Что нужно знать перед использованием DC/DC-преобразователя типа "блок"

Посмотрите на некоторые из проектов в этом блоге, и вы найдете немало примеров регуляторов мощности. Например, я показал компактный модуль преобразователя flyback, в то время как Хесам Мошири показал более крупный полумостовой DC/DC преобразователь. Когда вы можете получить компонент в формате модуля, это обычно упрощает вашу работу по проектированию. Но всегда ли это так с готовыми модулями питания? Одним из модульных вариантов для регулятора мощности является DC/DC преобразователь в формате "кирпича". Так называемый формат "кирпича" - это стандартизированный форм-фактор, используемый для изолированных и неизолированных модулей регуляторов мощности, которые могут быть встроены в компоновку печатной платы. Если вы хотите использовать DC/DC преобразователь в формате "кирпича", это не всегда так просто, как просто купить его и установить на вашу печатную плату. Есть и другие моменты, о которых стоит подумать, которые могут оправдать использование другого подхода или разработку совершенно индивидуальной схемы питания.

Всё о DC/DC преобразователях в формате "кирпича"

Модули DC/DC преобразователей в формате "кирпича" имеют стандартизированные размеры, как указано в следующей таблице. Площадь, занимаемая модулем, указана в каждой записи таблицы. Поскольку эти модули имеют стандартизированные форм-факторы и могут предлагать высокие уровни выходной мощности, они могут быть привлекательным вариантом для источника питания, особенно когда источнику необходимо выдавать стандартные напряжения.

У блочных источников питания есть и другие общие характеристики:

• Модули DC/DC могут быть полностью герметизированы
• Эти модули могут иметь отверстия под винты для крепления радиаторов
• Распиновка может быть общей для разных номеров деталей
• Преобразователи DC/DC в формате "кирпича" предназначены для конкретных стандартизированных выходных напряжений
• Эти модули разработаны для прямого монтажа на печатную плату
• Модули монтируются с использованием сквозных контактов
• Модули могут варьироваться по высоте, но обычно имеют высоту 13 мм

На этом сходства примерно заканчиваются. Факторы, отличающие блочные DC/DC преобразователи, включают уровень выходной мощности, генерацию тепла, необходимость в дополнительных компонентах, стоимость и доступность. Давайте рассмотрим некоторые из этих моментов, поскольку они довольно важны.

Требования к фильтрации

Идея о том, что вы можете просто использовать готовый модуль DC/DC преобразователя, не совсем верна. Эти модули могут требовать фильтрацию и входную/выходную емкость. Например, некоторые компоненты могут требовать входной фильтр ЭМП для устранения проводимых ЭМП, поступающих в модуль. Входная и выходная емкость также являются типичным требованием, и преобразователи большой мощности могут требовать большое количество емкости.

Пример ниже показывает изолированный четверть-блочный преобразователь с широким диапазоном входного напряжения, рассчитанный на выходную мощность 150 Вт. Схема, показанная вокруг этого четверть-блочного преобразователя, обеспечивает фильтрацию ЭМП и стабильность, и значительно увеличивает общий размер устройства.

Преобразователь DC/DC Murata четверть-блока (номер части: IRQ-54/2.8-W80)

Перечень компонентов (BOM) для этой схемы представлен здесь:

Один из рекомендуемых конденсаторов (PN: EKXJ251EXX271ML40S) представляет собой очень большой конденсатор с высоким напряжением. Этот конкретный номер детали превышает 35 мм в длину, и он занимает такую же площадь, как примерно 40% площади модуля.

Модуль DC/DC преобразователя Murata quarter-brick, показанный выше, требует использования больших конденсаторов для корректной работы.

Другие источники питания в формате "кирпича" будут иметь аналогичные требования. Они могут быть не такими критичными в плане общего размера устройства, как показано здесь, но это может серьезно увеличить общий размер схемы.

Стоимость и доступность

Как и в случае с любыми компонентами, хорошо иметь возможность приобрести их для прототипа. Но если вы не можете купить деталь в большом количестве, или цена покупки в большом количестве слишком высока, то вы ставите себя в серьезное невыгодное положение с точки зрения конкурентоспособности.

Если вы зайдете на Octopart и начнете искать модули DC DC преобразователей, вы сможете получить представление о ценах на эти компоненты. Как видно из результатов поиска ниже, это премиальные продукты, и они имеют премиальную цену. Эти продукты также не всегда доступны в большом количестве и могут иметь значительные сроки производства.

Теперь возьмите объем для типичного производства и используйте показанные выше цены для расчета стоимости компонентов только для модулей. Стоимость ваших модулей будет самой большой статьей в вашем BOM. Как это сравнивается со стоимостью и усилиями по разработке собственного DC/DC преобразователя? Это для вас решать, и это одно из важных сравнений стоимости и риска, которые необходимо сделать при разработке продукта.

Тепловое управление

Учитывая, что вышеупомянутый компонент такой маленький, плотность мощности может быть довольно высокой, что может потребовать тепловой стратегии. Используя оба типа компонентов, я не видел разницы между тепловыми требованиями для DC/DC преобразователей по сравнению с другими электропитающими схемами. Если вы работаете с высокой плотностью мощности, оба они потребуют тепловой стратегии, иначе ваш корпус может превратиться в печь.

Самое главное: DC/DC преобразователи низкорискованны

Несмотря на недостатки, о которых я упоминал выше, преобразователи постоянного тока в постоянный все еще являются отличным вариантом для производства небольших партий, когда вам нужно значительно снизить риск для вашего продукта. Снижение риска - это самое большое преимущество, которое вы получаете, выбирая преобразователь постоянного тока в постоянный, потому что вам не нужно проектировать и сертифицировать собственный источник питания. Хотя у вас нет модульной сертификации для модулей преобразователей постоянного тока в постоянный, вы можете ожидать соответствия другим отраслевым стандартам безопасности или производительности в некоторых модулях преобразователей постоянного тока в постоянный.

Независимо от того, нужно ли вам создать надежную электронику питания или передовые цифровые системы, используйте полный набор функций проектирования печатных плат и мирового класса инструменты CAD в Altium Designer®. Для реализации сотрудничества в современной междисциплинарной среде инновационные компании используют платформу Altium 365™ для легкого обмена данными проектирования и запуска проектов в производство.

Мы только начали раскрывать возможности Altium Designer на Altium 365. Начните вашу бесплатную пробную версию Altium Designer + Altium 365 сегодня.