智慧行動與物聯網應用之電源設計新趨勢

電源技術論壇活動現場。

當今資訊化發達的社會，不論是企業、廠商或消費者，對資訊化、雲端化、自動化、以及行動化的需求都日益增加，若要達成提升效能並滿足生活、營運、管理上的便利性，勢必要倚賴大量的電力來達成。但是能源有限，在全球電價持續飆高的情況之下，從總體持有成本的角度來看，各類電子、電器、電機設備在長期使用的過程中，其電力支出費用可能會是一筆不小的金額、高耗電產品的電費甚至數倍於產品購買成本以上。

此外，在安規與法規上也陸續增加，例如美國能源部(DOE)在2014年初發布了EISA 2007外部電源供應器(PSU)的效率標準修訂，將外部電源供應器的最低能效，要求從目前的Lot.4(等級4)提升到Lot.6(等級6)，並擴大外部電源供應器的產品範圍，如低電壓的直流電和交流電輸出、多重輸出電源及電源輸出功率大於250瓦等新規範。

而電腦產業拯救氣候行動計畫(CSCI；現已併入The Green Grid綠色網格聯盟)也在各電源供應器的80 PLUS節能標準中，嚴格制定銅、銀、金、白金、鈦金各等級的效能要求，其中鈦金還規範到10%負載時，必須具備90%的電源轉換效能。由此可見，全球政府對能源標準與規範的要求日益嚴苛。

正因如此，在節能低碳的環保訴求下，系統功耗管理、電池充電速度、電池續航力、USB充電技術、或是全天候待機？系統待機的耗電量表現、甚至系統電路安全等電源技術課題，均是電機電子產業新顯學。

對於產品工程師而言，電源電力系統的開發與設計，不只是市場需求面的規格要求，更需符合各國政府所制定的規範標準，其所面對的設計要求與技術條件，勢必更加嚴苛。而對企業或用戶而言，在採購電子產品或電機設備的決策上，除了重點功能之外，系統的節能低耗表現，必然是評估關鍵之一。

所以，新世代電子產品的電源設計，不能再遵循以往恣意揮霍與浪費電源的設計方式；產品研發工程師們必須開始斤斤計較，設計出高功率、高能效的電源供應單元，進而開發出各式節能又高效率的電器、電子、家電、物聯網等應用產品。

在各大廠商爭相提出最新電源設計解決方案，以提升電源轉換效率之際，為協助硬體廠商掌握新一代智慧行動與物聯網之電源設計新趨勢，DIGITIMES於9月30日舉辦電源技術論壇，邀請群光電能科技(Chicony Power)、意法半導體(ST)、擎力科技(Sync Power Corp.)等電源解決方案大廠，以及大華科技大學(TUST)等產學界人士，來分享新一代電源設計的新理念、新趨勢、新功能，與如何設計應用這些新技術、新概念來設計出規格合用、實用且省電的節能環保產品，而不再是一味追求高規格、高性能但太過於耗電的產品，以搶搭未來智慧城市下的節能產品應用新趨勢，同時為節能環保盡一份心。

物聯趨勢下之電源管理技術發展

論壇開始由群光電能(Chicony Power)科技處長蔡憲逸先生，為物聯網趨勢的節電設計揭開序幕。說明當今網際網路的發展下，「人與人」(P2P)之間透過各3C設備來互相溝通的現象已經非常普遍。當推行到「人與物」(P2M)的語音、影像、命令等溝通，人們能透過行動或穿戴式裝置，來遙控家裡的電器電子產品，或者進行遠端監控等用途。

最後到「物與物」(M2M)之間的溝通，則是將RFID標籤、智慧卡、交通載具、感應器、攝影機、車用電子等全部串起來，做為資訊的傳遞，未來更有可能進化到機器人對機器人的溝通。

而為迎接物聯網的應用，以及Smart everywhere(智慧無所不在)的新時代，高能效率電源設計非常重要，他以各國安規與法規日趨嚴格，來介紹當今各種電源節電設計的技術。而電源供應產品，也將往更輕薄短小、高效率、低成本且具備物聯網的智慧功能之趨勢發展。

意法半導體產品與解決方案：LED照明

ST(意法半導體)技術行銷經理蕭復元先生表示，LED照明的拓樸可分成四大區塊：(1)室內照明&聚光照明、(2)室內？戶外照明(15？100W)、(3)戶外照明？路燈(100？250W)、(4)特殊照明 (如車用照明)。在居家、商用、戶外、路燈、大區塊、緊急等6大照明類別中，效率、信賴性、體積小是3種驅動市場應用的關鍵因素。

由於低、中、高瓦數的LED照明，皆有不同的電源設計需求，因此ST推出針對不同照明產品應用的解決方案，具備高整合度、低零件數、高功因與低THD(總諧波失真率)等特性，適合類比或數位電路，並提供多樣設計工具(如評估板)、開發套件、設計工作表和應用筆記，讓LED照明的電源設計更簡化、更輕鬆、更有效率。

效率轉換UP、節能再升級！

擎力(Sync Power)科技股份有限公司應用工程部經理楊大鴻先生，介紹同步整流技術CoC V5解決方案與應用。他表示當今法規日趨嚴格，以Code of Conduct(CoC)Version 5的一種歐盟自主性的電源規範中，就規範電源空載部分有Tier 2的最嚴格指標，而該公司自主開發的3顆電源IC晶片：SP6879(針對返馳式應用的QR準諧振PWM IC)、SP689(高壓啟動IC)、SP6018E(同步整流控制IC)，可符合CoC V5的最嚴苛法規需求。

在各種電路的實作上，使用其3項產品組合，能夠協助工程師簡化線路，並通過安規標準，適合應用在當今各式PC？伺服器？工業電腦、LED、印表機？遊戲機等電源供應器、機頂盒？LED TV？螢幕？筆電變壓器、智慧型手機？平板？多孔USB充電器、DC/DC獨立模組等產品。

三相交直流電源轉換器之拓樸分析與控制

大華科技大學電子電機工程系教授謝振中博士，講述三相交直流電源轉換器之拓樸分析與控制。說明與分析各式電源轉換器設計時的優點與缺點，例如雙級式、單相？三相、6/4/3開關、全橋式等降壓或升壓的電路設計等等。也提出自己較經濟作法，例如簡化開關設計、搭配較少的二極體元件，以節省成本。

另外在三相升壓轉換器中，則提出去除電流感測器與支援非對稱電源輸入的新設計作法，透過各種數學分析的方法，導出各種狀態下的切換函式，便可繪製出系統框架圖，進而實作出真正的電源轉換器。