物联网电力设计大不同 低杂讯高整合将成重点

美商怀格(Vicor)应用工程师张仁程。

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，密集传感与联网架构所需的电力，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「低杂讯高整合度电源在嵌入式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太军事、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整合度的设计，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整合在同一设计中，但对高端应用来说，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，让系统的运作更稳定且高效。