5大电源管理趋势 TI满足未来工业电源传输需求

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，同时也积极在碳化矽(SiC)与氮化??(GaN)上发展技术突破，持续推出创新叁考设计，为开发人员在工厂电源传输设备、UPS、通讯与伺服器电源、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。

1.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。想像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。

2.能源效率

预估至 2020 年，资料中心的年耗电量将突破 730 亿度，相当於超过千万户的家庭用电，资料中心存放的资料愈多，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，就能压低资料中心的能源需求。

提升能源效率後，可在两项应用领域内节能，包括减少资料中心传输时所需的能源，以及降低伺服器整体冷却的用电需求，从最上游的伺服器能源传输架构，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，同时结合演算法，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，伺服器系统受限於能源转换步骤的多寡，在投资直接转换技术後，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 400 瓦 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。

3.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後，也带动能源需求提升。例如手机在全球快速普及，在许多方面都归功於锂离子电池技术，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，充电器的进展却落後於趋势。想像一台功能完善的智慧型手机，虽能够全日运作，却得花整个夜晚来充电，故功率密度是增进使用者体验的关键。

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。

4.分散式与再生能源

全球对於提高发电与配送能源的需求显而易见，难处在於能源的转换，以及如何以最高效能处理各种能源来源。而氮化??(GaN)与碳化矽(SiC)均提供了这项潜能，能够以高电压、高效能、小尺寸运作。

氮化??与碳化矽虽然至今应用有限，但确实达到前所未见的效能与密度，电压范围亦可支援分散式与再生能源。

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，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。

5.、大数据储存与传输

全球对快速存取资料的需求与日俱增，储存与取得资料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资讯在云端。然而，每项资料转换都需要能源，从拍摄家庭影片、上传至云端储存、之後再次取用。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。