Brick DC/DC 컨버터 사용 전 알아야 할 사항

Zachariah Peterson
|  작성 날짜: 십이월 28, 2023  |  업데이트 날짜: 삼월 16, 2024
브릭 DC DC 컨버터

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.

풀 브릭

  • 116.8 mm x 61 mm

하프 브릭

  • 58.4 mm x 61 mm

쿼터 브릭

  • 58.4 mm x 30.5 mm

에이스 브릭

  • 29.2 mm x 30.5 mm

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.

무라타 쿼터-브릭 DC/DC 컨버터

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

이 회로의 BOM은 여기에 표시됩니다:

부품

설명

제조사

MPN

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 low ESR

United Chemicon

EKXJ251EXX271ML40S

C7, C8, C17, C18

사용되지 않음

N/A

N/A

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.

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.

대량 구매를 위한 전형적인 빌드의 볼륨을 고려하고 위에 표시된 가격을 사용하여 모듈에 대한 구성 요소 비용을 계산합니다.

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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작성자 정보

작성자 정보

Zachariah Peterson은 학계 및 업계에서 폭넓은 기술 분야 경력을 가지고 있으며, 지금은 전자 산업 회사에 연구, 설계 및 마케팅 서비스를 제공하고 있습니다. PCB 업계에서 일하기 전에는 포틀랜드 주립대학교(Portland State University )에서 학생들을 가르치고 랜덤 레이저 이론, 재료 및 안정성에 대한 연구를 수행했으며, 과학 연구에서는 나노 입자 레이저, 전자 및 광전자 반도체 장치, 환경 센서, 추계학 관련 주제를 다루었습니다. Zachariah의 연구는 10여 개의 동료 평가 저널 및 콘퍼런스 자료에 게재되었으며, Zachariah는 여러 회사를 위해 2천여 개의 PCB 설계 관련 기술 문서를 작성했습니다. Zachariah는 IEEE Photonics Society, IEEE Electronics Packaging Society, American Physical Society 및 PCEA(Printed Circuit Engineering Association)의 회원입니다. 이전에는 양자 전자 공학의 기술 표준을 연구하는 INCITS Quantum Computing Technical Advisory Committee에서 의결권이 있는 회원으로 활동했으며, 지금은 SPICE 급 회로 시뮬레이터를 사용하여 광자 신호를 나타내는 포트 인터페이스에 집중하고 있는 IEEE P3186 Working Group에서 활동하고 있습니다.

관련 자료

관련 기술 문서

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