如何选择一款合适产品本身的的电源模块呢?

发布日期:2017-01-20 23:11,查看次数:764

电源控制一直是产品设计人员头疼的已经事情,随着DC/DC (AC/DC)电源模块的普及,这瓶颈得以突破。给企业产品开发带来了很大便利。电源模块与产品结合了实现即插即用,简化了集成并加速了设计,同时可减少电源管理部分的占板空间。

那么如何选择一款合适产品本身的的电源模块呢?

从这些模块获得你需要的性能,同时满足你的预算和空间要求的关键在于,需要一家掌握不同可用技术的公司。

从这些模块获得你需要的性能,同时满足你的预算和空间要求的关键在于,需要一家掌握不同可用技术的公司。

最传统和最常见的非隔离式DC/DC电源模块仍是单列直插(SiP)封装,见图1。这些开放框架的解决方案的确在减少设计复杂性方面取得了进展。然而,最简单的是在印刷电路板上使用标准封装的组件。这些组件是典型的低频率设计(大约为300kHz),其功率密度不是恒定的。因此,其尺寸使之难以为许多空间受限的应用所接受。下一代电源模块需要在减少的外形规格(form factor)方面取得重大进展,以提高设计的灵活性。

  (电子工程专辑)

图1:传统SIP开放式模块。

为了实现设计人员需要的更高功率密度,电源管理供应商必须推高开关频率,以减小能源存储单元的尺寸。但是,利用标准组件增加开关频率会导致低效率,这主要是由于MOSFET的开关损耗。这推动着业界寻找成本有效地降低DC/DC模块中MOSFET的驱动和电源路径寄生阻抗的方法,生产与单个集成电路尺寸相仿的成型模块。

顶源电子(TOPPOWER) DC/DC模块

TOPPOWER所生产的电源模块集成了一个完整的DC/DC转换器所需的大多数组件,包括PWM控制器、MOSFET和电感器。可实现比传统SIP DC/DC模块高得多的开关频率,通过不使用MOSFET封装并将这些组件共同封装在一个紧凑的QFN封装中,实现了极佳的效率和热性能。

当评估一个特定应用的解决方案时,尺寸和成本是两个主要的考虑因素。但是,在终端应用中其他因素可能同样重要或更为重要。其中一些额外考虑因素正在研究。

可靠性

所有系统设计人员必须处理的一个主要问题是可靠性。许多分布式电源架构应用需要足足运行多年,而很少停工。可靠性在系统总拥有成本方面发挥着重要作用。在处理功率模块时,由于共同封装组件的数量、高功率密度引起的热疲劳现象,还有附件机制(attachment mechanism)故障的缘故,可靠性问题非常重要。

电气性能

在选择一个最好的模块时,系统设计人员面临的主要困难之一是寻求性能、可靠性和价格实惠之间的微妙平衡。这项任务的难度因标准化测试条件和测量结果的缺乏被放大了,特别是涉及数据表中公布的一些主要参数时,如功率能力、效率和瞬态响应。

在比较效率时,你必须考虑到输入电压、输出电压和电流水平,在该点比较效率。瞬态响应是另一个参数,它需要一些分析,以便有一个有效的比较。你必须确保输入和输出电压是相同的,输出电容有相同的值和类似的参数(ESR、ESL等),最后,施加的暂态电流步骤均为相同的幅度和速度。

热性能

在许多应用中,电源模块需要在富有挑战性的环境中工作。在比较一个模块的电源能力时,不应只着眼于25℃时的电性能,还要考虑系统的环境温度、气流和将模块的热量传到外面的方法。例如,Intersil的ISL820xM系列采用的QFN封装旨在通过印刷电路板实现最佳的热转移,因此模块下的大型铜板将改善整个电源的性能。

总之,新的更高功率密度的选择已经以非隔离负载点的DC/DC转换器的形式进入市场。在评估具体应用的DC/DC电源模块时,必须注意充分研究各种方案的功能。设计人员应经过遴选程序,比较它们的电性能和热性能、物理尺寸,以及应用要求的可靠性指标。


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