Vicor工業(yè)和通訊用模塊，驚呆觀眾！

電動(dòng)汽車(chē)和數(shù)據(jù)中心等具有三高——高密度、高效率和高可靠

　　在“2017慕尼黑上海電子展”上，Vicor展位前人頭攢動(dòng)，小編也湊了個(gè)熱鬧，訪問(wèn)了Vicor商務(wù)拓展經(jīng)理陳歷忠先生。

EV電源：420V直達(dá)13.8V，體積只有1/4

　　最炫的爆品當(dāng)屬電動(dòng)汽車(chē)(EV)上的應(yīng)用。如圖1，該產(chǎn)品的神奇之處是可以從380V直接轉(zhuǎn)到13.8V，1.8千瓦的功率。圖1上圖是Vicor代理商做的2000W的電源方案，在業(yè)界非常領(lǐng)先。但今年下半年，將推出如圖1下面的新產(chǎn)品，1800W，只有上面產(chǎn)品尺寸的1/4!

圖1 Vicor今年下半年將推出體積更小的車(chē)載模塊(圖中下半部分)

　　目前，Vicor在本土車(chē)廠已有幾家重要客戶測(cè)試過(guò)，他們對(duì)Vicor的工程樣品非常滿意，可以在不幾乎增加原來(lái)系統(tǒng)體積的情況下，增加一個(gè)高性能的DC/DC功能。相比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手產(chǎn)品的體積都做不到這么小。

　　為何Vicor能做出這樣極高密度的產(chǎn)品?因?yàn)椴捎昧薞icor獨(dú)有的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括硬件、軟件及生產(chǎn)工藝方面的訣竅。簡(jiǎn)單地說(shuō)，Vicor的DD/DC集成方案是內(nèi)部的兩級(jí)拓?fù)洌凹?jí)是零電壓開(kāi)關(guān)的升降壓轉(zhuǎn)換器，后級(jí)是零電壓零電流的母線轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)。值得說(shuō)明的是，一般的電源轉(zhuǎn)換器都是兩級(jí)結(jié)構(gòu)，而Vicor與一般產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的是單級(jí)變換，因此Vicor的優(yōu)勢(shì)是成本較低。但單級(jí)效率不太容易提升，因此Vicor現(xiàn)在的DC/DC已經(jīng)是兩級(jí)，使效率和密度都上去了。

　　另外，這次展會(huì)有推出ZVS buck boost(零電壓開(kāi)關(guān)升降壓)轉(zhuǎn)換器PI3740，是業(yè)界唯一采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的升降壓芯片。支持8～60V寬電壓輸入范圍，10～50V輸出，根據(jù)不同的輸入電壓，功率可從50～140W。采用零電壓開(kāi)關(guān)可以明顯降低開(kāi)關(guān)損耗，開(kāi)關(guān)頻率可以做到1MHz以上的高頻。相比之下，友商1的12V-12V是150kHz，友商2是300～400kHz。這次推出的PI3740與之前的buck boost產(chǎn)品構(gòu)成了一個(gè)完整的升降壓產(chǎn)品系列?？梢詰?yīng)對(duì)從汽車(chē)到一般工業(yè)用途的電池輸入應(yīng)用場(chǎng)景，功率從50～800W不等。

數(shù)據(jù)中心：48V直轉(zhuǎn)CPU

　　數(shù)據(jù)中心也是Vicor的亮點(diǎn)。Vicor的分比式架構(gòu)FPA已經(jīng)為Intel VR13 48V做了很多年產(chǎn)品。2016年3月9日，谷歌發(fā)布基于48V的方案，并在OCP(開(kāi)放計(jì)算項(xiàng)目)上宣布采用了Vicor方案。另外，在今年召開(kāi)的Facebook OCT會(huì)上，已有客戶明確提出采用48V方案。于此同時(shí)，國(guó)內(nèi)也有一些廠商在做48轉(zhuǎn)CPU方案了。

　　相信一旦應(yīng)用起來(lái)，市場(chǎng)是很大的。

　　目前本土?xí)性囉?8V轉(zhuǎn)CPU方案。國(guó)外已出貨幾百萬(wàn)片(例如谷歌等)。實(shí)際上，國(guó)內(nèi)的天蝎2.5已包括48V電源, 但是48V轉(zhuǎn)12V，預(yù)計(jì)天蝎3.0今年會(huì)發(fā)布，有可能直接接到CPU，有可能有48V母線選項(xiàng)。

　　與此同時(shí)，電源一線廠商也紛紛跟進(jìn)，推出48V轉(zhuǎn)CPU方案，或正在市場(chǎng)預(yù)研。但是“Vicor是業(yè)界唯一成熟的48V轉(zhuǎn)CPU的方案?！标悮v忠稱(chēng)。

　　具體地，Intel的VR13是對(duì)CPU的電壓調(diào)整(VR)規(guī)范，涉及動(dòng)態(tài)響應(yīng)、電壓調(diào)整精度、負(fù)載線變化等，指標(biāo)非常嚴(yán)格，近乎苛刻。所以入圍Intel VR13的朋友圈已經(jīng)實(shí)屬不易，而Vicor是圈中唯一一家成熟應(yīng)用的48V方案。

　　為何48V轉(zhuǎn)CPU受到谷歌、facebook、BAT等青睞?實(shí)際上，48V轉(zhuǎn)CPU的電壓效率，與12V轉(zhuǎn)CPU的效率差不多，但是輸入48V進(jìn)來(lái)，由于電流只有原先的1/4，根據(jù)W=I²R，因此反向損耗或母線排上的損耗會(huì)減少很多。

　　日本一家企業(yè)已采用了Vicor的方案。谷歌的核心搜索引擎服務(wù)器均已采用Vicor電源。谷歌的核心搜索引擎服務(wù)器已100%采用Vicor電源。實(shí)際上，谷歌低端服務(wù)器上還有12V方案，電源架構(gòu)是12V和48V母線。48V的優(yōu)勢(shì)是PoE(負(fù)載點(diǎn))電壓非常低。而傳統(tǒng)的AC-12V，再?gòu)?2V-CPU，兩級(jí)轉(zhuǎn)換效率較低，因此比較費(fèi)電。

系留無(wú)人機(jī)

　　系留無(wú)人機(jī)通常需要700~800V電壓，需要空中停留時(shí)間長(zhǎng)，希望載荷大，一些半導(dǎo)體公司有整套方案，諸如MCU、DC/DC、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等，但800V電力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換到24V/48V，需要用到Vicor的模塊。后端可以采用Vicor的ZVS降壓芯片轉(zhuǎn)換為控制電路所需電源。

　　Vicor的模塊只有30g，可以輸出600W，重量輕、效率高、密度大。盡管有的無(wú)人機(jī)廠商會(huì)采用MOSFET自己設(shè)計(jì)，但Vicor方案性價(jià)比較高。

LED顯示

　　隨著LED顯示屏對(duì)厚度的要求越來(lái)越高，薄屏易于安裝，安裝可靠。傳統(tǒng)LED顯示屏從AC轉(zhuǎn)5V，然后5V直接供給LED屏，驅(qū)動(dòng)單個(gè)LED。在這種結(jié)構(gòu)中，AC/DC電源比較厚，如果采用大功率5V/12V母線，線上的壓降比較大。因此國(guó)內(nèi)一流廠商開(kāi)始考慮使用集中的AC轉(zhuǎn)48V的DC電源，屏間母線為48V，再?gòu)?8V通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換成5V。這種結(jié)構(gòu)厚度小，損耗低，是大屏的發(fā)展方向。這次展示的LED顯示系統(tǒng)采用的是PFM從AC轉(zhuǎn)為48V，再采用48V轉(zhuǎn)5V的ZVS buck直接為屏供電。

5G GaN發(fā)射裝置

　　新型材料GaN是熱門(mén)，Vicor是如何布局的?

　　GaN的應(yīng)用分為兩塊：GaN功率器件；GaN發(fā)射射頻裝置。后者對(duì)Vicor有巨大機(jī)會(huì)。由于GaN功放的電壓較LDOMOS要高，輸入電壓根據(jù)不同的工況會(huì)要求改變。Vicor的ZVS buck boost可以為GaN供電，而且也可以用ZVS buck從GaN系統(tǒng)的48V供電母線直接轉(zhuǎn)為負(fù)載點(diǎn)電壓。結(jié)合ZVS buck、ZVS buck boost和48V直接到負(fù)載點(diǎn)的FPA方案，在5G中有很大的潛力。

　　功率器件方面，GaN的開(kāi)關(guān)損耗很低，適合小型化。但Vicor目前用硅片做的等級(jí)與GaN的性能差不多。Vicor憑借的是業(yè)界領(lǐng)先的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)。

Vicor的特點(diǎn)是什么?

　　Vicor以磚式或模塊電源聞名。相比于很多IPM(智能功率模塊)和功率器件等產(chǎn)品，Vicor做的是模塊化電源系統(tǒng)。而IPM，通常是功率器件或電源器件與控制芯片的集成。相比后者，Vicor的磚式或模塊的集成度更高，里面有功率器件、控制芯片與很多信號(hào)調(diào)理電路，利用獨(dú)特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高密度、高效和高可靠性。

　　在制造方面，Vicor在美國(guó)馬薩諸塞州制造，生產(chǎn)全部外包。

　　公司定位通信、工業(yè)等高可靠性領(lǐng)域。

Vicor到底在做什么?

　　至此筆者理解了，Vicor是用其他公司的功率芯片或模擬芯片，用自己的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)做設(shè)計(jì)，做出的電源模塊用起來(lái)更方便，特點(diǎn)是：密度更高、效率更高、可靠性更高。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度挺大，據(jù)說(shuō)Vicor的CEO本身就是名極客，擁有大量的電源核心專(zhuān)利，涉及從拓?fù)涞诫娐?，到封裝以及生產(chǎn)各個(gè)方面。在此多提一句，CHiP和VIA的主要區(qū)別是，VIA是精于散熱的金屬雙面散熱。另外，有趣的是，CHiP不是芯片，而是像芯片形狀的一個(gè)完整的電源系統(tǒng)模塊。