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物联网电力设计大不同 低杂讯高集成将成重点

  • 台北讯
美商怀格(Vicor)应用工程师张仁程。

台北讯

物联网系统需要透过大量的传感器建置,以撷取设备数据,透过传输让上层平台进行分析,系统中的层层运算,都需要一定的电力耗损,之前就有IT大厂曾指出,现在全球的电力供给量,将无法因应物联网普及后,密集感测与连网架构所需的电力,而在物联网与AI结合后,不管是上层云端平台或具有边缘运算能力的底层设备,电力需求只会更高,因此除了效能考量外,电源管理也会是AIoT系统的设计重点。

美商怀格(Vicor)应用工程师张仁程在「低杂讯高集成度电源在嵌入式AIoT的应用」中就指出,AIoT的发展以垂直领域为主,设备供应商必须针对特定的应用领域设计专用型产品,以美商怀格为例,该公司产品目前聚焦在航天军事、通讯、伺服运算、工业等四大产业,此外他们也看好车用市场的潜力,这些垂直市场所需的电源管理产品规格都较为特殊,如宽输入范围与高输出电压、高效能、功率密度、小体积、轻量化、低EMI...等,这些特点与一般消费性产品大不相同,因此须具有经验的厂商方能胜任。

张仁程表示,物联网的底层设备布建于应用场域的各角落,其体积必须小型化,设备内的元件要在有限空间发挥最高性能,而且彼此之间不能产生干扰,而在所有电子元件中,电源与射频是最容易有此问题的,面对此一状况,电源厂商必须提出低杂讯高集成度的设计,以解决系统问题。

张仁程指出,美商怀格在电源领域的拓朴技术就是针对物联网设计,此技术包括三大架构:零电压切换稳压器(ZVS Regulator)主要为非隔离的DC-DC稳压器,产品为预稳压器模块(PRM)、以及Cool-Power ZVS升压、降压以及升降压稳压器;双箝位零电压切换则为隔离式DC-DC或AC-DC转换器;另外弦波振幅转换器(SAC)则为隔离式,固定比例的DC-DC变压器,产品有主线转换器模块(BCM)、中间主线转汇器(IBC)、以及电压转换器模块(VTM)等。

此外过去的电源设计多会将调节和转换功能集成在同一设计中,但对高阶应用来说,此一作法会产生线路功耗损失,而且每个电压轨必须有独立的完整调节与转换设计,这都让成本难以降低,对此Vicor可以Factorized Power架构解决相关问题,Factorized Power的PRM(预稳压器模块),可以高效能的零电压切换拓朴仅处理预电压调节功能,第二个元件是VTM(电压转换模块),利用弦波振幅转换拓朴,将前一阶段调节好的电压转换至CPU所需的电压。

张仁程表示,电源是所有电子设备的唯一驱动能量,其设计对系统影响极大,因此他建议业者必须慎选电源厂商,让系统的运行更稳定且高效。

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