Những Điều Cần Biết Trước Khi Sử Dụng Bộ Chuyển Đổi DC/DC Dạng Gạch

Hãy xem qua một số dự án trên blog này, và bạn sẽ tìm thấy khá nhiều ví dụ về bộ điều chỉnh công suất. Ví dụ, tôi đã giới thiệu một mô-đun chuyển đổi flyback gọn nhẹ, trong khi Hesam Moshiri đã trình bày một bộ chuyển đổi DC/DC cầu nửa lớn hơn. Bất cứ khi nào bạn có thể lấy một linh kiện dưới dạng mô-đun, nó thường làm cho công việc thiết kế của bạn dễ dàng hơn. Liệu điều này luôn đúng với các mô-đun công suất sẵn có trên thị trường? Một lựa chọn mô-đun cho bộ điều chỉnh công suất là bộ chuyển đổi DC/DC dạng gạch. Dạng gạch là một tiêu chuẩn kích thước được sử dụng cho các mô-đun điều chỉnh công suất cô lập và không cô lập có thể được đặt vào bố cục PCB. Nếu bạn muốn sử dụng bộ chuyển đổi DC/DC dạng gạch, việc này không phải lúc nào cũng dễ dàng như chỉ việc mua một cái sẵn có và gắn nó vào PCB của bạn. Có những điểm khác cần suy nghĩ có thể biện minh cho việc sử dụng một cách tiếp cận khác, hoặc thiết kế một mạch công suất hoàn toàn tùy chỉnh.

Tất cả về Bộ Chuyển Đổi DC/DC Dạng Gạch

Các mô-đun bộ chuyển đổi DC/DC dạng gạch có kích thước tiêu chuẩn như chi tiết trong bảng dưới đây. Diện tích 2D mà mô-đun chiếm được chi tiết trong mỗi mục của bảng. Bởi vì những mô-đun này có kích thước tiêu chuẩn và có thể cung cấp mức công suất cao, chúng có thể là một lựa chọn hấp dẫn cho nguồn cung cấp điện, đặc biệt khi nguồn cần cung cấp ở các điện áp tiêu chuẩn.

Các nguồn cung cấp dạng gạch có một số tính năng chung khác:

• Các mô-đun DC/DC có thể được bọc kín hoàn toàn
• Những mô-đun này có thể có lỗ vít cho tản nhiệt
• Chân cắm có thể giống nhau trên các số phận khác nhau
• Bộ chuyển đổi DC/DC dạng gạch nhắm đến các điện áp đầu ra tiêu chuẩn cụ thể
• Những mô-đun này được thiết kế để đặt trực tiếp trên PCB
• Các mô-đun được lắp bằng chân cắm xuyên lỗ
• Các mô-đun có thể thay đổi về chiều cao nhưng thường cao 13 mm

Tại điểm này, những điểm tương đồng gần như kết thúc. Các yếu tố phân biệt các nguồn cung cấp bộ chuyển đổi DC/DC dạng gạch bao gồm mức độ công suất đầu ra, sinh nhiệt, yêu cầu về các linh kiện bổ sung, chi phí và khả năng có sẵn. Hãy khám phá một số điểm này vì chúng rất quan trọng.

Yêu Cầu Lọc

Ý tưởng rằng bạn chỉ cần sử dụng một bộ chuyển đổi DC/DC dạng gạch ngay từ kệ không hoàn toàn đúng. Những mô-đun này có thể yêu cầu lọc và dung lượng vào/ra. Ví dụ, một số linh kiện có thể yêu cầu một bộ lọc EMI đầu vào để loại bỏ EMI dẫn vào mô-đun. Dung lượng vào và ra cũng là một yêu cầu điển hình, và các bộ chuyển đổi công suất cao có thể yêu cầu một lượng dung lượng lớn.

Ví dụ dưới đây cho thấy một bộ chuyển đổi dạng gạch một phần tư cách ly với dải điện áp vào rộng, nhắm đến công suất ra 150 W. Mạch được hiển thị xung quanh bộ chuyển đổi dạng gạch một phần tư này cung cấp lọc EMI và ổn định, và nó làm tăng đáng kể tổng diện tích của thiết bị.

Bộ chuyển đổi DC/DC dạng gạch một phần tư của Murata (mã số: IRQ-54/2.8-W80)

BOM cho mạch này được hiển thị ở đây:

Một trong những tụ điện được khuyến nghị (PN: EKXJ251EXX271ML40S) là một tụ điện rất lớn với điện áp định mức cao. Mã phần cụ thể này dài hơn 35 mm, và nó một mình chiếm cùng diện tích như khoảng 40% diện tích của mô-đun.

Mô-đun chuyển đổi DC/DC Murata dạng quarter-brick như hình trên yêu cầu các tụ điện lớn để hoạt động chính xác.

Các nguồn cấp điện dạng brick khác sẽ có những yêu cầu tương tự. Chúng có thể không quá nghiêm trọng về tổng diện tích thiết bị như thể hiện ở đây, nhưng điều này có thể là sự tăng đáng kể về tổng diện tích mạch.

Chi Phí và Tính Sẵn Có

Như với bất kỳ linh kiện nào, việc có thể mua chúng cho một lần chạy thử nghiệm là tốt. Nhưng nếu bạn không thể mua linh kiện với số lượng lớn, hoặc giá mua với số lượng lớn quá đắt, thì bạn đã tự đặt mình vào một bất lợi nghiêm trọng về khả năng cạnh tranh.

Nếu bạn truy cập vào Octopart và bắt đầu tìm kiếm mô-đun chuyển đổi DC DC, bạn có thể bắt đầu có một ý tưởng về giá của các linh kiện này. Như có thể thấy từ kết quả tìm kiếm dưới đây, đây là những sản phẩm cao cấp và chúng có giá cao cấp. Những sản phẩm này cũng không phải lúc nào cũng có sẵn với số lượng lớn và có thể có thời gian dẫn sản xuất đáng kể.

Bây giờ hãy xem xét khối lượng cho một lần xây dựng điển hình và sử dụng giá được hiển thị ở trên để tính toán chi phí cho các linh kiện chỉ riêng cho các mô-đun. Chi phí mô-đun của bạn sẽ là mục lớn nhất trong BOM của bạn. Làm thế nào điều này so sánh với chi phí và công sức để thiết kế một chuyển đổi DC/DC tùy chỉnh? Đó là quyết định của bạn và đó là một trong những so sánh chi phí so với rủi ro quan trọng cần phải được thực hiện khi thiết kế một sản phẩm.

Quản Lý Nhiệt

Với linh kiện trên quá nhỏ, mật độ công suất có thể khá cao, có thể yêu cầu một chiến lược nhiệt. Khi sử dụng cả hai loại linh kiện, tôi không thấy sự khác biệt giữa nhu cầu nhiệt cho chuyển đổi DC/DC so với các mạch điện khác. Nếu bạn hoạt động ở mật độ công suất cao, cả hai đều sẽ cần một chiến lược nhiệt, nếu không vỏ máy của bạn có thể trở thành một lò nướng.

Quan Trọng Nhất: Chuyển Đổi DC/DC Là Rủi Ro Thấp

Mặc dù có những nhược điểm tôi đã đề cập ở trên, bộ chuyển đổi DC/DC vẫn là lựa chọn tốt cho các dự án sản xuất với số lượng thấp khi bạn cần giảm thiểu đáng kể rủi ro cho sản phẩm của mình. Việc giảm thiểu rủi ro là lợi ích lớn nhất bạn nhận được khi sử dụng bộ chuyển đổi DC/DC dạng gạch vì bạn không cần phải thiết kế và kiểm định một nguồn cung cấp điện tự chế. Mặc dù bạn không có chứng nhận mô-đun cho các mô-đun bộ chuyển đổi DC/DC, bạn có thể mong đợi sự tuân thủ với các tiêu chuẩn an toàn hoặc hiệu suất ngành công nghiệp khác trong một số mô-đun bộ chuyển đổi DC/DC dạng gạch.

Cho dù bạn cần xây dựng điện tử công suất đáng tin cậy hay hệ thống số tiên tiến, hãy sử dụng bộ tính năng thiết kế PCB đầy đủ và các công cụ CAD hàng đầu thế giới trong Altium Designer®. Để thực hiện sự hợp tác trong môi trường đa ngành nghề ngày nay, các công ty đổi mới đang sử dụng nền tảng Altium 365™ để dễ dàng chia sẻ dữ liệu thiết kế và đưa dự án vào sản xuất.

Chúng ta mới chỉ khám phá bề mặt của những gì có thể thực hiện với Altium Designer trên Altium 365. Bắt đầu dùng thử miễn phí Altium Designer + Altium 365 ngay hôm nay.