VIA封裝技術助威 Vicor電源模組提升功率密度

作者: 侯冠州
2016 年 02 月 24 日

隨著4G通訊技術資料傳輸率大幅提升,基地台耗電量也明顯增加,功耗已成為電信業者面臨的棘手問題。為協助電信商克服此一難題,電源模組開發商Vicor研發出創新VIA(Vicor Integrated Adapter)封裝技術,能使電源模組達成輕薄短小之設計目標,從而提高功率密度。


Vicor台灣分公司應用工程師張仁程表示,基地台慢慢朝向小型化發展,從原本的大型基站轉變成小型基地台(Small Cell),電源功率元件也須變得更輕、更薄與更小,以因應小型基地台的建置。為此,Vicor未來產品規劃將朝四個方向演進,分別為更高壓、在高壓架構下降低開關損失、更高頻及採用VIA封裝。


張仁程指出,未來該公司產品規劃往高壓走的原因在於,電壓越高,通過電流越小,可降低電流損耗;而往高頻發展之目的是使磁性元件體積變小,以便做出高整合度的產品,提升效率。至於在高壓的架構之下,要如何降低開關損失,Vicor則是採用三種拓撲技術,分別為ZVS、DC-ZVS及SAC,達到零電壓切換,進而提升元件效能。


最後,採用VIA封裝將原本使用「ChiP」封裝之功率元件與濾波器整合,則可大幅提升產品整合度,節約設計空間,並具備更好的散熱效率,應用也更加方便。張仁程進一步解釋,VIA封裝技術除使產品具備高整合度之外,另一個優勢就是便於散熱。採用此一封裝技術的產品,外殼是鋁殼,由於鋁的熱阻相當低,因此散熱也變得更加容易;未來該公司的產品,都將採用VIA封裝。


除了在產品發展規劃上,已有明確的方向,Vicor也具備獨到的電源設計技術,可與競爭對手做出區別,保持市場競爭力。張仁程說,提高元件電壓是必然的趨勢,競爭對手也都已注意到,並開始研發相關產品。不過,目前遇到的困境在於,通訊電源的電壓為48V,如果要做到低壓的輸出,如1V,就要先從48V轉成12V,再從12V轉到1V的輸出。換句話說,須採用兩階段(2 Steps)的轉換技術,才可從高壓轉到低壓輸出,但這麼一來便會有兩次的功率損耗。但若是不經過二階段轉換,直接進行一階段轉換(1 Steps),則會因兩者比率相差太多,造成更大的功率損耗。


為解決此一挑戰,Vicor研發出名為FPA(Factorized Power Architecture)的解決方案,藉此改變傳統電源架構,以達到一階段轉換。張仁程透露,FPA技術簡單來說,便是將傳統架構拆開,分為電壓和電流兩個模組,電壓的模組為PRM(Pre-Regulator Module),電流的模組則為VTM(Voltage Transformation Module),各自採用適合的拓撲技術使模組達到最佳效能;接著組合時再將整個架構對調,傳統架構是先做電流穩定再進行電壓的穩壓,而Vicor則是把此一順序對調,重新改變架構,先做電壓的轉換再做電流穩定,如此一來便可打破傳統由高壓直接轉低壓損耗太多的瓶頸。

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