Vicor以完備電源技術克服高密度功率系統的設計挑戰
Vicor以完備電源技術克服高密度功率系統的設計挑戰
台北訊
2017-06-29 02:43
台北訊
近年來，在雲端伺服器、工業用機器人、以及電動汽車、航空、通訊等高階應用興起的趨勢下，帶動了對高階電源解決方案需求的快速成長。
具備創新的拓撲架構及封裝散熱技術的Vicor，日前在台北舉辦了先進電源技術研討會，詳盡介紹了該公司的完備解決方案及其提供的體積小、重量輕、功率密度高、散熱容易及高轉換效率等特性，可協助業者克服高密度功率系統的設計挑戰，並實現顯著的差異化優勢。
Vicor台灣區總經理翁鴻裕在致詞時表示，Vicor是高階應用首選的電源解決方案供應商，可提供從前端(Front end)到板端負載點(POL)的完整電源解決方案。
研討會中，在系統電源方面，將特別聚焦於20KW以上高功率資料中心的三相電源AC-DC解決方案；而在板端應用，則將說明伺服器最新的48V架構移轉趨勢，以及如何運用Vicor解決方案實現16倍功率損失的降低。
隨著台灣產業朝工業、汽車及資料中心等高階應用邁進，Vicor將致力於以最佳的方案與服務，協助業者更專注於高效能系統的開發，並提升其競爭優勢。
全球電力網路演進帶動的新機會
Vicor資深產品行銷經理John Pitrus指出，在溫室效應氣體排放帶動的環保觀念、各國對太陽能、風力等再生能源的積極投資與部署、以及分散式能源與儲存技術的持續發展等因素推動下，目前全球的電力網路正快速演進。
而另一方面，由於人口成長，大陸和印度等國家的工業化、以及人工智慧、物聯網等新興應用崛起，使得全球對於能源的需求持續成長，預計到2030年將成長2%，達33TWh。
這些趨勢與挑戰為電源設計帶來了新的機會。Vicor解決方案能以最高的效率與密度協助客戶將轉換並管理電網規模的電源到負載點(PoL)設計，相關的應用包括高電壓直流電源分布、三相電源直接到機櫃、以及48V和12V之間的雙向電壓轉換等。
以Vicor近來的一個成功應用為例，日本ExaScaler/PEZY(ExaScaler and PEZY Computing)於2016年底發表第一款每立方公尺效能密度達1,500兆次(1.5 PetaFLOPS/m3)的超級電腦ZettaScaler-1.8，便是採用Vicor的380V高壓直流輸入轉48V直流供電，以及Vicor的高密度、高效率、直接到載(Direct-to-PoL)轉換器將48V電壓轉換到PEZY運算處理器所需的低電壓、高電流電源。
結果顯示，系統在效率與功率密度方面均實現了大幅提升。此外，在三相電流直接到機櫃方面，Pitrus表示，Vicor已推出480V三相交流電源轉換到48V直流電壓的解決方案，與傳統的設計方案相比，不僅效率與密度更高，而且無需相平衡設計、較少的系統漣波效應，設計更為簡易。
而在48V與12V雙向電壓轉換方面，Vicor則是推出新款非隔離式主線(Bus)轉換器，可提供98.5%的峰值效率，以實現新興的電源儲存應用。
Vicor如何實現資料中心的48V電源設計
Vicore功率元件部門副總裁Robert Gendron指出，目前48V已經用在超級電腦與超大規模(hyperscale)資料中心，但為滿足現今CPU/GPU的更高功耗、更高暫態需求，以及機櫃功率朝15KW、20KW甚至40KW以上發展的需求，都推升了對更高功率密度48V的移轉趨勢。
傳統的12V設計需要較高的電流，因此CPU需要採用多相電流設計，此架構已沿用了20年之久。若採用48V設計，便能捨棄傳統的多相電流架構，在效率、密度、成本等各方面都能提供更佳的設計與效能，並能加速上市時程。但另一方面，伺服器架構上的分散式電源會造成功率的損耗。從48V移轉到12V雖然可降低16倍的功耗，但須考慮效率的問題。
Vicor採取其經過驗證的Factorized Power架構來解決此一問題。此架構捨棄了傳統的多相電流，讓48V能直接供電給CPU，而且僅需少數的元件。
Factorized Power架構包含兩個主要元件，第一個是PRM(預穩壓器模組)，利用其高效能的零電壓切換(ZVS)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(SAC)拓樸，將前一階段調節好的電壓轉換至CPU所需的電壓。
利用穩壓、轉換的兩階段的功能，便能使48V的轉換達到與傳統12V多相電流的效率。以整體系統效能來看，目前Vicor的Gen3++產品已可達到94%的效率，2018年將進一步推出效率95.5%的新產品。
原文網址: Vicor以完備電源技術克服高密度功率系統的設計挑戰 http://www.digitimes.com.tw/tech/dt/n/shwnws.asp?cnlid=1&cat1=20&cat2=10&id=0000506017_16CL0MFX2ORTG36RBR454#ixzz4lLfjMZsk
