5G・データセンターの通信基盤を支える48V給電｜Vicorが実現する光パケット輸送ラックの超高密度電源設計

光伝送機器メーカーにとって、すでに現場に導入されているシステムの「機能拡張（アップグレード）」は、常にコストとの戦いです。機器を一度回収すれば膨大なダウンタイム（稼働停止時間）とコストが発生し、かといって、あらかじめ最大構成を見越した高スペックな電源を組み込んでおくのも、初期コストが高くつきすぎてしまいます。システム構成によって、必要な電力は 1.3kWから5kW以上 まで幅広く変動するからです。

今回は、この「現場アップグレードの簡素化」と「コスト削減」という難題を、VicorのDC-DCコンバータ（DCM）によって解決したあるメーカーの成功ストーリーをご紹介します。

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1.【課題】現場回収のダウンタイムはNG。でも、フルスペック電源は高すぎる

光伝送機器メーカーが直面していた最大の課題は、「システムの拡張性をどう確保するか」でした。具体的には、以下の3つの壁が立ちはだかっていました。

• 現場回収による高額なダウンタイムコスト

• 仕様固定された電源ユニットの限界

• 1.3kW〜5kW以上という幅広い電力変動

2.【目標】省スペース・低コストで、後から「継ぎ足せる」電源システム

メーカーが目指したのは、現場のシステムを止めることなく、必要に応じて電力を拡張できる柔軟な仕組み作りです。

＜理想のゴール＞

1. ダウンタイムを最小限に抑え、現場でのアップグレードプロセスを劇的に簡素化すること。
2. 初期投資を抑えつつ、1.3kWから5kW超まで必要に応じて電力をスケールアップできること。
3. 限られた筐体スペースに収まる、極めてコンパクトで放熱性に優れた電源であること。

3.【解決策】DCMコンバータの「並列接続」によるモジュール化

この難題を解決したのが、4つのDCM DC-DCコンバータをベースにした、48Vから12Vへ変換する 1.28kWの電源システム の開発でした。

① 容易な並列接続で、電力共有（スケーラビリティ）を実現

DCMの最大の特長は、出力を並列接続するだけで、コンバータ間の電力共有が容易に実現できる点にあります。これにより、基本となる1.28kWのユニットを組み合わせるだけで、システム構成に合わせた電力の「継ぎ足し」が可能になりました。

② 高温環境に耐える「対流冷却式筐体」の採用

大容量の電力を扱うため、熱対策も重要です。今回の解決策では、DCMの上部と下部の両方から効率的に熱を逃がす「対流冷却式筐体」を採用。これにより、過酷な高温環境下でも高い信頼性を維持することに成功しました。

4.【結果】基板面積わずか35cm²！圧倒的なコンパクトさと信頼性を両立

この新しい電源システムの導入により、メーカーは期待以上の成果を得ることができました。

• 独自のドループシェアリングによる高精度な電力共有

DCMコンバータ自体に内蔵された独自のドループシェアリング方式により、コンバータ間で5%以内という極めて高い精度での電力共有を達成。安定した電力供給が可能になりました。

• 異なる電源系統からの給電にも対応

DCMのもう一つの大きな利点として、「異なる電源から給電されるユニット間」であっても電力共有が可能になりました。これにより、システムの冗長性と柔軟性がさらに向上しています。

• わずか35cm²の省スペース化

最終的な電源システムは非常にコンパクトに仕上がり、1.28kWの電源あたりわずか35cm²のプリント基板（PCB）面積に収めることができました。

まとめ

今回の事例は、柔軟な拡張性を持つ「DC-DCコンバータ（DCM）の並列アレイ」が、インフラ機器のアップグレードにおける「コスト」と「ダウンタイム」の課題をいかに鮮やかに解決するかを証明しています。

• 課題： 1.3kW〜5kW以上の電力変動と、現場アップグレードの高コスト化
• 目標： 現場のシステムを止めず、省スペースかつ低コストで電力を拡張する
• 解決策： DCMコンバータを4基並列にした、1.28kWの対流冷却式コンパクト電源の開発

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