為了應(yīng)對(duì)數(shù)字電源AMP聯(lián)盟所做的決定和措施

有幾個(gè)電源供應(yīng)商正在合力搭建一個(gè)可以簡(jiǎn)化數(shù)字電源模塊內(nèi)部構(gòu)造的框架,以提供給設(shè)備制造商使用。一套標(biāo)準(zhǔn)可以在不同的供應(yīng)商模塊間確保second sourcing(第二供貨源)和兼容性。

近些年中電源的兩個(gè)流行趨勢(shì)--分布式操作電源和數(shù)字電源--是由三家主要的電源供應(yīng)商牽頭的全方位嘗試的核心內(nèi)容，以使設(shè)備制造商的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單化。去年11月，Ericsson,CUI和Murata三家公司成立了現(xiàn)代電源架構(gòu)（AMP）聯(lián)盟，以搭建出符合通用電子和物理規(guī)范的數(shù)字電源模塊的框架，通過第二供貨源很容易得到這些規(guī)范。

AMP聯(lián)盟做得不止是先前所講的標(biāo)準(zhǔn)化工作，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)被限定到電源供應(yīng)規(guī)范上來定義模塊的監(jiān)控、控制和通信功能。AMP聯(lián)盟還期待能創(chuàng)造出即插即用互操作性的通用配置文件來確保每個(gè)公司產(chǎn)品間的兼容性。

這個(gè)聯(lián)盟已經(jīng)為數(shù)字負(fù)載點(diǎn)轉(zhuǎn)換器定義了兩套標(biāo)準(zhǔn)。其中“microAMP”規(guī)范覆蓋到了水平垂直配置額定值在20到25A的供應(yīng)，而“megaAMP“規(guī)范定義了40到50A水平垂直單元的條件。對(duì)于高級(jí)總線DC-DC轉(zhuǎn)換器，標(biāo)準(zhǔn)“ABC-ebAMP”涉及到高級(jí)八分之一磚58.42x22.55mm并且額定值為264到300W的型號(hào)。對(duì)于四分之一磚供應(yīng)，即58.42x36.83mm、額定值未420到468W的型號(hào)，該聯(lián)盟也已經(jīng)定義了“ABC-qbAMP”標(biāo)準(zhǔn)。

聯(lián)盟成員很快把符合定義標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品帶到市場(chǎng)上。表1顯示現(xiàn)有的符合microAMP和megaAMP規(guī)范的產(chǎn)品，而表2則顯示了符合高級(jí)ABC-ebAMP和ABC-qbAMP標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。

表1：數(shù)字負(fù)載點(diǎn)模塊（來源：AMP聯(lián)盟）

表2：高級(jí)總線轉(zhuǎn)換器（來源：AMP聯(lián)盟）

通信驅(qū)動(dòng)著市場(chǎng)

永無止境增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)上驅(qū)動(dòng)著OEM廠商去搭建更為強(qiáng)勁的通信網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)反過來增加了電源產(chǎn)業(yè)的壓力。愛立信移動(dòng)報(bào)告預(yù)測(cè)到2017年，全年IP流量會(huì)達(dá)到7.7zb(7.7x1021)，這個(gè)數(shù)據(jù)在2012年是2.6zb。趨勢(shì)將由云服務(wù)、視頻通信和大肆宣傳的物聯(lián)網(wǎng)所引導(dǎo)。IP流量的膨脹將會(huì)進(jìn)一步增加數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)電源系統(tǒng)上的壓力。高級(jí)處理器和FPGA的增長(zhǎng)被期待來迎合這個(gè)趨勢(shì)。在過去，OEM廠商會(huì)設(shè)計(jì)出通用電源供應(yīng)，它們可以應(yīng)對(duì)特定的電壓和系統(tǒng)的電子和物理需求。然而，由于投入市場(chǎng)所需時(shí)間的壓力還有設(shè)備制造商難以支付制造自家電源系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)，他們期待電源系統(tǒng)公司設(shè)計(jì)出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電源模塊的解決方案。

“市場(chǎng)正在向更高電流和“極佳”電源發(fā)展，電源模塊期待可以在任何環(huán)境下從一種電壓轉(zhuǎn)換到另一種電壓，”CUI公司高級(jí)副總裁Mark Adams說，“更多的客戶正依賴電源模塊來完成這個(gè)任務(wù)。他們并沒有電源工程師?！?/p>

科技的巨大發(fā)展，伴隨著反復(fù)強(qiáng)調(diào)的節(jié)能，給電源系統(tǒng)公司增加了巨大的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)?！?a target="_blank">半導(dǎo)體技術(shù)和系統(tǒng)級(jí)性能的發(fā)展已經(jīng)在板級(jí)電源基礎(chǔ)設(shè)施上有了重大的影響”，村田公司市場(chǎng)營(yíng)銷副總裁Steve Pimpis說，“摩爾定律一直在驅(qū)動(dòng)著設(shè)備密度，間接導(dǎo)致了更高的電源頻率和更低的電壓。在一個(gè)單板上，有20種不同的電壓軌，低至0.5V甚至還在降低，并且負(fù)載電流超過了100A，電源已經(jīng)成為了系統(tǒng)構(gòu)架的主要挑戰(zhàn)。”

數(shù)字電源的井噴

電源模塊的井噴得益于十幾年前的數(shù)據(jù)通信和電信網(wǎng)絡(luò)，那些網(wǎng)絡(luò)使用采用分布式操作電源架構(gòu)，在每一個(gè)控制點(diǎn)上鏈接一個(gè)前端AC到DC電源單元到DC到DC模塊。這些模塊將來自前端的48V輸出轉(zhuǎn)換至合適的電壓。盡管在分布式電源時(shí)代，5和12V是主要的電壓，近些年來3.3V或者更低的電壓已經(jīng)變得更為流行。

早期，這些系統(tǒng)是模擬-控制的。近些年見證了數(shù)字控制的不斷發(fā)展，得益于復(fù)雜的電源管理IC，它們可以實(shí)現(xiàn)如帶有控制斜率的電源供應(yīng)定序之類的功能。

數(shù)字控制環(huán)路的使用可以提升電源轉(zhuǎn)換效率，特別是在過多能量消耗和余熱發(fā)電的低負(fù)荷中。一個(gè)擁有中間控制總線和復(fù)雜點(diǎn)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字控制環(huán)路可以動(dòng)態(tài)變化中間總線的電壓以適應(yīng)負(fù)載變換。在低負(fù)荷下負(fù)載點(diǎn)的輸入電壓被減小，從而提高了轉(zhuǎn)換效率。

復(fù)雜ASIC的使用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了輕松地執(zhí)行一些任務(wù)如電壓跟蹤、定序、頻率調(diào)節(jié)還有動(dòng)態(tài)的核電壓自適應(yīng)以控制功耗。這些功能更有利于數(shù)字電源轉(zhuǎn)換器的使用。

“如今我們正在直面模擬電源技術(shù)的局限問題，模擬電源技術(shù)曾在過去四十年中主導(dǎo)電源技術(shù)框圖，”村田公司的Pimpis補(bǔ)充到?！氨绕鹉MPWM架構(gòu)，數(shù)字控制的電源模塊能夠提供多重優(yōu)勢(shì)。盡管這些優(yōu)勢(shì)已經(jīng)被人們認(rèn)識(shí)有一段時(shí)間了，實(shí)際實(shí)現(xiàn)卻一直被尺寸和成本限制所拖延，但是現(xiàn)在數(shù)字控制轉(zhuǎn)換器如今已經(jīng)達(dá)到了可以支持它們廣泛被采用的成本利潤(rùn)閾值。”

對(duì)高能效電源系統(tǒng)的不斷需求以及電源產(chǎn)業(yè)開發(fā)的新技術(shù)，這使系統(tǒng)架構(gòu)在節(jié)省能耗的同時(shí)可以管理更復(fù)雜的電源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了數(shù)字電源的使用和數(shù)字電源管理的新思路產(chǎn)生，”愛立信電源模塊公司市場(chǎng)經(jīng)理Patrick Le Fevre說?！皵?shù)字電源的推廣意味著板級(jí)電源模塊已經(jīng)從被動(dòng)的單元，只是需要把一種輸入電壓轉(zhuǎn)換為另一種，變成包含了模塊和系統(tǒng)間重要互動(dòng)通訊的系統(tǒng)上的一個(gè)組成部分?！?/p>

數(shù)字電源模塊的活躍范圍不僅局限在電信領(lǐng)域，也同時(shí)發(fā)展到了其它領(lǐng)域?！皵?shù)字電源正在進(jìn)入到主流行列當(dāng)中”，CUI公司的Adams補(bǔ)充道?！霸陔娦艠I(yè)在智能化功能上走向數(shù)字化時(shí)，醫(yī)藥和工業(yè)也會(huì)向這些供應(yīng)發(fā)展?！?/p>

隨著數(shù)字電源的增長(zhǎng)，行業(yè)呼吁提出一些標(biāo)準(zhǔn)可以超出早期聯(lián)盟的形式和密合系數(shù)，以包含一些模塊可以電兼容的保證。這個(gè)可以幫助實(shí)現(xiàn)數(shù)字電源模塊可以提供的功能，如活躍電流共享，電壓定序和跟蹤，軟件啟動(dòng)和停止，還有同步。