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高壓配電效率優勢顯著 業界勇敢挑戰60V大關

文‧黃繼寬 發布日期:2016/05/13 關鍵字:VicorGoogle高壓配電伺服器資料中心電動車自駕車

在Google宣布將陸續導入48伏特(V)伺服器及配電基礎架構,打造更節能環保的資料中心後,48V電源架構跟著引發諸多討論。然而,部分應用設計早已迫不及待,有意採用更接近60V的配電架構,以便降低配電損耗,增進系統能源效率。Google更以380V作為配電技術發展的長期目標。

Vicor行銷業務副總裁Robert Gendron表示,在許多大功率系統中,採用高壓配電將是大勢所趨。
Vicor行銷業務副總裁Robert Gendron表示,Google宣布將把自家伺服器的配電系統陸續升級到48V架構後,高壓配電架構成為業界關注的焦點。根據Google的測試結果,與12V配電相比,48V配電可減少系統功耗達30%以上,其省電效果十分顯著,而且還能降低系統散熱需求、使用更低成本的電源線等,好處很多。

不過,從電源設計的角度來看,藉由提升配電電壓來增進系統的能源效率,其實是眾所皆知的概念。在功率固定的情況下,電壓與電流呈倒數關係,配電時的線路損耗則是電流平方的函數。以12V升級為48V來說,因為電壓提升為原來的四倍,故電流量只有原本的四分之一,線路損耗更只有原來的十六分之一。

上述公式對電子工程師來說都不陌生,但理論歸理論,如何克服實作上的困難才是關鍵。要在有限的空間內將48V電源轉換成CPU、GPU所使用的3.3V、1.8V、0.8V電源,同時還要維持與12V轉換一致的效率,其難度遠比從12V轉換要高。專注在小型化、高效率電源模組研發的Vicor,也因此被Google選為主要電源合作夥伴。

簡言之,只要市場上有模組供應商能解決相關電源轉換難題,大功率系統改用48V甚至更高壓配電架構的誘因十分明顯。因此,目前部分Vicor客戶已經將配電架構升級到54V,藉此進一步提升系統的能源效率。

Gendron認為,短期看來,由於安規限制,60V會是高壓配電的發展門檻。在60V以下的配電線路因為電壓相對低,不會對人員的人身安全造成危害,因此大多不需要通過額外的安規檢測,但若配電線路的電壓超過60V,在許多應用領域中,就得通過對應檢測。

但若把眼光放得更遠,隨著技術成熟、相關生態系統逐漸到位,60V不會是高壓配電架構不可逾越的門檻。事實上,單就伺服器應用來說,根據Google的規畫,伺服器採用380V配電架構才是其終極目標,48V等規格只是其發展過程中所留下的腳印。至於其他更封閉、應用開發商自主性更高的系統,例如電動車、自動駕駛車,其配電電壓都早已超過48V。

正因為高壓配電不是伺服器的專利,而是許多大功率系統共同的發展趨勢。為了讓更多設計人員輕鬆完成相關電源設計,甚至接觸到原本不熟悉電源設計的用戶族群,Vicor近期已在自家網站上推出電源設計工具。使用者只要輸入對應的電壓輸入、輸出參數,系統就可按照需求推薦對應的解決方案,並對其所推薦的解決方案做出優劣勢分析與參考線路圖,讓使用者更快完成電源設計工作。

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