Vicor推48V机柜电源架构 服务器电力方案备受瞩目

Vicor Corporation应用工程师杨有承。

在IoT架构下，终端的传感器、设备把蒐集的数据透过闸道器，再把数据传送至数据中心，使得个人及企业对云端服务的需求日益大增。

云端应用带出数据中心(Data Center)、企业服务器(Enterprise Server)的电力密度、电压功率、电能损耗等议题，目前数据中心的能源耗用已占全球用电量2%，估计2020年全美数据中心能源耗用将达到1,400亿度电力。如何减少能耗，建立高效能、高密度、低成本的电源传送？分配方案，是数据中心电源管理的急迫需求。

针对此需求，专门研发模块化功率元件的电源转换解决方案大厂Vicor Corporation，发表「新时代高压直流机柜式服务器电源及高密度解决方案」，展示高压直流(HVDC)380V逐渐成为数据中心、电信业的新标准。

Vicor提供的48V机柜服务器电源方案，与传统12V作法相比，电源效率优化将近30%，同时48V直接供电给负载点(PoL)的系统成本、元件面积大幅下降，同时重量减轻、EMI(电磁干扰)下降，功率传输损耗降低达16倍。

全方位高效功率电源方案 Vicor拥业界最小电源模块

Vicor Corporation应用工程师杨有承首先提到Vicor的产品线源头包含，AC端从110V？220V或是从HVDC到48V or 24V，HVDC在Vicor的产品主要是54V、240V、380V直流输入范围。在电路拓朴部分，Vicor的核心优势技术有三块，包含：1.零电压切换稳压器(ZVS Regulators)、2.Double-Clamped-ZVS、3.弦波振幅转换器(Sine Amplitude Converter；SAC)。

杨有承接着说明，Vicor配合不同封装技术，目前电力产品线形成3种技术项目，包含VIA(Vicor Integrated Adapter)、ChiP(Converter housed in Package)，主要把转换器整合到芯片内，封装技术提升散热效果，以及SiP(System in Package)，模块微型化更容易生产及后续应用。

Vicor有业界最小电源模块48V直接到负载点(PoL)，搭载13毫米x23毫米的ChiP封装，就是采用正弦振幅转换器技术，实现更高密度的电源系统。

HVDC在数据中心、电信领域的优势

杨有承进一步介绍到，为何HVDC从一百年前提出的概念，直至今日才开始受到重视？主要原因像是全球暖化、政府法规规范、企业节省成本、降低数据中心维修费用，甚至是提倡Hybrid、再生能源等，皆促使HVDC逐渐成为业界趋势。

然而除了大环境因素，HVDC有那些具体的效益？首先，高压输电在相同功率时，不但可降低传输电流，同时减少电线的线损。其次，尽管HVDC和AC供电共存一段时间，但HVDC的优势在节省传统UPS效率，因减少一级转换，使系统可靠度获得提升及建构成本下降。

对此，Vicor的HVDC机柜式服务器电源，能从380V HVDC转换到48V/12V，同时每个BCM(Bus converter Module)可达到1,800W的功率密度表现。除了功率，对于减少缆线数、节省费用跟传输时的能耗，都是新一代HVDC高密度解决方案的价值。

杨有承解释，高电压的传输会产生高传输效率，因而促使低电压、较大电流的CPU、GPU、存储器直接由48V配电汇流排供电，在转换过程展现低配电损耗。若从焦耳定律(Joule's Laws)来看，直流或交流电在转换？传输或遇到电阻时都会产生能耗，Vicor解释传输12V需要16条电缆线，但若改为48V时 (越高压线径越细)，只需1条电缆线。

所以不论是在数据中心或是大型电信设备，由于内部有服务器、Switch、储存硬盘等网通硬件集结在机柜内，成排机柜聚整合机房，每一部分皆会耗电，每个机柜并产生10k？40K瓦耗能。而Vicor的解决方案能有效做到节省电力，降低设备规模大小及人力管理等成本，目前380V HVDC及48V bus就是朝此方向进行。

户外小型基站配电方案：VIA PFM

除了数据中心、电信设备方案，Vicor也针对户外小型基站提供VIA封装技术，也就是采取新的电源元件扩充功率的设计方法。杨有承解释，由于大型基站之间因距离导致覆盖率有限，对某些地区的收讯造成问题，而透过Vicor设计模块，提供电源装载在电线杆、变电箱等处小型基站，完成RF、信号传讯、连线等方案。

目前Vicor提供的VIA PFM前端功率模块，做到8 W/cm³(127 W/in³)功率密度，同时在功率达400W、通用AC输入范围为85V？264V，尖峰效率在93%的情况下，供应隔离式、PFC稳压型24V或48V SELV DC输出。尤其在散热功能，高热效的VIA PFM安装在底座且具有导热功能，可消除风扇空间，外壳做到均温，进一步缩小电源系统的空间占用。