也因為ATE橫跨了自動化與測試儀器兩個領域，因此從電源設計的角度來看，ATE是一個相當具有挑戰性的應用。對測試儀器來說，電源的電磁干擾(EMI)常常是無可妥協的規格要求，因為測試儀器往往非常靈敏，儀器內任何元件所發出的電磁波訊號，都可能會影響量測所得的數據。
半導體測試所使用的ATE設備，還有許多其他ATE設備所沒有的特殊設計挑戰。隨著IC的接腳數量不斷增加，出於成本考慮，每分鐘所測試的晶片數量也必須增加。這需要對測試設備的硬體進行大幅調整。測試頭本身必須測試更多接腳，必須更快移動，而且還必須提供不同的測試電壓。
測試頭的尺寸和重量是實現這些改進至關重要的因素。即便電源具有更高效率及更小尺寸的相同拓撲，也會造成元件的更高工作溫度，因而可能會降低可靠性，這是一天24小時全天候運行的系統所無法接受的。
至於在電池化成系統(Battery Formation System, BFS)方面，因為這類設備所面對的電池組容量越來越大，因此在執行電池化成或其他電池測試相關工作時，需要消耗的電力也越來越多。這意味著電池化成系統必須能對電池組輸出更高功率，且必須設法將這些電力回收再利用，否則電池化成或電池測試的成本將會大幅提升。
分比式架構解決效率/EMI難題
分比式電源架構(Factorized Power Architecture, FPA)使客戶減小了負載本身各轉換級的尺寸、重量以及熱量的產生。所謂的分比式電源，是將穩壓(PRM)與變壓(VTM)分開，並在負載點上只提供變壓部件(圖1)。
與傳統電源架構相比，FPA不僅可明顯降低負載點所產生的功耗，而且還可顯著縮小轉換器的尺寸。穩壓模組本身則可配置在遠離負載點的另一端，因為穩壓元件通常會產生比較大的雜訊，若能讓穩壓元件遠離負載點，亦可幫助ATE設備開發者解決棘手的電源雜訊問題。
VTM支援高開關頻率，因而支援極高的功率密度，是非常小巧的羽量級組件。這是用來減輕測試頭(Test Head)重量的主要組件。VTM極高的效率不僅降低了測試頭上所生成的熱量，而且還確保滿足了這種環境下所需的高可靠性及平均故障間隔時間(MTBF)值要求。
FPA透過對PRM母線電壓的調整實現對負載電壓的穩壓。在測試具有不同電壓需求的晶片時，這可避免高昂的設定成本或更換設備。此外，目前絕大多數的半導體ATE設備，內部電源分配網路所使用的電壓都還停留在24V，這意味著從測試設備本體到測試頭之間的電源纜線必須承受相當大的電流，才能滿足測試頭的功率需求。
而隨著晶片設計越來越複雜，待測晶片的接腳數量、測試點持續增加，測試頭所需支援的測試通道數將只會越來越多，功率需求也跟著水漲船高，如果不設法提高電壓，ATE設備商只能換用更粗的電源纜線，才能承受更大的電流。這不只會增加成本，也會增加重量，這是許多ATE設備開發者所不樂見的。
FPA亦可協助設備開發者導入更高的電壓。以Vicor提供的解決方案為例，因為Vicor的PRM輸出電壓可以設定在48V或更高(通常不會高於60V，因為若超過60V，設備需要重新設計才能滿足電氣安規的要求)，因此從測試設備本體到測試頭之間的電源纜線可以換用更細的纜線，以降低成本、減輕重量。或是當測試頭的功耗需求增加時，設備業者可以沿用現有的纜線，不必更換更粗的纜線，造成成本跟重量上揚。
圖2是一個基於Vicor解決方案的高速SoC測試設備所採用的電源樹架構。這個電源系統對測試頭提供的總功率約在2.24kW左右，並支援多種不同的電壓/電流組合，展現出Vicor電源模組的效率跟配置彈性優勢。
高壓直降挑戰大 SAC拓撲解難題
在維持同樣功率水準的前提下，只要提高傳輸電壓，就能降低纜線上的電流，減少傳輸損耗，這對工程師來說是很基本的電學知識，但事實上，因為負載點需要的輸出電壓是固定的，甚至還有越來越低的趨勢，拉高傳輸電壓反而會使負載點電源的輸入跟輸出壓差變得更大。
在這個情況下，負載點電源如果採用傳統的硬開關切換電源拓撲，反而會出現更嚴重的振鈴現象，不僅降低轉換效率，還會增加電源雜訊。是故，若要在ATE設備內的配電網路採用更高電壓，負載點電源的拓撲必須採用新的設計架構。
穩壓準諧振(ZCS/ZVS)跟正弦振幅轉換(SAC)拓撲，就是為了解決這個問題而產生的拓撲設計。其中，SAC因為是基於正弦波的轉換，因此效率跟雜訊表現比ZVS還要更優異，更適合運用在靠近負載點的負載點電源上。SAC的拓撲架構如圖3所示，與穩壓準諧振ZCS/ZVS轉換器不同，正弦振幅轉換器工作在固定頻率下，該頻率與一次側槽路的諧振頻率相等。
一次側槽路的開關FET 鎖定至該電路的自然諧振頻率下，在零交叉點位置切換，消除了切換功耗，帶來效率提高的優勢，並顯著減少了高階雜訊諧波的產生，降低輸出電壓濾波的需求。一次側諧振槽中的電流為純正弦波，而不是前幾代轉換器中的方波或部分正弦波。這不僅有助於降低諧波含量，而且還可提供更乾淨的輸出雜訊頻譜。
在正弦振幅轉換器中，一次側的漏感最小，因為它不是關鍵的儲能元件。因此，SAC可以在更高的頻率下工作，不僅允許使用更小的變壓器，而且還可提高功率密度和效率。Vicor BCM工作在數MHz的頻率下；無論負載如何，該頻率都不變。對於二次側上增加的負載，正弦振幅轉換器的回應方式是增加一次側諧振槽上的正弦電流幅度。
這反過來又能增加耦合在二次側中的能量，抵消增加的負載。當負載電流降低時，在「空載」條件下，正弦幅度降低至接近零。
Vicor匯流排轉換器的輸出阻抗極低，反映了變壓器一次側諧振槽電路的低輸出阻抗，理想情況下，其在諧振頻率下為零阻抗。該阻抗基本上是平坦的，約為諧振頻率的三分之二，約為常規IBC輸出阻抗的一半。
一次側電流的正弦屬性帶來了其在SAC電氣雜訊特性方面的優勢。在切換頻率以及兩倍的切換頻率下，輸出雜訊頻譜非常窄，具有各種元件(由於輸出的全波整流)。輸出濾波很容易透過小型高頻率陶瓷電容實現。
降低電池化成成本 雙向電源至為關鍵
至於在電池化成系統方面，由於電動車、再生能源儲能的蓬勃發展，目前市場上最主要的電池化成系統，都是針對鋰電池設計。鋰電池芯的化成是電池的初使化，使電池芯的活性物質活化，是一個非常複雜的過程，同時也是影響電池性能很重要的一道工序。
在鋰電池第一次充電時，鋰離子第一次插入到石墨中，會在電池內發生電化學反應。在電池首次充電過程中，不可避免地要在碳負極與電解液的相介面上形成覆蓋在碳電極表面的鈍化薄層，稱之為固體電解質相介面或稱SEI膜(Solid Electrolyte Interface)。當SEI膜穩定之後，電池就可以進行多次充放電循環。
換言之，從電力電子的角度來看，電池化成系統就是一個大型的自動充電系統，且隨著電池組的容量越來越大，進行電池化成時所需提供給電池組的功率也越來越高。
這會衍生出兩個問題：一、化成系統如何提供給電池組足夠的電力？二、化成的主要目的是產生穩定的SEI膜，而不是幫鋰電池充電，因此在化成步驟完成後，如何將儲存鋰電池裡面的電力循環利用，幫下一批電池進行化成，降低化成的成本？
第一個問題其實跟前面提到的ATE設備有些類似，因為電池組內包含的電池芯數量增加，因此化成設備對電池提供的功率必須跟著增加，但在電壓不變的情況下，化成系統內所使用的纜線必須承載更大電流，因此造成成本上升。而且，使用更粗的電源纜線會讓化成系統內的配線變得更困難，因為纜線變粗之後，會更難以撓折，走線設計得花更多功夫。
因此，如果能提高配電網路的電壓，直到要對電池芯充電時才將高壓直流電轉換成低壓、大電流的直流電，會為化成系統設計帶來很高的彈性。圖4是傳統電池化成系統電源架構跟Vicor提出的架構比較，很明顯可以看出Vicor提出的方案，能幫電池化成系統製造商省下許多纜線的成本。
第二個問題則涉及到電源轉換模組是否支援雙向轉換，不支援雙向轉換的電源解決方案，若要實現電力的循環再利用，會需要另外設計一套電池放電子系統，才能把電力從化成完畢的鋰電池芯裡抽取出來。從圖4可以看出，針對電池化成系統，Vicor提供的轉換模組方案都支援雙向轉換，不像傳統架構僅支援單向轉換，這可以大幅簡化系統設計的複雜度。
提高機台效率/降成本 電源設計需翻新
ATE設備屬於工業設備，在這個行業中，最普遍的配電電壓規格是12V與24V，因此，許多工業用電源解決方案，都是環繞著12V或24V規格而設計，自成一個生態圈。而48V是通訊設備產業的主流配電規格，也有一個屬於自己的生態系統。
但在自動化測試設備或電池化成系統需要更高輸送量，以增加生產效率，降低成本的情況下，ATE設備內部的電源架構，已經到了必須往上再拉高到48V的時刻。類似的轉換過程在資料中心相關設備，例如伺服器領域，已經是現在進行式，有越來越多伺服器業者開始推出基於48V配電的產品，相信類似的情況現在也正在ATE設備領域發生。
