隨著半導體產業持續朝向更小的幾何尺寸邁進，對於更低電壓電源轉換器的需求也有著相應的成長。因此，無論在資通訊和工業市場上，均存在著一個日益蓬勃的趨勢，那便是使用分散式電源架構。這種架構利用交流電(AC)至12伏特直流電(DC)電源供應器，或者一或多個單端輸出、隔離式磚型轉換器來分配5或12伏特匯流排電壓，從這些匯流排電壓，個別的非隔離負載點(Point-of-Load, PoL)轉換器便可取得電源。
不同於以往，當考量分立式或模組化解決方案何者最適合功率要求時，設備設計者已經擁有更多的產品和供應商選擇。
從分立走向模組 電源全面數位化
由於目前已有更多供應商能提供業界標準的產品，並且以競爭性的價格滿足客戶的功率要求，因此PoL模組的採用，在過去幾年中穩定成長。從分立式轉移到模組化的PoL電源背後，除了選擇度和可用性的提高外，還代表多數相關業者大幅往數位偏移。這是因為數位化已成為提供終端產品功能背後之動力，而電源通常扮演支援性的角色，即提供電源以允許數位零組件執行日趨全面性的任務。
模組化電源日趨成長的可取得性，使外包電源設計成為可能，並且從原始設備製造商(OEM)客戶至電源專業供應商的電源知識和能力也出現轉換。在這方面，經驗豐富的電源專家們，正透過以更小的外型提供更高電源轉換效率來設計產品。
PoL模組展現低成本優勢
為達到最高的易建置性，並補償客戶事業體中有時受限的電源工程知識，分立式PoL電源解決方案的主要零組件供應商通常會提供完整的PoL電路和物料成本(BOM)圖解。當然，在要取得各式零件並在印刷電路板(PCB)上建置設計時，這對客戶具有很大的幫助。雖然一直到近期，要建置分立式PoL解決方案所需的個別零組件總成本，大多都還是低於成品模組。但PoL模組的價格在過去幾年間已變得非常具有競爭力，除了能節省電路板空間外，當直接將BOM成本與分立式解決方案進行比較時，PoL模組已可提供相同、甚至更低的成本。
彈性化設計有利小型設備生產
設計PoL電源模組，現在就如同配置業界標準的模組化銲墊布局般簡單，客戶只須在其印刷電路板上提供適當的實體空間和連接導線即可。但針對分立式法，此情境將變得更為複雜，因為配置所需的多種零組件可能因電路板上可用空間之大小和形狀而帶來挑戰。在許多情況下，分立式方法要求提供比PoL模組更多的電路板面積，這對於生產小型設備設計的設計者將是棘手的問題，因為這些產品僅預留更少空間來建置電源解決方案。
由於電源要求的改變往往發生在系統設計後期，分立式設計可能須要重新設計以符合新要求；但PoL模組解決方案通常可在同一封裝及接腳內提供多個功率位準，而毋須重新設計印刷電路板。
在高密度電路上，數位和模擬元件往往是鄰近配置的，因此，電磁干擾(EMI)、射頻干擾(RFI)和散熱管理的問題也須謹慎以對。建置一個分立式解決方案可能相當耗時，並且加諸於設備設計者的問題和風險也不易克服。但透過PoL模組，由於其已對設計、布局和模組的建構進行了具體的考量，而可將相鄰零組件的EMI/RFI影響降至最低。
業界標準的PoL解決方案
在隔離和非隔離的PoL電源領域中，普遍存在的一項標準為分散式電源開放標準聯盟(DOSA)。DOSA是由直流/直流(DC/DC)轉換器一線製造商們所建立，以在越來越分散的電源轉換器市場中確保未來產品的相容性和標準化。該聯盟的目標，是建立一個超越廣泛電源轉換器外形、接腳占位、特性組合和功能之標準，以協助驅動產品之開發，並增進替代性產品的來源。圖1為分散式電源架構示意。
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| 圖1 典型分散式電源架構方塊圖 |
DOSA對於界定特定標準一直非常有效率，而這也使得替代方案(Second Sourcing）的取得更為容易，同時讓電子市場中快速移動的區隔可自由地推展，以滿足終端應用不斷變化的需求。圖2為符合DOSA標準的非隔離PoL轉換器產品。
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| 圖2 符合DOSA標準之PoL DC/DC電源轉換器已問世。 |
新一代PoL模組問世
在最新一代模組中可見的某些實用功能，包括寬廣範圍的輸入電壓和可編程單一輸出電壓，均使選擇和建置至客戶應用更為直接。而經常落在93%區域的效率位準，加上使設計者能在非常小的區域內以卓越的熱降額效能建置PoL解決方案的高功率密度，更提高了PoL模組的吸引力。
進一步的考量點在於大多數零組件已逐漸採用表面黏著(SMT)形式，這對設備設計人員更有利，因為這可從其印刷電路板設計消除穿孔元件，或保持其最低限度之使用，而維持最少的二次印刷電路板組裝程序。因此最新的PoL電源模組往往採用SMT及更傳統的形式，如單排接腳封裝(Single-inline Package, SIP)。在SMT格式的更進一步發展下，業者的幾款新產品便運用了創新、可檢查的平面閘格陣列封裝(iLGA)。
傳統的LGA互連封裝提供節省空間和從PoL模組至主印刷電路板較大散熱銅區的良好傳導路徑，然而，這也使其無法簡易地以目視檢查模組和印刷電路板間的銲接。而為克服這個難題，已有業者開發出創新的iLGA封裝，其具備小型電鍍切口，可輕易進行目視檢查，以及測試存取所有銲墊的探針。
今日模組化PoL電源正逐漸成為滿足廣泛特定應用積體電路(ASIC)、現場可編程閘陣列(FPGA)、數位訊號處理器(DSP)、微處理器和通訊IC等元件電源需求的方式，隨著如DOSA等新興標準的產生，設計者和買方將可從多家PoL供應商來選擇業界標準的PoL模組化解決方案，讓系統設計者將時間花在高增值性活動上的潛力，如提升系統功能和效能。
(本文作者為Murata Power Solutions產品行銷經理)