如何實現工控、機器人、電信網通超高效率電源設計

近年來，在雲端伺服器、工業用機器人、以及電動汽車、航空、通訊等高階應用興起的趨勢下，帶動了對高階電源解決方案需求的快速成長。

尤其是，隨著台灣科技產業朝資料中心、工業、車用電子、通訊等高價值產品移轉，這些複雜又緊密的電子產品及系統已催生對更小、更有效率、更低成本的電源系統的需求，同時也是產品差異化與可靠度的重要關鍵。

Vicor是高階應用首選的電源解決方案供應商，總部設在美國麻塞諸塞州安多弗，在美國擁有超過130多項電源專利，其致力於協助客戶高效轉換和管理從電源到負載點的電源，可提供全面的產品線滿足所有配電架構的電源轉換和管理要求，包括CPA、DPA、IBA、FPA 和CBA。

Vicor現場應用工程師張仁程表示，隨著電源架構的改變，電源解決方案也須滿足寬廣的輸入範圍與高輸入電壓、高輸出功率、高效率、高密度、小尺寸、重量輕、以及散熱少等各種需求。

據統計，在2010年，資料中心一年用掉2500億度電力，金額達350億美元，佔全球用電量約2%，而且資料中心將會是用電量成長最快的領域之一。估計2020年全美資料中心能源耗用將達到1,400億度電力，特別是隨著雲端資料中心的快速發展，用電量將持續攀升，因此如何改善資料中心的效率已是刻不容緩。

Vicor的電源拓樸架構及封裝散熱創新技術，是能夠以小型化方案實現高效率、高功率密度、以及低雜訊電源設計的重要關鍵。

在電路拓樸部分，Vicor主要有三種架構方案：第一是零電壓切換穩壓器(ZVS Regulator)，這是非隔離式的DC-DC穩壓器，產品有預穩壓器模組(PRM)、以及Cool-Power ZVS升壓、降壓以及升降壓穩壓器；二是雙箝位ZVS (DC-ZVS)，這是隔離式的DC-DC或AC-DC轉換器，產品有DC轉換器模組(DCM)、Cool-Power轉換器、以及功率因素模組(PFM)。

三是弦波振幅轉換器(SAC)，這是隔離式、固定比例的DC-DC變壓器，產品有主線換換器模組(BCM)、中間主線轉匯器(IBC)、以及電壓轉換器模組(VTM)等。

張仁程強調，Vicor的穩壓器產品能在高輸入電壓下支援1MHz的運作頻率，這意味著，開發人員可選用額定值較低的電感與電容等外部被動元件，而使整體系統的尺寸縮小。此外，透過我們特殊的ZVS拓樸設計，能使雜訊降低，這也是能實現精巧的產品尺寸的重要因素。

另一方面，封裝技術也是Vicor產品的重要差異化優勢。以其ChiP(Converter housed in Package；轉換器級封裝)為例，ChiP產品的設計在PCB兩面都有功率組件，可減少寄生導致的損耗，因此不僅可對整個封裝均勻徹底地散熱，而且還可利用頂部與底部表現進行散熱。

此外，ChiP封裝在增強型模壓化合物中，不僅可降低溫差，而且還能更方便使用熱管理配件，如散熱器、冷卻板和熱管等，提供平整的模組頂部和底部表面。

另一款重要的封裝技術為VIA(Vicor Integrated Adapter)，其中整合了濾波器，且外形精巧，寬度僅為35.5mm，長度範圍為72？141mm，高度為9.3mm，具備業界領先的功率密度。Vicor可提供電路板安裝或底座安裝兩種版本，可依需求最有效率地在適當位置安裝組件。

Vicor一系列解決方案的成功應用在各種案例上，包括電視牆(Video Wall)改採48V電源分布的設計、家庭能源儲存、無人機、電動車、軌道車輛、以及基地台等多種應用。

關於Vicor電源技術解決方案詳細，歡迎報名參加8月10日由DIGITIMES主辦的高效能電源技術設計趨勢論壇，Vicor將發表精采演說內容，現場並展示相關產品技術。名額有限，請速報名「高效能電源技術設計趨勢論壇」。