AIoT聚焦垂直应用市场 Vicor两大关键技术提供完整方案

Vicor应用工程师张仁程。

全球电子设备的市场成长动能近年来有了极大转变，消费性市场的成长逐渐趋缓，取而代之的是制造、医疗、交通、军事...等产业应用领域的兴起，在此垂直应用中，IoT扮演了重要角色，2016年兴起的AI与今年陆续商转的5G，则让IoT的功能再度强化，这些新技术的整合，也对系统中的电源管理带来全新挑战，Vicor应用工程师张仁程在「AIoT装置之电源管理技术」议题中，就针对此装置的电源架构趋势、供电设计关键技术与设计方案，发表精彩演说。

张仁程指出，当AIoT装置被应用在不同场域中，电源架构就会面临几项与过去截然不同的状况，首先是电源的输出入变动性将明显扩大，有可能必须涵盖12V、24V甚至是48V的电压，其次是因AI加入导致功耗增加，对功率密度带来挑战。此外现在产品的体积缩小且整合性高，在单一设备空间中，功率元件必须解决EMI、低杂讯、散热、功率重量比与高可靠性等挑战，因此开发者无法再沿用过去的经验与做法。

对于目前AIoT市场对高密度、高效率、重量轻、低杂讯的电源需求，现在市场已走向零电压切换趋势，目前Vicor的产品都已采用此设计，除此之外，该公司也研发出全新的电源拓朴Sine Amplitude Converter(SAC)。张仁程表示，零电压开关技术其原理在开关导通让电流通过之前让开关汲极与源极两侧的电压均等，进而减少或消除开关的电力损耗，并增加至少4倍的开关频率，进而减少电磁元件尺寸。

张仁程进一步指出，SAC拓扑结构是一个处于BCM与VTM模块核心位置的动态、高效能引擎。SAC是以变压器的串联谐振基础所设计的拓扑结构，在零交叉点开关，从而可消除开关中的功耗，提高效率，显着减少高端杂讯谐波的产生，提供更乾净的输出杂讯频谱，其高工作频率让模块可使用较小的变压器来提高功率密度和效率。除了创新拓扑外，AIoT装置的另一关键技术是Power on Package。过去大电流的供电元件因为尺寸大及干扰问题，与处理器有一段距离，不过在AIoT装置中，处理器的电流增大造成更多配电损失及干扰，此一设计已成为系统效能的瓶颈所在，透过此技术则可解决此一问题。

针对上述的AIoT电源关键技术，张仁程表示Vicor已有完整Front end(前端)与POL(负载点)的对应产品。他列举其中DCM3623与DCM2322两大产品，DCM转换器具有高频率零电压切换拓扑，可在输入线路范围内达到一致的高效率。Vicor DCM3623是隔离式稳压DC转换器，可透过未稳压的宽广范围输入运作，以产生隔离的3.3V？48 VDC输出，尺寸为38.72x22.8mm重量只有24克，DCM2322则是较低功率的隔离式稳压DC/DC 转换器，尺寸小至24.84x22.8mm重量小至14.4克。此外Vicor 有AC-DC、HVDC to LVDC、ZVS Regulators、48-12V、48V direct to XPU、Power on Package等体积小、重量轻、功率密度高、散热容易及高转换效率产品，来实现高效电源设计需求。

张仁程表示，智能化系统落地已开始加速，市场对电源的特殊需求也逐渐浮现，Vicor在此一领域已深耕多年，将可提供设备厂商高性价比解决方案，协助客户解决新时代设备的电源设计挑战。