоящих механических решений на современные полупроводниковые решения. ADI преобразовала отрасль и сохраняет лидерство в области гальванической изоляции во все более сложном мире современной микроэлектроники, характеризующейся высокой степенью интеграции.

О том, как эта технология повысит качество жизни людей

Обладая существенными преимуществами по сравнению с традиционными решениями гальванической изоляции на основе дискретных компонентов, цифровые изоляторы iCoupler нашли применение в различных областях, в том числе в системах промышленной автоматизации, контрольно-измерительных приборах, системах управления двигателями, источниках питания, системах генерации и накопления энергии и многих других областях применения. Компания ADI, которая продала более 3,5 миллиардов изолированных каналов, является лидером в области цифровой изоляции. В современном медицинском оборудовании, которого из года в год становится все больше, необходимо обеспечивать гальваническую развязку с целью защиты человеческого сердца от потенциально смертельного поражения электрическим током в случае замыкания на землю. Кроме того, цифровые изоляторы iCoupler позволяют разработать надежное, компактное и простое оборудование для мониторинга состояния пациентов. В качестве показательного примера можно упомянуть требование о повышения надежности связи по USB в оборудовании для ЭКГ, которое удовлетворяется с помощью встроенного USB-изолятора на основе технологии iCoupler. Технология iCoupler обеспечивает как безопасность пациентов, так и высокую точность изображений в медицинских системах визуализации, в том числе в ультразвуковых и эндоскопических системах. Возможность технологии iCoupler, заключающаяся в обеспечении высокоскоростной изоляции (гальванической развязки гигабитных каналов передачи данных), упрощает создание медицинских систем визуализации с очень высоким разрешением, которые должны обладать встроенными средствами безопасности. Зачастую эти системы должны работать с дисплеями с разрешающей способностью 4k и выше, что позволяет значительно ускорить и повысить качество диагностики.

Технология iCoupler также является важным элементом при решении задач по обеспечению экологической устойчивости, особенно при решении задач электрификации транспорта и производства экологически чистой энергии. Технология iCoupler позволяет более эффективно генерировать солнечную энергию для бытовых нужд, в коммерческих целях и для ее отправки в электросети. В электромобилях изолированные драйверы затворов, созданные на основе технологии iCoupler, не только являются важными элементами при создании инверторов тяговой системы, но и позволяют существенно повысить качество работы системы накопления энергии на основе аккумуляторной батареи автомобиля, что позволяет значительно увеличить время между зарядками, сократить время зарядки, а также увеличить время хранения энергии.

 

icoupler-applications

 

О помощи заказчикам в разработке решений за гранью возможного

Технология iCoupler обеспечивает надежную и простую гальваническую развязку каналов передачи сигналов, данных и питания, упрощая разработку систем заказчиков, гарантируя безопасность и целостность данных, а также сокращая время вывода на рынок продукции наших заказчиков. Устойчивость изоляторов, созданных на основе данной технологии, к электромагнитным помехам обеспечивает надежную работу системы без ухудшения ее рабочих характеристик. Технология iCoupler не имеет тех недостатков, которые присущи другим технологиям гальванической изоляции, в связи с чем заказчики могут сосредоточиться на оптимизации системы, не беспокоясь о вопросах организации изоляции. Это позволяет им не волноваться насчет обеспечения безопасности и больше сосредоточиться на создании лучшего будущего.

О вау-эффекте данной технологии

В основе технологии iCoupler лежит принцип использования интегрированных микротрансформаторов полупроводникового масштаба, работающих синхронно с полиимидом, который является инновационным и очень гибким изоляционным материалом, не имеющим себе равных по своей возможности формирования изолирующего барьера и выдерживания скачков напряжения до 20 кВ. В отличие от решений на основе других технологий гальванической изоляции, изоляторы iCoupler обладают дополнительным преимуществом, заключающимся в возможности гальванической развязки шин питания при аналогичных микроскопических размерах. Благодаря этому каналы питания, а также каналы передачи данных и сигналов управления могут быть объединены в одной крошечной микросхеме, что обеспечивает уровень интеграции и миниатюризации, который не имеет себе равных в отрасли. Высокая устойчивость к воздействию синфазных помех, генерируемых трансформаторами, является еще одним преимуществом, которое позволяет использовать технологию iCoupler в системах, где предъявляются строгие требования к синхронизации переключений силовых ключей, например, для контроля и управления силовыми ключами следующего поколения с большой шириной запрещённой зоны, в том числе ключами на основе карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN). В конце концов, быстродействие технологии iCoupler является самым высоким в отрасли. Возможность данной технологии передавать данные по изолированным каналам со скоростью, превышающей 1 Гб/с, позволяет применять ее в самых различных областях, к которым можно отнести, например, медицинские системы визуализации и диагностики с очень высоким разрешением, при этом такая технология будет востребована в мире, в котором наблюдается быстрое увеличение объема данных и скорости, с которой необходимо безопасно и надежно передавать эти данные.

О том, как эта технология использует и приумножает знания и опыт ADI

Технология изоляции iCoupler с высокой степенью интеграции не имеет себе равных в отрасли. Использовав при создании этой технологии опыт и передовые знания ADI в области проектирования полных сигнальных цепей, мы и сегодня продолжаем встраивать технологию iCoupler в высокоинтегрированные решения, в которых объединяются и упрощаются очень сложные сигнальные цепи. Например, мы интегрируем технологию iCoupler с прецизионными аналого-цифровыми преобразователями, благодаря чему получается высококачественная и простая в использовании измерительная сигнальная цепь, предназначенная для применения в требовательных системах в области мониторинга энергии и управления двигателями. Интеграция технологии iCoupler компании ADI с приемопередатчиками, поддерживающими работу с различными протоколами связи, начиная от RS-485 и заканчивая CAN и USB, не только позволяет создать полноценный физический уровень каналов связи, но и обеспечивает безопасность и целостность данных, предлагая простое в использовании, сертифицированное, комплексное решение.

О работе и развитии в ADI

Хотя у меня было солидное образование с докторской степенью по физике и магистерской степенью в области электроники, я пришел в ADI как вчерашний выпускник, почти ничего не понимая в потребностях рынка. Мне посчастливилось работать над актуальной задачей, и в конечном итоге мы превратили разработки лаборатории перспективных технологий в многомиллионный бизнес для ADI. Это было бы невозможно без наставничества, командной работы и новаторского мышления, которые лежат в основе ADI. Эта культура предпринимательства и дух сотрудничества не только позволяют создавать передовые технологии, но и воспитывают новое поколение талантов, которые в будущем смогут разработать еще больше инновационных решений.

Почему остаюсь в ADI … что делает эту компанию особенной?

Я остаюсь из-за того, что здесь есть возможность работать над самыми сложными задачами и оказывать большое влияние на общество и бизнес. К тому же, это возможность работать с единомышленниками, а также с самыми талантливыми людьми. Что делает ADI особенным местом, так это высокая инженерная культура, в которой инженеры работают над самыми сложными задачами, чтобы перейти «за грань возможного». Все здесь понимают, что инновации – это источник силы компании. ADI ведет рынки за собой, а не следует за ними. И в этом есть нечто особенное.

Что вы ждете от молодых инженеров?

Наличие междисциплинарных знаний и стремление учиться. Поскольку наши заказчики и их заказчики ищут законченные решения, нам необходимо с одной стороны расширять свои области знаний, включая в них помимо схемотехники также физику, материаловедение, проектирование устройств, процессов и систем, а с другой стороны, более активно погружаться вместе с нашими заказчиками и партнерами в решение их задач по разработке конечных систем. Нам нужно быть более динамичными, чтобы учиться новому и быть успешными. Сложные задачи будут возникать всегда, поэтому в этом деле важны настойчивость и целеустремленность. У ADI есть различные формальные и неформальные возможности наставничества. В связи с этим очень важно, чтобы над одним проектом работали как опытные инженеры, так и молодые инженеры, что позволит людям учиться прямо на рабочем месте.

О его увлечениях, кроме работы в ADI

Помимо чтения, я люблю смотреть спортивные матчи, особенно футбол. У меня появился интерес к футболу, когда я учился в Мичиганском университете, который является отличной школой с большой футбольной программой. Я проходил обучение, когда там играл Том Брэди. Он мой любимый игрок, и впоследствии я стал болельщиком команды Patriots. Мне нравится девиз Patriots «Делай свою работу», так как он лучше всего описывает команду разработки технологии iCoupler в компании ADI. Успех технологии iCoupler объясняется тем, что многие коллеги уверенно и спокойно выполняют свою работу.

 

baoxing-chen-patents
Баосин в своей любимой толстовке с надписью «Университет Мичигана», полученной им в его (и Тома Брэди) альма-матер.

 

Баосин Чен
Почетный сотрудник ADI и изобретатель технологии изоляции iCoupler