电源模块如何简化和加速产品设计?

时间:2022-03-13来源:佚名

从最小的物联网(IoT)家庭自动化传感器到最大的工业机器,每个电路都需要电力。电源设计需要下一番功夫,而且电源电路会占用电路板空间。但在许多应用中,最终用户意识不到更好的电源会带来什么好处。设计工作可以说是完全不受重视。电源模块是一种经过测试的完整电源,兼具低噪声、高效率和紧凑布局等优势,因此在这些情况下,可使用电源模块来省去设计工作。电源模块是置于印刷电路板(PCB)上某个封装内的独立元件,其中包含整个开关电源(含电感)。脉宽调制(PWM)控制器、MOSFET驱动器、功率MOSFET、反馈网络和磁性元件都包含在同一个封装内。电源模块封装技术的进步带来了令人振奋的优势,通过将无源元件集成到开关稳压器中,针对电源转换问题有效打造出系统级封装解决方案,从而简化并加快新产品的设计。这样,设计人员便可专注于设计的其他方面,从而缩短上市时间并改进其产品的其他特性。

图1:电源模块封装技术的进步简化并加快了新产品设计

电源中的主要设计挑战是稳定性、瞬态响应、效率、EMI和布局。采用分立实现的板载电源解决方案时,需要针对每个电源测试这些特性,就算是将设计重新用于新电路板的新布局时也要如此。即使是在谨慎模拟或以前经过原型设计的电路中,实际布局也可能引入稳定性问题、电磁辐射、意外的瞬态行为或出人意料的效率结果。这可能会给项目增加不必要的设计反复,并可能推迟整个产品的发布。电源模块的主要优势之一便是消除这些风险。考虑到性能,电源布局主要在电源模块内。电感、控制器和功率晶体管全部封装在一起,采用固定、经过测试和验证的内部连接。效率、瞬态性能、稳定性和EMI均在数据手册中列出。线路和负载瞬态响应;使能和禁止瞬态响应;甚至启动到短路或故障条件的波形都可以在文档中找到。这可提供已知的良好性能,并以最少的工作量和最低的风险完成设计。就实现板载直流/直流转换而言,没有任何方法比电源模块更简单。

电源模块的第二个优势是电路尺寸。模块内部的信号布线比PCB上更加紧凑。因此,模块通常在功率密度方面优于分立实现的同类产品。在一些应用中,这会产生与目标外形是否匹配的区别。最终用户希望较小的IoT平台、可穿戴电子产品和固态硬盘解决方案的尺寸小巧。这种小尺寸有时会引入与器件温度额定值相关的其他问题。许多电源模块仅适合在临时或瞬态负载条件下以满载额定电流工作,并且需要在稳态工作时降额到较低的电流。其部分原因是系统热力学的自然结果。因此,这就需要采用更好的热设计以在更小的空间中处理相同的热量。例如,Microchip使用热效率极高的铜引线框封装技术,与基于PCB或多步封装方法相比,这可最大程度降低热阻。这样,Microchip模块便可在大多数热环境和较高环境温度下以满载额定电流稳态工作。

Max Output Current vs. Temperature 最大输出电流—温度曲线
MAX OUTPUT CURRENT (A) 最大输出电流(A)
AMBIENT TEMPERATURE (°C) 环境温度(°C)

图2:在无气流、满额负载情况下使用时MIC45404的热降额曲线。此器件可在高于90°C的环境温度下以5A满额输出电流使用。

相关阅读

热销商品

四氟包覆/FEP/PTFE包覆胶O型圈全氟醛FFKMO型圈耐化学腐蚀氟胶

四氟包覆(FEP/PTFE)O型圈及全氟醚(FFKM)O型圈是高性能密封解决方案,专为极端化学环境设计。FEP或PTFE包覆氟橡胶(FKM)芯材的O型圈兼具外层优异的耐化学腐蚀性、抗溶胀性...
5

100%桑蚕丝香云纱饰品发圈发夹口罩眼罩发带腰封直播专拍单拍无效

100%桑蚕丝香云纱饰品系列,精选天然桑蚕丝与非遗香云纱工艺匠心打造,质感柔滑亲肤,光泽雅致,尽显东方韵味。包含发圈、发夹、口罩、眼罩、发带、腰封等多款实用配饰,适...
0.85

日本田岛美工刀工业用重型全钢加厚壁纸刀切割工具刀进口美工刀架

日本田岛美工刀是一款专为工业用途设计的高品质切割工具,采用重型全钢加厚结构,具备卓越的耐用性与稳定性。其刀架由进口优质钢材精工打造,防锈耐磨,可长时间保持锋利...
15.3

氟胶星型密封圈X型圈线径1.78/2.62/3.53/5.33氟橡胶星形圈X-ring

氟胶星型密封圈(X型圈)采用高性能氟橡胶(FKM)材料制成,具有优异的耐高温、耐油、耐化学腐蚀及耐老化性能,广泛应用于汽车、航空航天、液压系统及高端机械设备中。其独特...
2

大量现货 NBR耐油 密封圈 O型圈 橡胶密封圈

大量现货供应NBR耐油密封圈、O型圈及橡胶密封圈,采用优质丁腈橡胶(NBR)材质,具有优异的耐油性、耐磨性和抗压缩永久变形性能,适用于-30℃至+120℃的工作环境。产品广泛...
1

网站栏目