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物聯網電力設計大不同 低雜訊高整合將成重點

  • 台北訊
美商懷格(Vicor)應用工程師張仁程。

物聯網系統需要透過大量的感測器建置,以擷取設備數據,透過傳輸讓上層平台進行分析,系統中的層層運算,都需要一定的電力耗損,之前就有IT大廠曾指出,現在全球的電力供給量,將無法因應物聯網普及後,密集感測與連網架構所需的電力,而在物聯網與AI結合後,不管是上層雲端平台或具有邊緣運算能力的底層設備,電力需求只會更高,因此除了效能考量外,電源管理也會是AIoT系統的設計重點。

美商懷格(Vicor)應用工程師張仁程在「低雜訊高整合度電源在嵌入式AIoT的應用」中就指出,AIoT的發展以垂直領域為主,設備供應商必須針對特定的應用領域設計專用型產品,以美商懷格為例,該公司產品目前聚焦在航太軍事、通訊、伺服運算、工業等四大產業,此外他們也看好車用市場的潛力,這些垂直市場所需的電源管理產品規格都較為特殊,如寬輸入範圍與高輸出電壓、高效能、功率密度、小體積、輕量化、低EMI...等,這些特點與一般消費性產品大不相同,因此須具有經驗的廠商方能勝任。

張仁程表示,物聯網的底層設備佈建於應用場域的各角落,其體積必須小型化,設備內的元件要在有限空間發揮最高性能,而且彼此之間不能產生干擾,而在所有電子元件中,電源與射頻是最容易有此問題的,面對此一狀況,電源廠商必須提出低雜訊高整合度的設計,以解決系統問題。

張仁程指出,美商懷格在電源領域的拓樸技術就是針對物聯網設計,此技術包括三大架構:零電壓切換穩壓器(ZVS Regulator)主要為非隔離的DC-DC穩壓器,產品為預穩壓器模組(PRM)、以及Cool-Power ZVS升壓、降壓以及升降壓穩壓器;雙箝位零電壓切換則為隔離式DC-DC或AC-DC轉換器;另外弦波振幅轉換器(SAC)則為隔離式,固定比例的DC-DC變壓器,產品有主線轉換器模組(BCM)、中間主線轉匯器(IBC)、以及電壓轉換器模組(VTM)等。

此外過去的電源設計多會將調節和轉換功能整合在同一設計中,但對高階應用來說,此一作法會產生線路功耗損失,而且每個電壓軌必須有獨立的完整調節與轉換設計,這都讓成本難以降低,對此Vicor可以Factorized Power架構解決相關問題,Factorized Power的PRM(預穩壓器模組),可以高效能的零電壓切換拓樸僅處理預電壓調節功能,第二個元件是VTM(電壓轉換模組),利用弦波振幅轉換拓樸,將前一階段調節好的電壓轉換至CPU所需的電壓。

張仁程表示,電源是所有電子設備的唯一驅動能量,其設計對系統影響極大,因此他建議業者必須慎選電源廠商,讓系統的運作更穩定且高效。

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