物聯網電力設計大不同 低雜訊高整合將成重點

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。