物聯網裝置的電源系統設計
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物聯網與穿戴式裝置的種類繁多，其電源系統需求會以高效率低耗能及共通化的架構來發展。ROHM提供完整的有線與無線充電解決方案，並推廣能源採集相關技術，以協助客戶開發出更臻完美的電源管理系統…
ROHM(羅姆)半導體設計中心副所長林志昇(Chris Lin)先生，以「物聯網裝置的電源系統」為主題，介紹IoT的定義與電源系統趨勢需求、兩大充電技術、IoT/穿戴式裝置的電源使用案例，以及ROHM在IoT的應用解決方案。
有關「物聯網」的定義，就是將各種內建感測器的「物體」，透過無線或有線的方式來串連起來，並可透過網路來監控，處理並分析資訊，以帶來更安全與舒適的生活。IoT算是比較廣泛的說法，其包含近年來流行的各種智慧應用，像是智慧工廠、智慧家庭等，穿戴式裝置應用也算是IoT的領域內；至於人體偵測則包括IoT與穿戴式裝置，因此逐漸衍生出IoU(Internet of YOU)的說法。
IoT與穿戴式裝置的電源需求與電源技術
當今電源模組與電源系統的趨勢，在於高效率與3R。前者就是供電高效率化，因為每年有50億個電器產品售出，若每個產品都減少1瓦的能耗，就相當於可減少50億瓦的用電，相當於5座核電廠；而政府在節電產品也制定不少規範，包括美國能源部的Level 6規範、歐盟Lot 7等規範。而後者則是與環境保護相關，這3R就是Reuse(可再利用)、Reduce(節省使用)、Recycle(可回收)，將電器產品的電源模組共通化，以減少電子廢棄物的產生。
以IT設備來看各種電源管理的產品與應用範圍，有充電器、電源管理IC等等，至於無線或有線充電則是按照產業規範來進行。而能源採集則是針對低功率行動裝置或物聯網的電源設計。ROHM幾乎涵蓋了上述各式IT/IoT/穿戴式產品的電源技術，提供完整的電源解決方案與產品組合。
USB Type-C Power Delivery有線充電技術標準化 將有助供電系統改善
運用有線充電的產品非常多，但因為各IT/CE產品的電壓與電流規格不同，產生出多種不同規格的變壓器與充電器，連接頭也不統一，使用者帶出門時，不僅佔空間、增加重量，也造成資源的浪費。2013年底USB-IF協會發表的USB Type-C插頭與排線標準，除有更快傳輸速度，其PD(電源供應)規範也提升到3A(標準排線)、5A(接頭或E-marker排線)，並具可正反插設計，就是希望藉由USB充電規格統一標準化，來減少產業廢棄物。由於各大廠都紛紛推出USB Type-C的3C產品，而業界也看好Type-C將成為主流。
傳統的用電模式，例如大家電都是直接連接AC電源使用，而小家電與行動裝置則是搭配外接或者內建的AC轉DC變壓器使用；至於像是遙控器、鬧鐘、麥克風、計算機等小型電子裝置，則是使用乾電池，沒電就更換的方式。
有線充電(USB PD)與無線充電技術的普及，將改變人們的生活型態。大家電保持不變，但小家電、IT設備、辦公室設備、行動裝置等等，都可透過USB PD來供/充電；甚至用小型電子裝置/穿戴式裝置，還可以透過無線充電的方式，讓生活更加方便。
此外，搭配蓄電池方式的供電系統模式下，USB PD在直流電力(DC)供應上也可扮演角色，來供應居家內所有使用DC且小於100瓦的固定式家電，由於此可以消除個別電器分別的AC/DC轉換電路的需求，不僅減少電源轉換的能源損失，讓供電更有效率且更方便，達到更環保的節能省碳效果。
ROHM提供的USB Type-C PD系列IC，有對應DC轉USB供/充電、AC轉USB PD供電、DC轉USB PD供電等應用的產品，可幫助客戶設計各式供/充電產品。
無線充電需求將爆發 有助於改變用電習慣
IHS研究顯示，當前無線充電市場趨勢，以2015年成長幅度最高，2016~2017年則是大量出貨的關鍵年。目前市場上的無線充電技術以磁感應(MI)、磁共振(MR)兩種技術為最成熟(電容耦合、電磁波技術仍屬開發研究階段)，可應用在公共區域、車載應用等。甚至可以擴大到大電力，包括工控，發電供電等的應用。
目前無線充電的主要標準有：WPC (Qi)以及PMA與A4WP合併而成的AirFuel。 現階段WPC與PMA採用是磁感應技術，A4WP採用磁共振技術。在充電效率部份，WPC在5W的Low Power及15W的Medium Power已制定規範。而PMA則有5W、A4WP則有6W的規範，合併成Air Fuel後也會朝更高瓦數的規範進行。至於NFC聯盟則是針對3W以下的充電技術進行討論。
ROHM提供完整的無線充電技術。其供電端參考設計板已通過Qi v1.2.0認證測試，為世上第一個Qi認證之Medium Power供電器。
穿戴式節電研究成果與IoT相關應用產品
由於功耗越來越被重視，尤其穿戴式裝置的用電更是錙銖必較。因此ROHM在日本機構NEDO啟動的Normally-Off Computing Activities的專案中，ROHM與神戶大學合作，針對穿戴式裝置在健康監測應用上所進行的節能方面進行Normally-Off概念的節電研究。其成果是將原本耗電量需要200µA的產品，在導入on Volatile Devices的應用以及演算法的改良等之新技術之後，可降低到38µA。
此外，在能源採集方面，EnOcean聯盟有發展出運用此技術的各種無線感測與通訊技術；ROHM更是EnOcean在亞洲的Promoter，提供各式低功率無線傳輸的免電池電源設計的推廣應用。
ROHM提供各式LSI產品，協助客戶應用在消費性、車載、工業領域。而在IoT應用產品則提供MEMS、Magnetic、Photodiode、壓電類的各式感應器，搭配ASIC、無線技術，來協助客戶建構完善的感測網路，此外還有節電技術，適合穿戴式裝置，更推出體積更小、更省電的電子元件，在微型化系統中發揮最高效益。
