杂乱的现代电路一般包括很多元器材,例如微控制器、IC、DSP 和 FPGA 等。每个元器材均具有特定的供电电压要求。由同享“中心”电源和很多部分转换器模块构成的分布式电源体系,成为能够满意这种要求的最高能效处理方案。直到最近,制造商才开端选用分立器材,尤其是在需求很多运用时。由于全面认证型模块的价格稳步下降,该等产品现已成为可行的替代品。当时这种经济实惠的模块简直适用于任何运用。
人们早已认识到模块化 DC/DC 转换器具有更高的能效和可靠性,但因其高本钱,制造商并未在规划中运用这种转换器,尤其是在需求很多转换器时。尽管开发本钱仍在添加,但认证型模块的价格相较于前几年已有大幅下降。此外,假如考虑产品上市时刻等其他问题,模块化转换器一般是时下较为合算的挑选。
尽管大多数制造商已在电路中运用收购的开关形式电源,但他们一般关于在规划中运用第三方 DC/DC 转换器依然有所踌躇。其中有两个主要原因:一方面是 DC/DC 转换器以低直流电源作业,归于相对简略的元器材;另一方面是,它们构成了印刷电路板的一部分,所以最好选用一种工艺与其他元器材一同贴装。
初看起来,开发转换器似乎是一项相对简略的作业。但这是一种幻觉,由于一般外表看起来简略的器材,细节中最简单呈现问题。规划 DC/DC 转换器时,模仿技能的一些特性一般会引发很扎手的问题。例如,印制线会发生不存在于电路图中的电容或电感,这些电容或电感一般无法猜测。此外,变压器的功能不只受铁氧体资料影响,还取决于器材作业的磁滞回线规模。这会发生高水平搅扰,或许需求重复二次规划。终究导致产品发布推延,有时会推延几个月。而制造商挑选现成的模块,不只缩短开发时刻,一起还将商业风险降至最低。
转换器模块高效且有用
专业供货商为转换器模块带来的另一巨大优势是高效和拔尖的可靠性,这些模块已得到数以千计运用的验证。现代规划一般需求很多转换器,所以主张开发人员应亲近重视每个此类元件的能效。大型转换器一般以超越 90% 的能效等级作业,而运用 1 W 至 2 W 规模的小型 DC/DC 转换器难以实现这种额定能效,由于每个转换器具有固定的静态功耗,而小型转换器的此类功耗比率比大型转换器相对更高。因而依据实践的功率和拓扑,经优化的 DC/DC 转换器能效约为 85% 至 92%。
但在这种状况下,仅重视满负载时的肯定额定能效,而不考虑较低负载规模的能效,会有必定的风险。一般来说,一切转换器以挨近额定负载作业时,能够到达最高能效。负载越低,则能效越低。但规划精巧的转换器具有安稳的高能效,尤其在重要的中到低负载规模内。
对指甲巨细的新式 R1SX-0505 1 W 转换器进行测验,并与相同额定功率的定制转换器比较进行,两者在能效方面存在巨大不同。满负载时,定制规划类型已到达约 70% 的可接受能效水平。但在半负载时,能效降至略高于 55% 的水平,而 RECOM 模块即便在半负载时也能够到达 72% 的能效,高出了 17 个百分点(图 1)。定制规划的器材功率损耗为 409 mW,比损耗为 195 mW 的 R1SX 高出一倍还多。在这种状况下,挑选“现成的”模块不只能够下降能源消耗,还能够下降 PCB 上的热负载。
模块化转换器的其他长处
此外,模块化转换器在尺度和功率密度方面肯定抢先。由于电路越来越杂乱,因而 PCB 上的小型基底面展示出了巨大优势。一般,RECOM 模块中的分立转换器仅占有一半空间。这是一项巨大优势,由于 PCB 上的空间越来越紧缺。
模块化转换器在资料办理方面也具有重要优势。出产定制转换器需求的环形变压器、铁氧体磁芯、扼流圈和晶体管等零件,均为高度专业元器材,一般内部零件清单中没有。购买“现成的”模块,能够简化零件清单并使之易于办理。
终究,运用认证型元器材也能够极大地加快终究产品的认证。为防止费事,在规划过程中应尽早考虑处理终究妨碍。作为该范畴的抢先制造商,RECOM 又向前推进了一步,在提交认证之前,向客户供给在内部 EMC 实验室测验产品的挑选。
定论
假如仅比较元器材的本钱,分立转换器的价格一般会低于收购模块的价格。但当考虑开发、测验和认证本钱时,将会呈现不同的状况。 而实践上模块化转换器的价格已较前几年有大幅度下降。
这些模块选用全自动化出产工艺,具有极高的紧凑性和可靠性。例如,能够在温度 -40°C 至 +100°C,满负载时作业,其阻隔电容比竞赛产品高出约 40 倍。这些转换器可用于 3.3 V 或 5 V 的输入/输出电压,具有 1 kVDC 或 3 kVDC 阻隔。该系列获 IEC/UL/EN 62368-1 和 UL 60950-1 全面认证,并供给三年质保。