Cosa Sapere Prima di Utilizzare un Convertitore DC/DC a Mattoncino

Dai un'occhiata ad alcuni dei progetti su questo blog, e troverai diversi esempi di regolatori di potenza. Ad esempio, ho mostrato un modulo convertitore flyback compatto, mentre Hesam Moshiri ha presentato un più grande convertitore DC/DC a mezzo ponte. Ogni volta che puoi ottenere un componente in formato modulo, di solito rende il tuo lavoro di progettazione più semplice. Ma è sempre così con i moduli di alimentazione pronti all'uso? Un'opzione modulare per un regolatore di potenza è un convertitore DC/DC in formato brick. Il cosiddetto formato brick è un fattore di forma standardizzato utilizzato per moduli regolatori di potenza isolati e non isolati che possono essere inseriti in un layout PCB. Se vuoi utilizzare un convertitore DC/DC in formato brick, non è sempre facile come semplicemente acquistarne uno già pronto e posizionarlo sul tuo PCB. Ci sono altri punti da considerare che potrebbero giustificare l'uso di un approccio diverso, o la progettazione di un circuito di potenza completamente personalizzato.

Tutto sui Convertitori DC/DC in Formato Brick

I moduli convertitori DC/DC in formato brick sono disponibili in impronte standardizzate come dettagliato nella seguente tabella. L'area 2D occupata dal modulo è dettagliata in ogni voce della tabella. Poiché questi moduli hanno fattori di forma standardizzati e possono offrire livelli di potenza elevati, possono essere un'opzione attraente per un'alimentazione, specialmente quando l'alimentazione deve erogare tensioni standard.

Le alimentazioni in formato brick hanno altre caratteristiche comuni:

• I moduli DC/DC potrebbero essere completamente incapsulati
• Questi moduli possono avere fori per viti per dissipatori di calore
• Il pinout potrebbe essere comune tra diversi numeri di parte
• I convertitori DC/DC in formato brick si rivolgono a tensioni di uscita standardizzate specifiche
• Questi moduli sono progettati per essere posizionati direttamente sul PCB
• I moduli sono montati utilizzando pin passanti
• I moduli possono variare in altezza ma tipicamente sono alti 13 mm

A questo punto, le somiglianze finiscono più o meno. I fattori che distinguono le alimentazioni con convertitori DC/DC in formato brick includono il livello di potenza in uscita, la generazione di calore, la necessità di componenti aggiuntivi, i costi e la disponibilità. Esploriamo alcuni di questi punti poiché sono piuttosto importanti.

Requisiti di Filtraggio

L'idea che si possa semplicemente utilizzare un convertitore DC/DC a mattoncino direttamente dalla scatola non è del tutto vera. Questi moduli possono richiedere filtraggio e capacità di ingresso/uscita. Ad esempio, alcuni componenti potrebbero richiedere un filtro EMI di ingresso per eliminare l'EMI condotto che entra nel modulo. Anche la capacità di ingresso e uscita è un requisito tipico, e i convertitori ad alta potenza potrebbero richiedere una grande quantità di capacità.

L'esempio sottostante mostra un convertitore isolato a quarto di mattoncino con un ampio intervallo di tensioni di ingresso che mira a 150 W di uscita. Il circuito mostrato intorno a questo convertitore a quarto di mattoncino fornisce filtraggio EMI e stabilità, e aumenta notevolmente l'ingombro totale del dispositivo.

Convertitore DC/DC a quarto di mattoncino Murata (numero di parte: IRQ-54/2.8-W80)

Il BOM per questo circuito è mostrato qui:

Uno dei condensatori che viene consigliato (PN: EKXJ251EXX271ML40S) è un condensatore molto grande con un'alta tensione nominale. Questo particolare numero di parte è lungo oltre 35 mm, e da solo occupa la stessa area di circa il 40% dell'area del modulo.

Il modulo convertitore DC/DC quarter-brick di Murata mostrato sopra richiede grandi condensatori per funzionare correttamente.

Altri alimentatori in formato brick avranno requisiti simili. Potrebbero non essere così drastici in termini di impronta totale del dispositivo come quello mostrato qui, ma questo potrebbe essere un serio aumento dell'impronta del circuito totale.

Costo e Disponibilità

Come per qualsiasi componente, è bello poterlo procurare per una serie prototipale. Ma se non puoi acquistare il pezzo in grande quantità, o il prezzo di acquisto in grande scala è troppo costoso, allora ti sei messo in una seria svantaggio in termini di competitività.

Se vai su Octopart e inizi a cercare moduli convertitori DC DC, puoi iniziare a farti un'idea dei prezzi di questi componenti. Come si può vedere dai risultati di ricerca qui sotto, questi sono prodotti premium e hanno un prezzo premium. Questi prodotti inoltre non sono sempre disponibili in grande quantità e potrebbero avere tempi di produzione significativi.

Ora prendi il volume per una costruzione tipica e usa i prezzi mostrati sopra per calcolare il costo dei componenti solo per i moduli. I costi dei tuoi moduli saranno la voce più grande nel tuo BOM. Come si confronta questo con il costo e lo sforzo per progettare un convertitore DC/DC personalizzato? Questo è per te da decidere ed è uno dei confronti importanti tra costo e rischio che devono essere fatti quando si progetta un prodotto.

Gestione Termica

Con il componente sopra menzionato essendo così piccolo, la densità di potenza può essere piuttosto alta, il che potrebbe richiedere una strategia termica. Utilizzando entrambi i tipi di componenti, non ho visto una differenza tra le esigenze termiche per i convertitori DC/DC rispetto ad altri circuiti di potenza. Se stai operando ad alta densità di potenza, entrambi avranno bisogno di una strategia termica, altrimenti la tua scatola potrebbe diventare un forno.

Più Importante: I Convertitori DC/DC Sono a Basso Rischio

Nonostante gli svantaggi che ho menzionato sopra, i convertitori DC/DC rimangono ancora ottime opzioni per costruzioni a basso volume dove è necessario ridurre significativamente il rischio per il tuo prodotto. La riduzione del rischio è il maggior beneficio che si ottiene scegliendo un convertitore DC/DC a mattoncino perché non devi progettare e qualificare un alimentatore personalizzato. Anche se non hai una certificazione modulare per i moduli convertitori DC/DC, puoi aspettarti la conformità ad altri standard di sicurezza o prestazioni dell'industria in certi moduli convertitori DC/DC a mattoncino.

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