在當前快速演進的科技環境中，對可靠且高效的電源解決方案需求日益增加，48V電源電壓因其能有效降低電力傳輸損耗與整體能源消耗，成為資料中心、電動車、再生能源及通訊等多領域的重要選擇。 在持續變遷的科技世界中，各界對於可靠、高效率電源解決方案的需求持續攀升。48V電源電壓是近幾年獲得大量關注的一種電壓位準。雖然48V乍看之下並非創新技術，但其本身不僅具備數不清的益處，而且在系統層級、工業、汽車、通訊等應用已扮演重要角色。本文將透過現實世界的例子與展示，進一步深入探討48V電源電壓的各種優勢。 48V電源電壓由於其多元化用途以及和現有基礎設施的相容性，因此在各種應用中扮演著關鍵的角色。長久以來，電力輸送系統高度依賴標準的12V或24V電壓。然而，現代設備與電子產品持續升高的電源需求，加上業界對更具效率的系統與更高的能源經濟性的期待，促使各界紛紛採用如48V這類更高的電源電壓。 資料中心極度渴求節能型解決方案－像是功率密度極高的大型超級電腦。48V電源電壓是傳輸效率與轉換損耗之間一種具吸引力的折衷方案，升高電壓不僅能降低電力傳輸損耗，還能降低整體能源消耗。 此外48V電源電壓亦能助益汽車產業，尤其是電動車(EV)。隨著電動車加入各種先進功能與電力驅動的子系統，業界也更加渴望更省電的解決方案。48V架構不僅能提升在電能回充煞車時的能源恢復，並使廠商更容易整合各種高功率零組件，像是電動轉向系統以及先進駕駛輔助系統。 48V電源電壓的優勢 採用48V電源電壓的益處，可從提升效率一直涵蓋到更好的設計選項。以下即列出一些主要重點： 減低I２R損耗 降低電源傳遞系統中的損耗(I2R損耗)對效率有重大的影響。相較於電壓更低的系統，在一定的功率水平下48V電源電壓的系統電流會比較低。因此，傳輸過程中的I2R損耗會降低，進而促成更高的整體系統效率。 提升功率密度 相較於較低電壓的系統，48V電源電壓允許使用較小的導體與元件來進行相同的電力傳輸。這也相對應地提高功率密度，並允許更精巧的設計，尤其是在空間有限的應用。 增強型電壓調節 更高的電壓位準在定義上提供更高的電壓調節能力，在對波動敏感的應用中，這項特性十分重要。工業自動化與通訊系統為維持可靠的運作，通常會要求穩定且妥善調節的電壓位準。 設計彈性 48V電源電壓開創出許多額外的設計選項。其允許整合眾多具有不同電壓需求的子系統。包括馬達、感測器、通訊介面等都能並存於同一系統之中。 相容於再生能源 48V電源電壓在像是太陽能套件等再生能源系統中能和太陽能光電板的電壓輸出完善匹配。這種互通性使其能將各種再生能源電源整合到現有的電力系統中。 48V電源電壓建置關鍵 在充分發揮48V電源電壓效益的建置過程中，必須考量許多層面的因素。以下從系統層級、產業、以及通訊應用等角度來檢視這些基礎要素。 高效率電壓轉換 儘管48V越來越受歡迎，但並非所有裝置與元件都會直接處理這個電壓位準。許多電壓轉換方法相當有效率，如直流對直流轉換器，其能為需要較低電源電壓的子系統調降電壓(圖1)。 圖1　系統中的高效率電壓轉換 熱管理 圖2中電池備援單元(BBU)模組中更高的電壓位準，以及1/4磚型組件參考設計方案的方法都可能產生更多的熱。各種熱管理方法，像是散熱片、散熱風扇以及熱設計考量等，對於48V零組件的長壽性與可靠性非常重要。 圖2　ADI-BBU模組與1/4磚型規格組件參考設計方案 安全措施 在每個電子系統中，安全都是最關鍵的要素。雖然48V並非特別高的電壓，但仍需要適當的安全防範措施，像是電路保護、隔離屏障以及接地等，藉以防範和電擊穿有關聯的風險。隔離屏障的一個例子就是電氣隔離，如圖3所示，用來隔離48V與12V的系統應用。廠商如ADI的ADM2561E用於BBU模組Modbus通訊方法，在BBU模組與BBU模組架(Shelf)之間建立隔離式通訊機制。 圖3　輕油電混合動力車中48V與12V之間的電氣隔離 通訊協定 在現代工業與通訊應用中，互通性十分重要。建置標準化通訊協定除了在以48V電壓工作的子系統之間確保流暢的數據交換，還能提升整體系統效率。Open...

在當前快速演進的科技環境中，對可靠且高效的電源解決方案需求日益增加，48V電源電壓因其能有效降低電力傳輸損耗與整體能源消耗，成為資料中心、電動車、再生能源及通訊等多領域的重要選擇。 48V電源電壓系統...

瑞薩電子(Renesas Electronics)宣布推出全球首款運用於電動車(EV)的「8合1」E-Axle PoC(概念驗證)系統，使用單一微控制器(MCU)控制8項功能。該PoC是與日本電產株式會社(Nidec)合作開發，整合了馬達、齒輪(減速箱)、逆變器、DC/DC轉換器和車載電池充電器(OBC)，並完成了系統級測試以確保其性能。瑞薩將於11月12日至15日在德國慕尼黑舉行的2024年慕尼黑電子展(B4展廳，179號展位)上現場展示全新E-Axle設計。 E-Axle是電動車中的一個單元，結合了驅動馬達、齒輪和逆變器。透過整合多種功能，E-Axle系統可以縮小系統尺寸和重量，進而簡化電動車設計。瑞薩提供了包括半導體在內的關鍵元件和參考設計，以開發新型8合1...

根據Counterpoint Research近期發表的數據顯示，中國電動車電池供應商在全球電動車電池市場上仍穩居領先地位，2024上半年中國業者的總市占率約66%。中國的市場優勢主要來自於低生產成本、強大的供應鏈掌控以及政府的積極支持。以寧德時代為例，其2024年上半年獲得的政府補貼增長至5.47億美元，使其在成本和規模上更具競爭力。隨著更多汽車企業轉向成本效益更高的磷酸鐵鋰電池(LFP)，中國供應商持續擴大市場佔有率。   但Counterpoint...

近期半導體產業為滿足生成式AI與電動車的熱門應用需求，積極開發AI晶片、電動車高壓系統等應用。日前經濟部產業技術司於2024 SEMICON TAIWAN展出研發成果，包含專為生成式AI應用所設計的MOSAIC...

在全球暖化議題受到全球關注，各國紛紛制定碳中和與禁售燃油車的目標，帶動電動車(EV)市場快速發展。除了政策影響電動車普及的速度，續航里程、安全性與價格，也是消費者考量是否購買電動車的關鍵因素。高電壓的800V電動車雖然效能效率佳且充電速度快，但受限於各地相應的基礎設施不足，尚難普及。而電池安全性需要經過嚴格的高電壓與電氣散落測試，確保安全無虞。 導入800V系統需克服基建挑戰 汽車產業從C、A、S、E四個面向，面臨巨大的變化。東芝電子汽車解決方案應用技術部Specialist山縁大地(Daichi...

貿澤電子(Mouser Electronics)透過其廣泛的EV/HEV資源中心探索電動和混合動力車技術的最新發展、進步與挑戰。隨著雙向充電和車輛自動駕駛等先進技術進入市場，掌握最新潮流比以往任何時候都更加重要。貿澤的EV/HEV資源中心提供了豐富的內容，包括電子書、部落格、文章、產品等，所有這些內容都是為了讓工程師保持在這些技術進步的最前線。 以全世界來說，電動車(EV)和混合動力電動車(HEV)不僅改變了人們的駕駛方式，也改變了人們的生活方式。電力基礎架構隨著水冷HPC連接器等新興技術的使用而不斷進步，同時還要保持最新的產業標準並降低維護成本。正如貿澤的互動內容系列Electrifying...

智慧電源管理系統依照用電場域所簽訂的電力契約容量、太陽光電發電與儲能系統容量，自動調度配電，避免用電過載。使用太陽能與儲電裝置，能夠在電力離峰時段，透過剩餘電力對儲能系統充電，儲備電能在用電尖峰期提供更多電力。 發展電動車充電系統智慧化、雙向化與整合化創新的議題，主要聚焦於動態充電、再生能源整合和電網能源管理等。動態充電基於不同的條件如能源價格、電網需求和用戶優先順序等調整充電速率，提升充電品質，高效電力使用。將再生能源和儲能系統整合，是新世代充電站必備的功能。利用儲能系統的特性，調節發電不穩定的再生能源，可以減少市電的負擔，並節省電費支出。此外電網內的電動車能源的交換，充電站間能源的支援應用也是電動車充電站的熱門議題，未來電動車市場日漸龐大的基礎之上，上述的需求將是充電技術競爭的關鍵。 目前電動車的挑戰為充電基礎設施不足，無論在公共充電站、露營區或社區，充電設施易出現擁堵的情況。充電樁設置必須依照契約容量與電力設施承載量，按照可能的最大充電量規畫充電站數量，避免電力不足與線路超載。充電後車子未移走占用充電樁，電力也不能給其他充電樁使用，導致其他車主無法充電。另外，插電型旅充無法管控充電車輛數，也可能造成電路過載。 因此新世代的充電站必須具有自動調節充電樁充電功率的功能，並能夠自主規畫再生能源與儲能的使用方式，才能符合未來充電站的彈性充電的動態需求。 本產品以產品如盛群微控制器為基礎，開發一套可增進用電效益的智慧型綠能電動車充電站管理系統。使用微控制器建置符合國際通用之充電樁通訊協定之充電樁，即時獲取充電樁狀態，同時也能經由遠端傳輸設定並利用脈波調變方式控制車輛充電功率。 智慧電源管理系統依照用電場域所簽訂的電力契約容量、太陽光電發電與儲能系統容量，自動調度配電提供多輛汽車同時充電，避免用電過載。使用太陽能與儲電裝置，能夠在電力離峰時段，透過剩餘電力對儲能系統充電，儲備電能在用電尖峰期提供更多電力。 本智慧電源管理系統，以圖形介面即時顯示來自充電樁以微控器經由MQTT(Message...

智慧電源管理系統依照用電場域所簽訂的電力契約容量、太陽光電發電與儲能系統容量，自動調度配電，避免用電過載。使用太陽能與儲電裝置，能夠在電力離峰時段，透過剩餘電力對儲能系統充電，儲備電能在用電尖峰期提供更多電力。 MQTT (承前文)MQTT是一種訊息傳輸協議，用於機器對機器通訊的標準和規則。MQTT使得雲端與設備之間以及設備與雲端之間可以進行通訊。MQTT協議的基礎是發布/訂閱模型，發布者和訂閱者之間的通訊由第三方伺服器，稱為消息代理(Message...

智慧電源管理系統依照用電場域所簽訂的電力契約容量、太陽光電發電與儲能系統容量，自動調度配電，避免用電過載。使用太陽能與儲電裝置，能夠在電力離峰時段，透過剩餘電力對儲能系統充電，儲備電能在用電尖峰期提供更多電力。 PWM...

WBG半導體的擊穿電壓高十倍，受熱能啟動的程度也更低。對於需要出色的高功率、高溫和高頻率性能的電動車和逆變器製造商來說，SiC半導體代表著令人興奮的前景。 日益加劇的氣候異常和極地冰蓋的不斷縮小，清楚地證明了氣候變化影響的日益加劇。但有一個不幸的事實是，汽車產業若要擺脫化石燃料極其困難，向綠色技術的轉變也帶來了一系列技術挑戰。無論是綠色能源的產量要跟上快速擴張的市場步伐，還是新解決方案努力達到現有系統產出水準，都是讓能源產業完全擺脫化石燃料的過程中，必須克服的難題。 對於電動車(EV)和太陽能電池板等應用，工程師面臨著更多的挑戰，因為敏感的電子元件必須在惡劣的環境中持續可靠地運行。為了進一步推動汽車的永續解決方案，需要在元件層面進行創新，以提高整個系統的效率，同時提供更強的穩健性。碳化矽(SiC)半導體作為一種能夠實現這些必要進步的技術，正迅速成為人們關注的焦點。 碳化矽提高能源效率 SiC作為第三代半導體技術的一部分，解決方案具有寬能隙(WBG)特性，並提供了更高水準的性能。與前幾代半導體相比，價帶頂部和導帶底部之間更大的能隙增加了半導體從絕緣到導電所需的能量。相比之下，第一代和第二代半導體轉換所需的能量值在0.6~1.5...

WBG半導體的擊穿電壓高十倍，受熱能啟動的程度也更低。對於需要出色的高功率、高溫和高頻率性能的電動車和逆變器製造商來說，SiC半導體代表著令人興奮的前景。 SiC發電效能亮眼 (承前文)除電動車外，新一代碳化矽半導體的性能優勢還將擴及更多不斷成長的產業。根據《2022~2026年全球太陽能集中式逆變器市場報告》，可再生能源市場正在迅速擴張。因此依賴於半導體技術的太陽能/風能發電場逆變器，及分布式儲能解決方案(ESS)預計將迎來復合年成長率(CAGR)，分別為13%和17%的快速成長。 與電動車產業中提高車輛電壓類似，SiC技術也使太陽能發電場能夠提高組串電壓。現有裝置的工作電壓通常在1,000~1,100...