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手机电量偏低总是令人感到焦虑,最直觉的解决方法是加大电池容量,但是这个解方总有其极限,于是另一种思考方式登场,业者开始极力缩短电池充饱电量的时间,投入「快速充电」技术的开发。发展至今,「快速充电」功能几已成为智能手机必备的特性功能。
低压及高压充电,各擅胜场
就技术角度来看,有两种方法可以实现「快速充电」:低压大电流及高压小电流。其中,OPPO是投入低压大电流快充技术发展的重要公司之一,其采用额定5V/4A约20W的充电功率,实测充电功率可以达到19W。此外,现今的华为手机也是采用低压大电流快充技术。
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物联网(IoT)串连各式各样的装置,数量之多令人咋舌,根据Strategy Analytics研究,至2017年底将有200亿个物联网和互联装置布署于全球,且未来4年内将再增加100亿个装置。另有研究机构数据显示,全球物联网装置的数量快速攀升,预计至2020年将有204亿个联网装置,是2015年的3.2倍之多。
这些装置多以电池供电,电池更换是一大问题,交通大学电子工程学系副教授陈柏宏指出,「我们必须思考如何避免频繁更换电池?毕竟人工更换成本极高,且有些装置位于山高水深之处,更换极不便利,再者,废弃电池造成的污染也是一大隐忧。」
陈柏宏老师研究团队近
在价格低廉、取得方便下,过去Si(矽)向来是制作功率元件的首选。然而在各种高功率、大电流设备不断问世下,加上为迎合节能环保的市场需求,反而带动以SiC(碳化矽)功率元件取代Si的风潮,如采用500W电源供应器以上的服务器、专业型商用电脑等等。个中关键在于SiC绝缘破坏电场强度为Si的10倍、能隙为Si的3倍,因此非常适合用于制作高功率、高耐压之元件。
罗姆半导体应用技术支持部主任工程师唐仲亨说,若从功率元件所具备的特徵来看,SiC材料相较于Si,拥有高耐压、低导通阻抗与绝佳的开关特性等三大优势,可制作600V至数千V的高耐压功率元件,加上每单位面积的导通阻抗非常低,正好能
人工智能的快速兴起,不仅推升处理器的功率,以支持更强大的运算需求,同时也加速了数据中心电源架构的变革。然而,在业界从既有的12V朝48V架构移转的过渡期间,为了满足服务器机架中12V与48V并存的需求,电源模块业者Vicor日前发布最新的双向12V/48V电源转换器,能以优异的效能与成本优势,协助客户掌握此趋势,快速开发出新产品。
Vicor应用工程师杨有承表示,目前数据中心服务器虽仍以12V为主,但在Google推动下,已开始有少量朝48V移转。不过,随着近来AI应用的兴起,NVIDIA最新的Volta 100处理器以及DGX-2丛集系统等高端产品都开始支持48V,这
随着越来越多的笔记本电脑和智能手机采用USB Type-C接口作为标准界面,并以USB Power Delivery(PD)作为标准充电规范,对电源供应器(或称电源适配器、Power Brick)以及电脑周边装置业者而言,将带来新的市场与应用需求。对此,威锋电子推出VP302 USB-C墙充与VP230多口充电器解决方案,能以创新的设计概念协助业者推出新型态的USB PD周边装置,并提升产品价值,以掌握市场移转带来的商机。
威锋电子新事业发展经理邱弘志表示,USB PD 3.0 + PPS(可编程电源)标准是目前电源市场上的热门议题,PD将传统的USB充电瓦数由12W往
无线充电备受看好,多种技术竞逐市场,其中又以磁感应(magnetic induction)及磁共振(magnetic resonance)蔚为无线充电两大主流技术,两者皆使用磁场做为传递电力的媒介,然而各有擅场。相较之下,磁共振拥有更大的距离与空间的自由度、穿透力更高,且能实现一对多个装置供/充电等优点,使得应用领域更为宽广。基于这些优点,捷佳科技主攻磁共振无线充电技术。
导入磁共振技术,提升使用满意度
有别于磁感应必须透过两个匹配线圈的精确对准及有效接触才能传输电力;采用磁共振技术,则任何需充电的装置只需要放在充电
无线充电的技术随着iPhone 8与iPhone X的跟进,终于让Apple阵营向WPC联盟的无线充电的标准靠拢,对于打造优异无线充电的使用者体验,增加一个更重要的推手,随后的笔记本电脑、穿戴式装置与更多的智能装置导入,包括电动刮胡刀、电动牙刷等家电装置使用无线充电技术,更助长大量普及的力道,意味着强大的市场需求,指日可待。
全球IC代理领导厂商安富利(Avnet)看好无线充电的发展良机,代理包括NXP、IDT、STMicroelectronics、TI、ROHM、TOSHIBA等无线充电半导体解决方案,并积极参与WPC联盟的活动,加强与产业界互动,共襄盛举打造无线充电
数码式电源设计可能会是具有挑战性的工作,但不用担心,因为Microchip已经为您准备好一切了。我们的数码式电源设计套件支持使用我们dsPIC33 “GS”系列数码信号控制器的应用,套件中包含软件工具和设计范例,让您能够轻松地完成设计程序。数码式电源设计套件包括四个套装元件:数码补偿设计工具(DCDT)、MPLAB程序码设定器(MCC)、Microchip补偿器程序库和设计范例。
此资源组合为您提供了开发完整数码式电源设计时所需的工具和指导。在您定义初始送电与回馈电路之后,就可以使用DCDT分析系统的特性,并产生补偿器韧体所使用的系数。可以藉助MCC产生元件初始化程序码,
意法半导体(STMicroelectronics;ST)新STCH03脉宽调制(Pulse-Width Modulation;PWM)控制器拥有高整合度,其采用一次侧调整技术达到精确的恒流输出,能让经济型手机充电器、电源适配器或辅助电源满足效能法规对平均效率和待机功率的严格限制。
在负载较低时,为最大限度地提升效能,STCH03进入准谐振模式(Zero-Voltage Switching;ZVS),透过检测变压器退磁以控制零电压开关操作。检测电路另提供电压前馈控制功能,以确保恒流调整的精确度。STCH03将电流维持在变压器连续(CCM)和不连续(DCM)电流的工作边界,并
Analog Devices, Inc(ADI)推出Power by Linear LTM4678,该元件为一款具有PMBus数码界面的双通道25A或单通道50A降压型µModule 稳压器。LTM4678将两个电感器叠置并外露于BGA封装顶端以作为散热片,以利散发封装内部的热量,使元件保持低温。使用者可利用芯片内EEPROM和PMBus I2C测量、改变和纪录主要的电源参数,例如电压、负载电流、温度和时序。5个LTM4678能够透过均流(各自分担50A)为处理器、FPGA和ASIC等负载提供高达250A的电流。主要应用包括PCIe板、通讯基础设施、云端运算、
物联网持续朝四面八方蔓延,智能生活铺天盖地而来,幕前炫目的种种科技,背后皆摆脱不了「电源」这个议题,没有电,一切免谈。应用市场追求低耗能及充电更快捷的设计,电源业者必须突破各种瓶颈,持续开发新技术。
DIGITIMES每年皆会举办电源技术论坛,为电源方案的供需两端提供交流最新需求及技术的机会。甫于日前圆满落幕的「物联智能生活的幕后推手 - 电源技术开发应用论坛」,邀请电源IC、模块、应用方案相关业者发表电源新趋势。
论坛议题涵盖电源领域各项重要发展,包括无线充电、直流电源12V和48V的双向转换、数码电源、SiC功率元件、USB PD充电,以及软件管
无线充电市场,酝酿出三大标准分别是Qi、PMA、Rezence。其中Qi标准是由WPC主导,PMA和Rezence则是由AirFuel联盟推动。综观市场,无线充电产品仍以采用Qi标准占大多数。
意法半导体(STMicroelectronics)市场行销经理林进裕指出,Qi标准的主流地位仍难撼动,且意法半导体预期在未来5年内,Qi仍将主宰无线充电市场。反观Qi的主要竞争对手PMA/Rezence,此标准虽允许长距离充电,但囿于EMI、EMC问题,因此现阶段多仅见于鼠标应用。基于市场考量及技术前景,意法半导体目前仍以发展Qi方案为主。
ST并已领先全球推
迎接人工智能(AI)的高运算时代来临,数据中心电源架构逐渐从12V朝向48V转变,例如NVIDIA的Volta 100处理器及DGX-2丛集系统等高端产品皆支持48V,因此数据中心的服务器机架出现12V与48V并存的情况,使得数据中心对于双向12V/48V电源转换的需求日渐升高。
电源模块业者美商怀格(Vicor)应用工程师杨有承说明,在12V朝向48V发展的电源架构转换过程中,数据中心最常见的做法是维持既有的12V架构,人工智能运算处理器部分,则是透过12V转48V升压的方式,以另一条电源为处理器供电。
针对数据中心的12V转48V升压需求,V
利用数码电源追求系统最佳化及效能最大化,已是电源领域的新趋势。数码电源技术正从高成本特殊应用扩展到主流应用领域,包括服务器AC/DC电源、汽车和电信DC/DC转换器、UPS不断电系统及无线充电等。然而,从类比设计转向数码设计,对电源工程师是极大的挑战。
Microchip提供许多工具协助电源工程师克服挑战。Microchip提供的数码电源设计套件包括:数码补偿设计工具(DCDT)、补偿器程序库、MPLAB程序码设定器(MCC)和设计范例,此一套件支持使用Microchip的dsPIC33系列数码信号控制器的应用。
Microchip资深应用工程师陈建
囿于成本及取得方便性等考量,传统上多是采用矽(Si)制作功率元件,然而,近年许多设备逐渐朝向高功率及大电流发展,使得碳化矽(SiC)功率元件日益受到重视。SiC能够降低切换损耗,拥有绝佳的切换特性,且在高温环境下仍具备绝佳的工作特性,再加上高耐压及低导通阻抗等特性,使得SiC相较于Si半导体更能实现小型化、低功耗与高效率目标的功率元件。
罗姆半导体主任工程师唐仲亨强调,「SiC很有机会成为新时代的低损耗元件。」ROHM自2010年开始量产SiC功率元件(SiC-SBD、SiC-MOSFET)以来,领先业界进行各项新技术开发,是全球第一家进行全SiC功率模块和沟槽结构SiC
现代生活充斥各种移动设备,众人等待充电的耐性愈来愈少,多种快速充电规格现身市场,USB-PD(USB Power Delivery)为其一。USB PD是由USB开发者论坛所定义的供电协议,将传统的USB充电功率由12W提升至100W,满足大多数移动设备的充电需求。
威锋电子新事业发展经理邱弘志强调,USB PD电源产品追求的不仅是统一接头与充电规格,而是透过电源、影像与数据三方面整合,创造出更多可能性。威锋电子已建构完整的USB Type-C芯片解决方案,可应用于Power、Hub、Dongle及Cable等产品。
威锋电子推出VP230 USB
无线充电前景看好,而随着iPhone及iPhone X跟进采用WPC联盟主导的Qi无线充电标准,WPC联盟于无线充电市场的声势大涨,如虎添翼。
为有效管理Qi无线充电市场秩序,WPC联盟相当积极推广Qi产品的认证标章,希望借此淘汰品质不佳、甚至是伪造的Qi产品,降低消费者误购伪冒品的风险,目前产品认证已于联盟网站上公告,使用者可借此查明各个装置的Qi认证码。
针对Qi认证,新加坡商安富利(Avnet)大中华区无线充电产品行销经理,同时也是WPC联盟大中华区推广主席的杨士纬表示,安富利将大力协助台湾业者取得Qi产品认证。安富利于2012年设立台湾无线充
现阶段无线充电两大技术主流分别为磁感应(Magnetic Induction)及磁共振(Magnetic Resonance),两者皆使用磁场做为传递电力的媒介,而有别于磁感应需透过精确对准及有效接触才能传输电力,磁共振技术提供的空间自由度,可解除点对点充电的限制,有利于改善使用者体验,这对于无线充电市场的普及大有助益。
捷佳科技(jjPlus)市场总监亓立安进一步说明,磁共振可在一定距离内穿透各种材质,且能以一个充电器同时为多个装置充电,这些都是磁共振技术潜力看好的原因所在。
不过,磁共振无线充电若要进一步普及,则需提高转换效率,以降低相对产生的热
针对节能减碳诉求,仅强调单一装置的省电已不足够,需以系统角度切入衡量,透过各项IT技术的导入应用,实现能源管理的智能化。联齐科技(NextDrive)技术长梁文耀建议可参考日本积极推动的HEMS(Home Energy Management System,家庭能源管理系统)。
联齐科技分享该公司于日本能源市场扎根的经验。梁文耀指出,日本在2016年电力自由化后,电力市场商机快速扩大。针对日本对于能源智能管理的迫切需求,联齐推出全球最小物联网闸道器Cube,备受市场好评。
Cube内建日本最新的Wi-SUN通讯模块,能与智能电表连结,可协助用户得知用