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48V电源架构:轻量化与高效率的新动能

来源:大半导体产业网    2025-04-01
48V技术不仅突破了12V电压系统的瓶颈,更为通信业、人工智能、数据中心、汽车、工业自动化等新兴领域带来了富有意义的变革。

48V电源正在赋能电力系统的未来。

“世界正在向48V迈进,在保证安全的前提下,48V技术不仅突破了12V电压系统的瓶颈,更为通信业、人工智能、数据中心、汽车、工业自动化等新兴领域带来了富有意义的变革。”Vicor工业事业部的应用工程总监Tom Curatolo说道。

人工智能、传感器、无人机、电动汽车、高性能计算等应用对于更高功率、集成化、小型化的需求日益增长,48V生态系统凭借最高的功率密度,将引领电力系统进入一个新的发展阶段。近日,Tom Curatolo分享了48V生态系统近年来的发展方向、技术及应用革新。

48V技术:性能与效率的关键

随着现代电子设备对于功率密度的需求不断提升,传统12V电源系统面临电流过大、线损严重、效率低下的困境,48V等更高电源电压凭借众多优势逐渐受到青睐,成为工业、汽车和通信应用的重要组成部分。

Tom Curatolo指出,采用48V电源系统,不仅能提高效率,还具有更强功率传输和更高系统性能的优势。

在相同功率下,48V电源电压系统的电流更低,降低电流意味着减少布线中的热量和能量浪费即I²R损耗,实现更细更轻的导线、节省成本和减轻重量。

48V具有更强的功率传输,可为要求苛刻的设备和功能提供更大功率,支持高级功能。

同时,较低的发热量减少了对复杂冷却系统的要求,提高了系统的整体效率和可靠性,进而提升整体系统性能。使得48V电源电压支持更多设计选择,具备更强灵活性,支持轻松设计、快速部署。

在过去十年中,Vicor等电源系统创新公司一直倡导使用48V电源系统。近期,Vicor推出了DCM3717DCM3735 DC-DC电源模块支持以48为中心的供电网络(PDN)增长趋势。

Tom Curatolo介绍,这些DCM产品是非隔离稳压DC-DC转换器,工作输入电压范围为40-60V,产生10V12.5V的可调稳压输出。DCM3717系列提供750W1kW两种功率选项,DCM3735则是2kW设备。这两款全新DCM产品可以进行并联,快速扩展系统的功率水平。

此系列产品还可与Vicor BCM®高压固定比率母线转换器系列结合使用,将高压(800V 400V)转换为 48V。一旦建立了48V母线,Vicor DCM产品就能够高效地将48V转换为稳压的12V

提高48V配电性能

配电网络 (PDN) 是所有电源系统的主干部分。随着系统电源需求的不断上升,改善PDN对电源系统性能的影响势在必行。近年来,现代电力设计越来越多地开始采用更高的PDN电压来降低功率损耗。

Vicor拥有完整的系列化产品组合,以实现交流或高压配电和48V直接到负载转换的高效解决方案,产品均具有高密度、高效率和高性价比,可以为各种应用提供极高的可扩展性和前所未有的灵活性。

例如,受益于小巧轻便的电源模块,机器人技术正在发展壮大。随着功能的增加,电源必须扩展以容纳更多的感测器、摄像头、无线技术和计算能力。功率密度对于制造高性能移动机器人至关重要。如今,许多机器人正在利用48V来优化其整体性能。

电池化成与测试(BFT)和半导体自动化测试设备(ATE)等增长型应用也正迅速过渡到48V PDN以获得竞争优势,DCM3717/3735产品拥有业界领先的功率密度和卓越的功率效率,使BFT系统工程师能够通过桥接48V12V来创建高性能48V PDN,实现48V电源的高效利用。

以垂直一体化制造布局产业生态

在供应链安全与成本质量控制等因素考量下,Vicor2022年底将其工厂进行了扩建。

Tom Curatolo表示,扩建了9万平方英尺的新工厂是一家ChiP制造工厂,即封装级转换器工厂,这与半导体制造采用相同的制造流程,两者非常接近。“ChiP制造工厂的制造是将长方形的panel根据不同尺寸进行调整,分割成不同的电源模块,这种方式的效率非常高。”

在此之前,Vicor的部分业务是与外包工厂合作进行,随着新工厂的扩建完成,Vicor引入了自己的电镀生产方案,不仅实现了更快的周期、更好地质量控制和供应链安全,还满足了客户对电源模块增长的需求。

垂直一体化制造对产品质量和交付周期进行更严格的控制和监督,专利制造工艺更使持续创新成为可能。自主掌控环保和社会责任环节,符合可持续发展的总体趋势。

Tom Curatolo看来,未来增长最快的市场包括汽车和高性能计算两大领域,同时,Vicor也是为了满足这两大快速增长的市场需求而最终决定扩大产能。