Ce qu'il faut savoir avant d'utiliser un convertisseur DC/DC en brique

Zachariah Peterson
|  Créé: December 28, 2023  |  Mise à jour: Mars 16, 2024
Convertisseur DC DC en brique

Jetez un œil à certains des projets sur ce blog, et vous trouverez pas mal d'exemples de régulateurs de tension. Par exemple, j'ai présenté un module convertisseur flyback compact, tandis que Hesam Moshiri a présenté un convertisseur DC/DC demi-pont plus grand. Chaque fois que vous pouvez obtenir un composant sous forme de module, cela rend généralement votre travail de conception plus facile. Est-ce toujours le cas avec les modules d'alimentation disponibles dans le commerce ? Une option modulaire pour un régulateur de tension est un convertisseur DC/DC au format brique. Le soi-disant format brique est un facteur de forme standardisé utilisé pour les modules de régulateurs de tension isolés et non isolés qui peuvent être intégrés dans une disposition de PCB. Si vous souhaitez utiliser un convertisseur DC/DC au format brique, ce n'est pas toujours aussi simple que d'en acheter un tout fait et de le placer sur votre PCB. Il y a d'autres points à considérer qui peuvent justifier l'utilisation d'une approche différente, ou la conception d'un circuit d'alimentation totalement personnalisé.

Tout sur les Convertisseurs DC/DC au Format Brique

Les modules convertisseurs DC/DC au format brique sont disponibles dans des empreintes standardisées comme détaillé dans le tableau suivant. La surface 2D occupée par le module est détaillée dans chaque entrée du tableau. Étant donné que ces modules ont des facteurs de forme standardisés et peuvent offrir des niveaux de sortie de puissance élevés, ils peuvent être une option attrayante pour une alimentation électrique, en particulier lorsque l'alimentation doit fournir des tensions standard.

Plein brique

  • 116,8 mm par 61 mm

Demi-brique

  • 58,4 mm par 61 mm

Quart de brique

  • 58,4 mm par 30,5 mm

Huitième de brique

  • 29,2 mm par 30,5 mm

Les alimentations au format brique ont un certain nombre d'autres caractéristiques communes :

  • Les modules DC/DC pourraient être entièrement encapsulés
  • Ces modules peuvent avoir des trous de vis pour les dissipateurs thermiques
  • Le brochage pourrait être commun à différents numéros de pièce
  • Les convertisseurs DC/DC au format brique ciblent des tensions de sortie standardisées spécifiques
  • Ces modules sont conçus pour être placés directement sur le PCB
  • Les modules sont montés à l'aide de broches traversantes
  • Les modules peuvent varier en hauteur mais ont typiquement 13 mm de hauteur

À ce stade, les similitudes s'arrêtent à peu près. Les facteurs qui distinguent les alimentations convertisseurs DC/DC au format brique incluent le niveau de sortie de puissance, la génération de chaleur, la nécessité de composants supplémentaires, les coûts et la disponibilité. Explorons certains de ces points car ils sont assez importants.

Exigences de Filtrage

TRANSLATE:

L'idée que vous pouvez simplement utiliser un convertisseur DC/DC "brick" directement sorti de l'étagère n'est pas tout à fait vraie. Ces modules peuvent nécessiter un filtrage et une capacité d'entrée/sortie. Par exemple, certains composants pourraient nécessiter un filtre EMI d'entrée pour éliminer l'EMI conduit entrant dans le module. La capacité d'entrée et de sortie est également une exigence typique, et les convertisseurs de haute puissance pourraient nécessiter une grande quantité de capacité.

L'exemple ci-dessous montre un convertisseur quart de brick isolé avec une large gamme de tension d'entrée visant une sortie de 150 W. Le circuit montré autour de ce convertisseur quart de brick fournit un filtrage EMI et une stabilité, et il augmente considérablement l'empreinte totale de l'appareil.

Convertisseur DC/DC quart de brick Murata (numéro de pièce : IRQ-54/2.8-W80)

Convertisseur DC/DC quart de brick Murata (numéro de pièce : IRQ-54/2.8-W80)

La nomenclature de ce circuit est présentée ici :

Composant

Description

Fabricant

Référence

MOV

Varistor 180V

Epcos

B72214S0141K101

C1

4.7uF 250V

Faratronic

C212E475K9AC000

C2, C3, C4

0.47uF 250V

Murata

GRM43DR72E474KW01L

C5, C6

1000pF 300VAC

Murata

DE1E3RA102MA4BQ01F

C11, C12

2200pF

Murata

DE2E3KY222MA3BM02F

C13, C14

1000pF

Murata

DE1E3KX102MB4BP01F

C15, C16

4700pF 250V

Murata

DE1E3RA472MA4BQ01F

L1

2x1.3mH CMC

Wurth

7448262013

L2

10uH

Bourns

2101-V-RC

C9, C10

270uF 250V à faible ESR

United Chemicon

EKXJ251EXX271ML40S

C7, C8, C17, C18

Non utilisé

N/A

N/A

Un des condensateurs recommandés (PN : EKXJ251EXX271ML40S) est un condensateur très grand avec une haute tension nominale. Ce numéro de pièce particulier dépasse les 35 mm de longueur, et il occupe à lui seul la même surface qu'environ 40 % de la surface du module.

Le module convertisseur DC/DC au format quart de brique de Murata montré ci-dessus nécessite de grands condensateurs pour fonctionner correctement.

Le module convertisseur DC/DC au format quart de brique de Murata montré ci-dessus nécessite de grands condensateurs pour fonctionner correctement.

D'autres alimentations au format brique auront des exigences similaires. Elles ne seront peut-être pas aussi drastiques en termes d'empreinte totale de l'appareil que celle montrée ici, mais cela pourrait représenter une augmentation sérieuse de l'empreinte totale du circuit.

Coût et Disponibilité

Comme pour tous les composants, il est agréable de pouvoir les procurer pour une série de prototypes. Mais si vous ne pouvez pas acheter la pièce à grande échelle, ou si le prix d'achat à grande échelle est trop élevé, alors vous vous mettez sérieusement en désavantage en termes de compétitivité.

Si vous allez sur Octopart et commencez à chercher des modules convertisseurs DC DC, vous pouvez commencer à vous faire une idée des prix de ces composants. Comme on peut le voir dans les résultats de recherche ci-dessous, ce sont des produits haut de gamme et ils ont un prix premium. Ces produits ne sont également pas toujours disponibles à grande échelle et pourraient avoir des délais de fabrication significatifs.

Recherche de modules convertisseurs DC DC sur Octopart

Prenez maintenant le volume pour une construction typique et utilisez les prix indiqués ci-dessus pour calculer le coût des composants juste pour les modules. Vos coûts de module seront le poste le plus important dans votre BOM. Comment cela se compare-t-il au coût et à l'effort pour concevoir un convertisseur DC/DC personnalisé ? C'est à vous de décider et c'est l'une des comparaisons importantes entre coût et risque qui doivent être faites lors de la conception d'un produit.

Gestion Thermique

Avec le composant ci-dessus étant si petit, la densité de puissance peut être assez élevée, ce qui pourrait exiger une stratégie thermique. En utilisant les deux types de composants, je n'ai pas vu de différence entre les demandes thermiques pour les convertisseurs DC/DC par rapport à d'autres circuits de puissance. Si vous opérez à une densité de puissance élevée, ils vont tous les deux nécessiter une stratégie thermique, sinon votre boîtier pourrait devenir un four.

Le Plus Important : Les Convertisseurs DC/DC Sont à Faible Risque

Malgré les inconvénients que j'ai mentionnés ci-dessus, les convertisseurs DC/DC restent d'excellentes options pour les productions de faible volume où vous devez réduire significativement le risque pour votre produit. La réduction du risque est le plus grand avantage que vous obtenez en optant pour un convertisseur DC/DC en brique car vous n'avez pas à concevoir et qualifier une alimentation personnalisée. Bien que vous n'ayez pas de certification modulaire pour les modules convertisseurs DC/DC, vous pouvez vous attendre à la conformité à d'autres normes de sécurité ou de performance industrielles dans certains modules de convertisseurs DC/DC en brique.

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A propos de l'auteur

A propos de l'auteur

Zachariah Peterson possède une vaste expérience technique dans le milieu universitaire et industriel. Avant de travailler dans l'industrie des PCB, il a enseigné à la Portland State University. Il a dirigé son M.S. recherche sur les capteurs de gaz chimisorptifs et son doctorat en physique appliquée, recherche sur la théorie et la stabilité du laser aléatoire. Son expérience en recherche scientifique couvre des sujets tels que les lasers à nanoparticules, les dispositifs électroniques et optoélectroniques à semi-conducteurs, les systèmes environnementaux et l'analyse financière. Ses travaux ont été publiés dans diverses revues spécialisées et actes de conférences et il a écrit des centaines de blogs techniques sur la conception de PCB pour de nombreuses entreprises. Zachariah travaille avec d'autres sociétés de PCB fournissant des services de conception et de recherche. Il est membre de l'IEEE Photonics Society et de l'American Physical Society

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