德州仪器(TI)5大电源管理趋势满足未来工业的电源传输需求 |
日期:2018/8/15 15:13:28 作者: |
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全球能源用量大幅增加,在数据中心、车用电子、工业等众多应用之下,电力消费支出已直逼石油产品开销。为因应这些趋势,电源产品的设计人员大量运用半导体解决方案,寻求各种创新电源管理技术,以维持竞争力,同时遵守环保相关能源法规。 针对2018年能源发展趋势与挑战,德州仪器(TI)于以下提出五大要点与其相对应的电源解决方案,包括工业自动化、能源效率、功率密度、分布式与再生能源、大数据储存与传输,且预测这些趋势将左右产业发展至2020年。 德州仪器工业系统解决方案应用孔令梅经理表示,“德州仪器拥有丰富、创新的工业电源产品组合,提供设计人员采用多样的电源管理技术,帮助解决难题。同时,我们也积极在碳化硅(SiC)与氮化镓(GaN)上发展技术突破,持续推出创新参考设计,为开发人员在工厂电源传输设备、UPS、通讯与服务器电源、DC/DC设备、无人机电池组等应用创造突破,开发高能效、高功率密度且具竞争性的电源解决方案。”  一、工业自动化  工业自动化能够提升产能及制造效率,但安全疑虑也随之而来,自动化工厂内常设有沉重又庞大的机器设备,需要高电压操作,为工厂操作员带来困难与危险。此时,采用隔离技术可让感测节点和操作员在高电压环境下,仍能有效且安全地工作,是实现工业自动化的一大关键。当设计人员采用ISOW7841等装置时,便能获得这项保障。 想象将较低的功率传输至各项感测系统,同时保护操作员,即使在只有不到一枚硬币的距离下,也不会接触到比一般家庭用电高60倍的电压。 二、能源效率  预估至2020年,数据中心的年耗电量将突破730亿度,相当于超过千万户的家庭用电,数据中心存放的数据愈多,冷却所需的能源便愈高,对电网造成的负担也会愈大。美国能源部指出,若实施额外节能策略,用电需求便可降低45%,只要善用新策略与科技,降低损耗及增进效能,就能压低数据中心的能源需求。 提升能源效率后,可在两项应用领域内节能,包括减少数据中心传输时所需的能源,以及降低服务器整体冷却的用电需求,从最上游的服务器能源传输架构,到最下游的负载点拓扑技术,创新机会俯拾即是。  共振与混合式DC/DC变压器等新技术,具备尺寸缩小、效能提升、升温减少等优点,同时结合算法,便可减少系统闲置时所需耗费的电力,并加速恢复运作所需的时间,更接近美国能源部节能45%的目标。  整体而言,服务器系统受限于能源转换步骤的多寡,在投资直接转换技术后,可让过去看似无法实现的能源传输架构成真,若能省略三个转换步骤,便可让400W DC直接传输至CPU。电源管理及半导体的创新都有可能造就此类破坏式策略。  三、功率密度 供电系统的功率密度虽有改善,但成长幅度却不如摩尔定律快速;而随着半导体技术导致功能增加后,也带动能源需求提升。例如手机在全球快速普及,在许多方面都归功于锂离子电池技术,让手机即使功能愈来愈多,电池续航力仍足以维持整天的运作。  在电池容量与效能成长之际,充电器的进展却落后于趋势。想象一台功能完善的智能型手机,虽能够全日运作,却得花整个夜晚来充电,故功率密度是增进用户体验的关键。TI大举投资功率密度技术,最新UCC28780主动钳位反驰式控制器可在高达1MHz的频率下实现高效运行、尺寸缩小50%、功率密度提高一倍,提升工业级手持设备的效率。  四、分布式与再生能源 全球对于提高发电与配送能源的需求显而易见,难处在于能源的转换,以及如何以最高效能处理各种能源来源。而氮化镓(GaN)与碳化硅(SiC)均提供了这项潜能,能够以高电压、高效能、小尺寸运作。GaN与SiC虽然至今应用有限,但确实达到前所未见的效能与密度,电压范围亦可支持分布式与再生能源。这些技术若想从原型开发进入大规模普及,TI认为重点是在封装内整合闸极驱动器。  利用LMG3410,我们可看到闸极驱动器若与装置距离相近,可达到其所需的效能与可制造性,让这些科技进入下一阶段。  五、大数据储存与传输  全球对快速存取数据的需求与日俱增,储存与取得数据所需的能源也随之攀升,如何管控相关成本及对环境所造成的影响将成为一大挑战。 云端储存在过去几年突飞猛进,消费者比以往上传储存更多的信息在云端。 然而,每项数据转换都需要能源,从拍摄家庭影片、上传至云端储存、之后再次取用。电源管理解决方案若能达到主动模式最高效能、休眠模式低能耗、超快苏醒速度,半导体就能以最低能耗完成上述动作。TI致力于研发创新技术,因应这些趋势所带来的机会与挑战,期待透过种种创新,协助客户化解电源及能源管理难题。 查询进一步信息,请访问官方网站http://www.ti.com.tw/news/newsdetail.asp?scid=08142018。
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