Brick DC/DC 컨버터 사용 전 알아야 할 사항

이 블로그의 프로젝트들을 살펴보면, 전력 조정기의 여러 예시를 찾아볼 수 있습니다. 예를 들어, 저는 컴팩트한 플라이백 컨버터 모듈을 소개했고, Hesam Moshiri는 더 큰 하프 브릿지 DC/DC 컨버터를 보여주었습니다. 모듈 형태로 구성 요소를 얻을 수 있다면, 보통 설계 작업이 더 쉬워집니다. 그러나 시중에 나와 있는 전력 모듈을 사용할 때 항상 그런 것일까요?

전력 조정기의 한 모듈형 옵션은 브릭 형태의 DC/DC 컨버터입니다. 소위 브릭 형태는 PCB 레이아웃에 삽입할 수 있는 격리 및 비격리 전력 조정기 모듈을 위한 표준화된 폼 팩터입니다. 브릭 형태의 DC/DC 컨버터를 사용하고 싶다면, 단순히 시중에서 구매하여 PCB에 붙이는 것만큼 쉽지 않을 수 있습니다. 완전히 맞춤형 전력 회로를 설계하거나 다른 접근 방식을 사용할 수 있는 다른 고려 사항이 있을 수 있습니다.

브릭 DC/DC 컨버터에 대하여

브릭 형태의 DC/DC 컨버터 모듈은 다음 표에 자세히 설명된 표준화된 풋프린트로 제공됩니다. 모듈이 차지하는 2D 영역은 각 표 항목에 자세히 설명되어 있습니다. 이러한 모듈은 표준화된 폼 팩터를 가지고 있으며 높은 출력 레벨을 제공할 수 있기 때문에, 특히 공급이 표준 전압에서 출력해야 할 때 전원 공급 장치에 매력적인 옵션이 될 수 있습니다.

브릭 전원 공급 장치는 다른 몇 가지 공통적인 특징을 가지고 있습니다:

• DC/DC 모듈은 완전히 밀봉될 수 있습니다
• 이 모듈은 방열판을 위한 나사 구멍을 가질 수 있습니다
• 핀 배치는 다른 부품 번호 간에 공통적일 수 있습니다
• 브릭 DC/DC 컨버터는 특정 표준화된 출력 전압을 목표로 합니다
• 이 모듈은 PCB 위에 직접 앉도록 설계되었습니다
• 모듈은 스루홀 핀을 사용하여 장착됩니다
• 모듈은 높이가 다양할 수 있지만 일반적으로 13 mm입니다

이 시점에서, 대략적인 유사점은 끝납니다. 브릭 DC/DC 컨버터 공급 장치를 구별하는 요소에는 출력 레벨, 열 발생, 추가 구성 요소에 대한 요구 사항, 비용 및 가용성이 포함됩니다. 이러한 점들은 매우 중요하므로, 몇 가지를 탐구해 보겠습니다.

필터링 요구 사항

선반에서 바로 DC/DC 컨버터를 사용할 수 있다는 생각은 완전히 사실이 아닙니다. 이러한 모듈은 필터링과 입력/출력 커패시턴스가 필요할 수 있습니다. 예를 들어, 일부 구성 요소는 모듈로 들어오는 전도성 EMI를 제거하기 위해 입력 EMI 필터가 필요할 수 있습니다. 입력 및 출력 커패시턴스도 일반적인 요구 사항이며, 고전력 컨버터는 많은 양의 커패시턴스를 필요로 할 수 있습니다.

아래 예는 넓은 입력 전압 범위를 목표로 하는 150W 출력의 격리된 쿼터 브릭 컨버터를 보여줍니다. 이 쿼터 브릭 컨버터 주변에 표시된 회로는 EMI 필터링과 안정성을 제공하며, 장치의 전체 발자국을 크게 증가시킵니다.

Murata 쿼터-브릭 DC/DC 컨버터 (부품 번호: IRQ-54/2.8-W80)

이 회로의 BOM은 여기에 표시됩니다:

추천하는 캐패시터 중 하나(PN: EKXJ251EXX271ML40S)는 고전압 등급을 가진 매우 큰 캐패시터입니다. 이 특정 부품 번호는 35mm 이상의 길이를 가지며, 단독으로 모듈 면적의 약 40%와 같은 면적을 차지합니다.

위에 표시된 Murata 사의 1/4 브릭 DC/DC 컨버터 모듈은 제대로 작동하기 위해 큰 캐패시터가 필요합니다.

다른 브릭 형식의 전원 공급 장치도 비슷한 요구 사항을 가질 것입니다. 여기에 표시된 것처럼 전체 장치의 발자국 측면에서 극단적일 수는 없지만, 이것은 회로의 전체 발자국에서 심각한 증가를 의미할 수 있습니다.

비용 및 가용성

어떤 구성 요소든, 프로토타입 제작을 위해 구입할 수 있다면 좋겠지만, 대량 구매를 할 수 없거나 대량 구매 가격이 너무 비싸다면 경쟁력 측면에서 심각한 불리함에 처하게 됩니다.

Octopart에 접속하여 DC DC 컨버터 모듈을 검색하기 시작하면, 이러한 구성 요소의 가격에 대한 아이디어를 얻을 수 있습니다. 아래 검색 결과에서 볼 수 있듯이, 이러한 제품은 프리미엄 제품이며 프리미엄 가격이 책정됩니다. 이 제품들은 항상 대량으로 사용할 수 있는 것은 아니며 상당한 제조 리드 타임이 있을 수 있습니다.

이제 대량 구매를 위한 전형적인 빌드의 볼륨을 고려하고 위에 표시된 가격을 사용하여 모듈에 대한 구성 요소 비용을 계산합니다. 모듈 비용은 BOM에서 가장 큰 항목이 될 것입니다. 이것이 맞춤형 DC/DC 컨버터를 설계하는 비용과 노력과 어떻게 비교되는지는 여러분이 결정할 문제이며, 제품을 설계할 때 이루어져야 하는 중요한 비용 대비 위험 비교 중 하나입니다.

열 관리

위의 구성 요소가 매우 작기 때문에, 전력 밀도가 상당히 높을 수 있어 열 전략이 필요할 수 있습니다. 두 유형의 구성 요소를 사용할 때, DC/DC 컨버터와 다른 전력 회로 간의 열 요구 사항에 차이를 본 적이 없습니다. 고전력 밀도에서 작동한다면, 둘 다 열 전략이 필요할 것이며, 그렇지 않으면 인클로저가 오븐이 될 수 있습니다.

가장 중요하게: DC/DC 컨버터는 낮은 위험성을 가집니다

위에서 언급한 단점에도 불구하고, DC/DC 컨버터는 제품에 대한 위험을 크게 줄여야 하는 저량 생산에 여전히 훌륭한 옵션입니다. 리스크 감소는 맞춤형 전원 공급 장치를 설계하고 검증할 필요가 없기 때문에 브릭 DC/DC 컨버터를 선택함으로써 얻을 수 있는 가장 큰 이점입니다. DC/DC 컨버터 모듈에 대한 모듈러 인증은 없지만, 특정 브릭 DC/DC 컨버터 모듈에서 다른 산업 안전 또는 성능 표준에 대한 준수를 기대할 수 있습니다.

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