节能趋势推动 数码电源市场需求爆发

数码电源管理能降低数据中心的庞大耗电量。

在全球能源吃紧的情况下，电力成本正节节攀升，因此企业用户及消费者在购买电子设备及产品时，无不特别重视系统的功耗特性与节能表现。在市场需求的驱动下，也让电子工程师不得不面对更加严苛的电源设计挑战，许多电子产品及设备的设计考量，皆将电力节约视为重要的一环，此趋势正强力推动数码电源市场在近年经历快速成长。

举例来说，数据中心的耗电量相当可观，根据Uptime Institute机构的能源利用率(Power Usage Effectiveness；PUE)估算报告指出，在全球大约286,000千万亿瓦时(GWh)的年用电量中，数据中心的总耗电量就占有1.3%左右，且其中有绝大部分的电力并非用于生产活动，而是以热能的形式被消耗掉，这无疑是极大的浪费，而数码电源解决方案所能提供的最佳化电力使用功能，适足以符合数据中心的节能需求。

在上述数据中心的例子中，数码电源控制等电源管理技术，可以根据电源需求变化不断调整输出功率，根据Uptime Institute的估算，这有助于将数据中心的能效提高至60%以上。然而，数码电源究竟如何实现节能省电此一目标？

采用MCU或DSP  实现更精确的电源管理

首先，我们必需知道，产品的整体可靠性是奠基于可靠的电源，而在过去，负责电源调节的闭合回路(closed loop)主要是透过类比电路来实现，但现在此一闭合回路正逐渐朝向数码化方向发展。在此种数码方式中，实际的调节控制功能是交由与处理器和韧体联动的A/D和D/A转换器进行处理。

换句话说，数码电源，就是在类比电源设计基础上采用微控制器(MCU)或数码信号处理器(DSP)，搭配复杂的演算法来管理或控制整个电源系统，以实现精确度更高、更细致的电源管理，如此可以因应日趋复杂的电源负载输出需求。基本上，藉由数码界面，数码电源管理方案可弹性调整元件参数，这让相关业者得以针对不同应用调整电源，以避免电力消耗过多及系统过热等问题。

数码电源还有一个好处，就是能让产品之间拥有更多的通用性(commonality)，这是因为电源产品的性能主要是取决于软件，而不是分立元件。数码电源管理可以透过软件工具对复杂的多轨(电压轨)系统进行调试，如此可避免耗费大量时间更改硬件。

另外，值得一提的是，数码电源所具有的可实时监控的特性，也让有需要的使用者，例如电玩玩家能监测电脑的电源供应器是否处于正常运作状态，以及是否能够提供充足的电力，这些都是数码电源相较传统类比电源所能提供的更多好处。为了满足使用者对于电源监控的需求，许多电源供应器厂商已推出支持数码电源监控的产品。

应用领域扩大 成长突破6成

发展至今，数码电源解决方案由于充分整合许多分立元件，因此能带给客户的好处包括节省空间、物料成本下降及加快产品上市时间等。以意法半导体应用于数据中心的数码电源系列微控制器为例，该微控制器内部便整合了多功能引线、多路定时器输出、性能强大的CPU，高速通讯周边设备界面等，可大幅简化复杂电源拓扑的数码控制过程。

整体来说，由于成本问题，数码电源技术一开始多是应用于服务器、电信设备等架构较复杂的系统中，而随着技术的成熟、成本的下降，消费性电子产品也开始采用数码电源解决方案。市场对于电力监控及用电最佳化的需求上升，数码电源供应器和数码电源IC可说是炙手可热。

根据全球信息公司(IHS Technology)所提出的「2014年数码电源全球市场」报告指出，数码电源解决方案的市场已从服务器和电信领域扩及其他区隔，因此在2014年，数码电源供应器全球营收预计将接近33亿美元，数码电源IC全球营收则将突破6.05亿美元，两者合计的2014年总营收成长率将近65%左右。

更惊人的是，数码电源供应器的市场值将在2018年增加至118亿美元，数码电源IC则将达到31亿美元，就这些数据来看，以爆炸性成长来描述数码电源市场的发展并不为过。

独大厂商尚未出现  创新空间仍大

另就厂商贡献来看，在2013年数码电源供应器整体市场值中，以台达电子(Delta Electronics)的市占最大，约有10.3%，其次依序为Eltek和Emerson，各占9.1%和8.8%。至于数码电源IC市场方面，则以德州仪器(Texas Instruments)的市占最高，达9.8%，第二名及第三名则分别为英飞淩 (Infineon) 和Powervation，各占9.6%及8.9%市场比例。

由以上的数据可以观察到，即使是市场上的领导业者，其市占率也仅在一成左右，显见目前市场上尚未出现大者恒大的现象，业者之间的竞争仍充满变量，也更容许创新空间的存在。

举例来说，积极进军数码电源市场的戴乐格(Dialog)，在去年(2013)7月购并交流对直流(AC-DC)数码电源管理集成电路(IC)厂商iWatt后，已跨足两大市场—数码电源AC-DC芯片及LED相关芯片。据了解，在这宗高达3.1亿美元的购并案中，戴乐格可借助iWatt数码电源管理技术优势，协助客户设计出较采用传统类比式电源管理IC更低待机功耗的产品，同时降低物料清单(BOM)成本。

其中，针对AC-DC电源转换器，戴乐格利用iWatt的PrimAccurate一次侧控制(Primary Side Control)专利，以iWatt特有数码演算法设计Ultrabook变压器，让工程师不需设计二次侧稳压器(Regulator)及光电隔离器(Opto-isolator)空间，如此能将变压器尺寸缩小三分之一以上。据了解，戴乐格已与英特尔(Intel)展开合作，针对第三代Ultrabook设计一系列Ultra-Slim电源变压器。戴乐格自此将由智能手机及平板电脑电源管理市场跨足Ultrabook电源转换器市场。

政府规范日趋严苛  提供数码电源发挥空间

数码电源的盛行，除了顺应节能趋势及市场需求外，政府规范也有推波助澜作用，事实上，可以观察到全球各地政府对于能源标准与规范的要求正逐步提高。举最近的例子来说，美国能源部(DOE)在2014年初就发布了 EISA 2007外部电源供应器(EPS)效率标准的修订，将外部电源供应器的最低能效要求从目前的等级4提升到等级6，并扩大外部电源供应器的产品范围，如低电压的直流电和交流电输出、多重输出电源及电源输出功率大于250瓦等新规范。

有监于上述的规范，对各领域的电子设备及产品而言，电源供应系统的设计考量不仅需顾虑市场需求面的规格要求，更需符合各国政府所定出的规范标准，在这些严苛的技术条件规范下，能够提供实时监控、智能管理功能的数码电源方案，无疑将能在节电和电力分配最佳化方面提供明显助力。展望未来，数码电源新技术仍将层出不穷，为电子产品及设备提供更有效的节能解决方案。