Vicor推出全系列的48V电源产品,年度最值得的电源管理技术?

张迎辉 发表于 2019-03-28 15:32:22 收藏 已收藏
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Vicor推出全系列的48V电源产品,年度最值得的电源管理技术?

张迎辉 发表于 2019-03-28 15:32:22

  过去一年中,英伟达、华为、嘉楠、AMD、赛灵思推出7纳米的CPU、GPU、FPGA和AI处理器,这意味着强大的处理器中强大的运算力的同时,受工艺限制其工作电压也要降低至1V甚至以下。由其这类芯片其运算功率强大,在工作电压下降的同时,工作电流不可避免要升高。

  在服务器、数据中心、5G基站以及AI加速器等领域,以48V电压替代传统的12V电压,在谷歌、Facebook等巨头们的推广下迅速普及开来。而高密度48V电源组件的市场引导者,Vicor最早洞察到这个趋势,并在几年内推出了很多成熟的方案,其系统的可靠性和经济性已经在顶级数据中心系统中大规模验证。在2019慕尼黑上海电子展,Vicor的展台主题便是48V电源管理方案,成为工程师们关注的焦点。

  电子发烧友记者前往展台采访时,被紧紧围观的Vicor展台上空悬挂的巨大的“48V”标识所吸引。在绿色的电路符号设计中格外显眼,让观众一眼即可看出本次Vicor展台的技术主题。

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  Vicor的技术专家和销售市场高管,在本次展会现场接受了电子发烧友网等专业媒体的采访,左起分别为Vicor 中国销售总监 Kevin Ni,Vicor首席工程师/高级经理 Chris S. Swartz,Vicor亚太区销售与市场副总裁 Eric Wong和Vicor中国业务拓展经理Justin Chen。他们介绍了包括工业、数据中心、LED高清屏显、铁路汽车等领域的Vicor 48V电源的设计案例。

  应用一:智能汽车、电动汽车中的48V应用

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  随着对燃油环保的要求越来越高,48V电源在新问世的燃油汽车中几乎是标配。Vicor的NBM可以实现12V与48之间电源系统的双向转换,帮助实现汽车中的自动启停、行驶中的能源回收、自动驾驶运算等更环保和智能的功能。

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  同时,Vicor的ZVS稳压芯片能够高效地从48V电压转换到负载端,减少12V母线的压力。现场展示中可以看到,48V ZVS PI358x,输入电压范围30至60V,它可实现峰值97%的效率。

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  图:3.6KW的PowerStrip,200至410V的输入,支持12V和48V多路可编程电压输出,也可实现92.5%的峰值效率。该产品可为电动汽车的无人驾驶系统提供完整的电源供给,包括高性能计算机,各种传感器以及控制系统等。汽车电子设计工程师,可以在如此紧凑的DC-DC电源转换产品上自由地实现12V和48V,大大节省了车内电子系统的设计空间,方便汽车的轻量化设计。通过可编程输出电压调节,可以轻松应对自动驾驶系统的软硬件升级变化。

  应用二:7纳米制程CPU/AI芯片时代到来,48V电源输入成为设计刚需

  Vicor亚太区销售与市场副总裁 Eric Wong指出,新的人工智能处理器采用7纳米甚至更新的工艺,其功率不断上升,传统12V的电源占用更多的PCB面积,在散热方面要求更新,如果不满足电源需求,则很可能会限制CPU的工作性能。

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  “Vicor的48V合封电源可以减少CPU周边的电源设计器件,节省PCB板空间,减少了功耗损失。目前的横向设计已经让电源与CPU足够接近减少电压损失。很快还将推出的纵向设计,电源直接在PCB下方连线CPU,电源模块还可更加接近CPU。” Eric解释说。

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  Vicor 48V直接到CPU/GPU)的单级转换架构(48V至1V DC输入),节省了周边器件。(来源:Vicor网站)

 

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  在辐射与噪声方面可以看到48V直接供电的好处。如上图所示,多相DRMOS的方案与Vicor VTM的48V电压直流供电,仪器测试出的两个系统的噪声区别(来源:Vicor,详情介绍链接:http://www.vicorpower.com/zh-cn/industries-computing/48v-direct-to-cpu

  Vicor亚太区销售与市场副总裁 Eric Wong也在采访中对电子发烧友记者说:“Vicor的 48V直接为CPU 供电在性能方面堪比 12 V 至 1 V 的传统多相位,在传统多相位增加一个 48 V 至 12 V 等级转换器只会进一步降低性能。48 V 服务器机架与 12 V 机架系统相比,能量损失降低 30% 以上。”

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  电子发烧友记者在Vicor展台中也看到一个非常酷炫的产品展示。这款数据中心的主板,采用浸没液冷48V转1V供电,峰值电流高达到1000A。

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  这是液冷系统的流动供水,记者特别手摸了一下水管,温度很正常,几乎感觉不到温热。Vicor工作人员介绍,过去在传统的AC电源中才会用到所谓的风冷系统,而现在的数据中心的CPU需要高功率的运算。这个散热的液冷系统中采用了Vicor合封电源,其CPU/GPU主板全身浸泡在3M公司提供的全氟三丁氨中进行散热,其功率容量还可以提升30%。

  应用三:在 AC-DC 转换中建立新的功率密度

  Vicor的电源模块在行业中多年地位不可撼动,其不动推进的电源密度的技术创新是其致胜法宝之一。Vicor首席工程师/高级经理 Chris S. Swartz在展会现场接受采访时也着重介绍了AC-DC的新产品平板电源(Power Tablet)。

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  Chris 说:“Vicor开创性地设计出了平板电源,它可以在满负载下0.99PF实现96%的效率。10kW的平板电源尺寸比iPad还要小。与 48/54V配电系统兼容。”

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  图:Vicor的AC-DC产品48V输出RFM电源,功率可以实现从1kW至10kW范围。

  写在最后

  Vicor的电源模块,在48V输出产品上已经针对市场新出现的应用,都有很好的覆盖,同时还能做到12V与48V的兼容。作为电源设计的创新引导者,电子发烧友记者在采访之前曾想向Vicor提问,在众多电源芯片与模块供应商不断被收购或合并的过程中,Vicor如何去保持自己在行业中的地位。不过这个问题在参观展台和Vicor的宣讲中就已经得到了很好的解答。

  采访下来,我认为其原因一是Vicor在不断地保持对行业最前沿技术的跟进,例如AI、电动汽车、自动驾驶技术、5G通信、AGV和工业领域,电源管理技术不是简单的复制与降成本,而是在不断地创新。

  采访中获悉,去年Vicor公司的创始人CEO Patrizio Vinciarelli 荣获2019年IEEE William E.Newell电力电子奖。该奖旨在奖励为分布式电源系统应用开发提供高效率,高功率密度的电源转换技术。该奖项表彰了Patrizio在电源行业的卓越领导力,肯定了其所代表的Vicor的技术实力。

Vicor推出全系列的48V电源产品,年度最值得的电源管理技术?

  Vicor率先在行业中推出全系列的AC-DC,DC-DC的48V输出电源产品。在材料上也采用更新的封装与散热技术。如上图所示,Vicor的模块采用了含黄金的合金材料来做封装,保证了高功率密度的正常散热。

  此外,Vicor新产品的成功,不仅仅停留在设计层面,而是利用自己的工厂有保障的产能来实现在市场上的快速增长。据Chris介绍,Vicor美国的安多弗工厂,在2018年产能增加了6倍,产量实现增长375%。在长期产能增长方面,Vicor计划到2020年现有工厂还要增加85,000平方米,届时可以实现更多的产能。

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