电源模块如何简化和加速产品设计
日期:2018-04-23 13:29:29 来源:网络整理
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。
图3:在27°C环境温度且无气流的情况下满载运行时MIC45404的热像仪图像。请注意,由于模块封装具有出色的散热性能,器件温升仅比环境温度高约30°C。
最后,电源模块的辐射极低。紧密封装的性质可最大程度减小相位节点上各元件间的距离,并使功率晶体管栅极非常接近电源驱动器。在分立实现电源的PCB布局中,最佳做法是尽可能缩短这些走线的长度,从而有希望不产生任何EMI问题。不过,这要等到对成品电源进行测试后才能知晓。对于电源模块,这些连接都在模块内部,并且与每个硅芯片单独封装并在PCB上连接在一起的情况相比,其走线长度明显更短。此外,此模块可单独进行EMI测试,与其中设计该模块的目标电路无关。Microchip模块通常符合数据手册中给出的CISPR-22 B类额定值标准,因此最终电路的性能不会出现不确定性。这不仅消除了意外EMI问题的风险;而且在通常情况下,总EMI远低于未使用该集成电源解决方案的情况。
Job# Customer: CISPR22, Class B 作业编号客户:CISPR22,B类
DETECTOR: PEAK 检测器:峰值
Amplitude [dBuV/m] 幅值[dBuV/m]
Frequency 频率
图4:针对12V输入、5V输出和3A电源转换测试时,在MIC28304电源模块上测得的噪声频谱,显示了辐射与CISPR-22 B类额定限值(以粉色显示)的对比
免责声明:新闻资讯来源于合作媒体等,不代表本网观点,仅供参考,并不构成投资建议,风险自担。如涉版权,联系处理。
- 志邦厨柜更名志邦家居,加快大家居市场布局 ...
- 家居卖场遇“空铺”危机,联盟成刚需 ...
- 万科恒大碧桂园都搞家装了,谁将被被淘汰 ...
- 浪鲸清源系列产品 颜值与实力并存 ...
- 孙宇晨发长文道歉,对炒作与营销行为深感后悔 ...
- 7月是阳?8月是阴?调控收紧时,买房要趁早! ...
- 印度待建生产线近百条,过半拟生产全抛釉抛光砖与 ...
- 绿地朝阳门 | 健康人居,智敬时代 ...
- 家居建材领域存在消费降级现状,该如何有效解决 ...
- 科学城改善物业买少见少 龙湖云峰原著「金9淘房 ...
- 逾204亿!7月广州16宗商住地推出!增城、南沙成供 ...
- 到2025年力争全国林业总产值提高50%以上 ...
- 三四线城市是未来卫浴行业蓝海 ...
- 面对原材料频繁涨价,家具企业该如何应对市场变化 ...
- 狐说楼市| 没有最贵只有更贵!26平米房总价948万 ...
- 大数据解读互联网家居家装发展现状:聚焦关键 ...
- 赛迪孙会峰:新基建中充电桩市场将达万亿
- 盘手网诚招全国网络代理商,在家也可赚大钱!
- 搜狗2019年营收80亿,创历史新高 增速领先行业水平
- 白色情人节送什么礼物?中兴天机Axon 5G旗舰手机貌美又实用!
- 振东制药作为全国最大的中药材基地之一 让中医药为人类健康做出更大贡献
- 驰援武汉, HPE在行动
- 掌上“课堂”如何让一部中兴天机5G旗舰化身在线学习助手
- 游戏性能超群 中兴天机Axon 5G旗舰助你掌控全场
- 众志成城!振东制药扛起中医药抗“疫”旗帜
- 高效“云办公” 中兴天机Axon 5G旗舰助你一臂之力
- 跟随金融科技浪潮 富邦华一线上“防疫”出大招
- E乐购强势登陆千家万户,即将与你共享经济财富
- 富邦华一银行落地首单疫情防控债认购 精准助力疫情防控
- 战“疫情” 爱玛启动100家医院10万名医护人员爱心驰援行动
- 保价格、保质量、保供应 三元食品向社会庄严承诺
- 深圳二手房挂牌价 半年跌幅1.13%
- 三峰木门形象代言人陈建斌老师喜迎二胎
- 发改委印发第17号公告,工程咨询单位实行告知
- 多因素致资金面恶化 271家房企宣告破产清算
- 嘉元科技在国内锂箔行业提交登记科创主板技术领先的应用
- 没有比较就没有差距:茶叶小罐赢得对比度的第三方评估NO。1
- 美国投资移民改革法案不惜任何代价地板被认为新政
- 景瑞满足偿债高峰控股年内出台的13%的最高利率债务的3美元
- [支链]威板专用的信息深入研究
- 卫浴行业不景气,三大问题亟待解决
- 租房常住人口可落公共户口,发改委推重点人群城市落户
- 共筑精装梦:一场不可缺席的房地产供应链发展峰会
- 小程序月活超3800万 贝壳找房摘得金瑞奖“最佳小程序流量担当奖”
- 打破了国外的技术垄断巨化股份写的高品质发展的新篇章
- 房地产依赖度降低 海南经济转型加快自贸区建设