Vicor工業(yè)和通訊用模塊，驚呆觀(guān)眾！

電動(dòng)汽車(chē)和數據中心等具有三高——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(fǎng)問(wèn)了Vicor商務(wù)拓展經(jīng)理陳歷忠先生。

EV電源：420V直達13.8V，體積只有1/4

　　最炫的爆品當屬電動(dòng)汽車(chē)(EV)上的應用。如圖1，該產(chǎn)品的神奇之處是可以從380V直接轉到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(chǎng)已有幾家重要客戶(hù)測試過(guò)，他們對Vicor的工程樣品非常滿(mǎn)意，可以在不幾乎增加原來(lái)系統體積的情況下，增加一個(gè)高性能的DC/DC功能。相比競爭對手，競爭對手產(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?因為采用了Vicor獨有的拓撲結構，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集成方案是內部的兩級拓撲，前級是零電壓開(kāi)關(guān)的升降壓轉換器，后級是零電壓零電流的母線(xiàn)轉換器結構。值得說(shuō)明的是，一般的電源轉換器都是兩級結構，而Vicor與一般產(chǎn)品對應的是單級變換，因此Vicor的優(yōu)勢是成本較低。但單級效率不太容易提升，因此Vicor現在的DC/DC已經(jīng)是兩級，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)品構成了一個(gè)完整的升降壓產(chǎn)品系列?？梢詰獙钠?chē)到一般工業(yè)用途的電池輸入應用場(chǎng)景，功率從50～800W不等。

數據中心：48V直轉CPU

　　數據中心也是Vicor的亮點(diǎn)。Vicor的分比式架構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)放計算項目)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(hù)明確提出采用48V方案。于此同時(shí)，國內也有一些廠(chǎng)商在做48轉CPU方案了。

　　相信一旦應用起來(lái)，市場(chǎng)是很大的。

　　目前本土會(huì )有試用48V轉CPU方案。國外已出貨幾百萬(wàn)片(例如谷歌等)。實(shí)際上，國內的天蝎2.5已包括48V電源, 但是48V轉12V，預計天蝎3.0今年會(huì )發(fā)布，有可能直接接到CPU，有可能有48V母線(xiàn)選項。

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

　　具體地，Intel的VR13是對CPU的電壓調整(VR)規范，涉及動(dòng)態(tài)響應、電壓調整精度、負載線(xiàn)變化等，指標非常嚴格，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用的48V方案。

　　為何48V轉CPU受到谷歌、facebook、BAT等青睞?實(shí)際上，48V轉CPU的電壓效率，與12V轉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W=I²R，因此反向損耗或母線(xiàn)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，電源架構是12V和48V母線(xiàn)。48V的優(yōu)勢是PoE(負載點(diǎn))電壓非常低。而傳統的AC-12V，再從12V-CPU，兩級轉換效率較低，因此比較費電。

系留無(wú)人機

　　系留無(wú)人機通常需要700~800V電壓，需要空中停留時(shí)間長(cháng)，希望載荷大，一些半導體公司有整套方案，諸如MCU、DC/DC、電機驅動(dòng)等，但800V電力驅動(dòng)轉換到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)人機廠(chǎng)商會(huì )采用MOSFET自己設計，但Vicor方案性?xún)r(jià)比較高。

LED顯示

　　隨著(zhù)LED顯示屏對厚度的要求越來(lái)越高，薄屏易于安裝，安裝可靠。傳統LED顯示屏從AC轉5V，然后5V直接供給LED屏，驅動(dòng)單個(gè)LED。在這種結構中，AC/DC電源比較厚，如果采用大功率5V/12V母線(xiàn)，線(xiàn)上的壓降比較大。因此國內一流廠(chǎng)商開(kāi)始考慮使用集中的AC轉48V的DC電源，屏間母線(xiàn)為48V，再從48V通過(guò)DC/DC轉換成5V。這種結構厚度小，損耗低，是大屏的發(fā)展方向。這次展示的LED顯示系統采用的是PFM從AC轉為48V，再采用48V轉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的應用分為兩塊：GaN功率器件；GaN發(fā)射射頻裝置。后者對Vicor有巨大機會(huì )。由于GaN功放的電壓較LDOMOS要高，輸入電壓根據不同的工況會(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系統的48V供電母線(xiàn)直接轉為負載點(diǎn)電壓。結合ZVS buck、ZVS buck boost和48V直接到負載點(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。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調理電路，利用獨特的拓撲結構，實(shí)現高密度、高效和高可靠性。

　　在制造方面，Vicor在美國馬薩諸塞州制造，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，用自己的拓撲結構做設計，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。

　　系統設計的難度挺大，據說(shuō)Vicor的CEO本身就是名極客，擁有大量的電源核心專(zhuān)利，涉及從拓撲到電路，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)完整的電源系統模塊。