工業 4.0 技術革命不僅通過在生產過程中使用數據來定義，而且還用于電源管理系統的設計，包括集成 DC/DC 轉換器，遵循精確的規范。動力組件必須滿足高性能要求。發動機控制是工業 4.0 發展中另一項具有戰略意義的技術。在電機控制領域尋找高效的解決方案是每個人的首要任務，包括系統開發商和組件制造商。數據中心正在幫助處理數字轉換過程中涉及的大量數據，靠近數據的來源。作為這種 IT 轉型的一部分，一些公司已經開始實施新的數據中心技術和分發方法。

工業用 DC/DC 電源

隨著工業 4.0 的發展，能源管理有了新的含義，因為物聯網、數據分析和云計算的融合導致復雜、分散和互聯的工業系統和生態系統。為了實現最佳能效，工程師越來越需要正確、準確地表征智能工廠中電力系統所有組件的行為，尤其是 DC/DC 轉換器。

DC/DC 轉換器市場正在擴大。在包括通信、計算機和各種工業部門在內的傳統應用的穩步增長以及幾種新型創新電源架構的出現的推動下，DC/DC 轉換器市場也將受益于碳化硅等新設備的可用性。 SiC） MOSFET 驅動器。憑借其出色的熱特性，SiC 器件是各種應用中的首選解決方案。

例如， RECOM Power GmbH的RKZ-xx2005D 系列（通過 UL60950和 IEC/EN60950 認證）包括適用于 SiC MOSFET 驅動器的 DC/DC 轉換器，具有高達 87% 的更高效率（圖 1）和一個最大容性負載為 47/680 μF。

隔離電壓為 3 kVDC 或 4 kVDC，最高可達 5.2 kVDC（測試一分鐘），溫度范圍為 –40°C 至 90°C，可滿足汽車和工業應用中最惡劣的條件。

圖 1：RKZ-xx2005D 系列的典型應用電路

Tamura Corp. 的柵極驅動器模塊 是內置 DC/DC 轉換器和專用驅動電路的集成器件，適用于 SiC MOSFET 和 IGBT 柵極驅動器。模塊是一體式的，它們的操作只需要幾個外部組件。低共模噪聲、高速響應和小尺寸是這些解決方案的主要特點，使其可用于工業、機器人和電源轉換應用。

在汽車、運輸和工業領域等需要低電磁干擾 （EMI） 電源解決方案的應用中，噪聲敏感性是另一個需要關注的領域。雖然 EMI 濾波或金屬屏蔽會增加設計成本，但 ADI 公司 （ADI） 的低噪聲 μModule 技術提供了一種可能的替代方案，以在高開關頻率下以高效率將 EMI 輻射降至最低。

圖 2：LTM8003H 的框圖。

ADI 的LTM8003H 旨在滿足汽車、工業和軍事應用所需的內部工作溫度范圍介于 –40°C 和 150°C 之間的規范，這些應用中的電源電路必須連續安全地運行（圖 2）。

高效數據中心

即使對更多功率的需求不斷增長，對電源的重量和尺寸的要求也越來越嚴格。這是越來越多的公司將其配電和電力系統從傳統的 12 V 轉換為 48 V 的主要原因。數據中心、云服務器、機器學習和深度學習應用程序對電力的需求不斷增加，因為廣泛CPU、GPU 和其他計算設備的使用。從 12V 切換到 48V 電源總線需要仔細選擇組件和適當的設計技術。

英飛凌科技股份公司為 48V 配電推出了一種創新、高效的兩級架構，特別適用于數據中心。基于其零電壓開關 （ZSC） 開關電容器轉換器，新架構可以高效地為 CPU、GPU、SoC、ASIC 和內存模塊供電。

將 ZSC 技術與氮化鎵 （GaN） 高電子遷移率晶體管 （HEMT）（例如CoolGan 600-V 器件）相結合，可為下一代數據中心帶來優化的功率流和高性能。ZSC 轉換器可為基于 48V 總線電壓的應用提供最高水平的效率和功率密度。

圖 3：ZSC 兩階段架構。

ZSC 轉換器與最佳多相降壓穩壓器的結合使用可提供等于或大于 94% 的效率和高于 48 V 供電系統的市場平均水平的功率密度。圖 3 顯示了一個評估板，基于ZSC 轉換器，實現兩級架構。

審核編輯：郭婷