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

| Created: December 28, 2023 | Updated: March 16, 2024

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.

Full brick	116.8 mm x 61 mm
Half brick	58.4 mm x 61 mm
Quarter brick	58.4 mm x 30.5 mm
Eighth brick	29.2 mm x 30.5 mm

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:

Phần	Mô tả	Nhà sản xuất	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	Không sử dụng	N/A	N/A

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.

How to Create a PCB Layout from a Schematic Top 5 PCB Design Rules Board Layout with Altium Designer PCB Layout and Placement Guidelines PCB Component Placement (Webinar) Rules-Based Component Placement Enterprise PCB Layout Capabilities Design Rules Available for PCB Layout in Altium Designer

About Author

Zachariah Peterson has an extensive technical background in academia and industry. He currently provides research, design, and marketing services to companies in the electronics industry. Prior to working in the PCB industry, he taught at Portland State University and conducted research on random laser theory, materials, and stability. His background in scientific research spans topics in nanoparticle lasers, electronic and optoelectronic semiconductor devices, environmental sensors, and stochastics. His work has been published in over a dozen peer-reviewed journals and conference proceedings, and he has written 2500+ technical articles on PCB design for a number of companies. He is a member of IEEE Photonics Society, IEEE Electronics Packaging Society, American Physical Society, and the Printed Circuit Engineering Association (PCEA). He previously served as a voting member on the INCITS Quantum Computing Technical Advisory Committee working on technical standards for quantum electronics, and he currently serves on the IEEE P3186 Working Group focused on Port Interface Representing Photonic Signals Using SPICE-class Circuit Simulators.