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【電源設計夠「完整」嗎?】
小至物聯網 (IoT) 家庭自動化感測器、大到工業機器,每個電路都需要電力;而電源模組是一種經過測試的「完整」電源,兼具低雜訊、高效率和緊湊佈局等優勢,可省去設計工作。它是包含整個開關電源 (含電感) 的獨立元件,將脈寬調變 (PWM) 控制器、MOSFET 驅動器、功率 MOSFET、回饋網路和磁性元件放置於同一個封裝內的系統級封裝 (SiP) 解決方案,以克服電源轉換之穩定性、瞬態回應、效率、電磁干擾 (EMI) 和佈局等設計挑戰。
採用分離式元件實現板載電源解決方案,需要針對每個電源測試這些特性,就算是將設計重新用於新電路板的新佈局時也要如此。即使是在謹慎模擬或以前經過原型設計的電路中,實際佈局也可能引入穩定性問題、電磁輻射、意外的瞬態行為或出人意料的效率結果。這可能會增加不必要的重複設計並拖累整個產品的發佈,電源模組的主要優勢之一便是消除這些風險。就實現板載直流/直流 (DC-DC) 轉換而言,沒有任何方法比電源模組更簡單。
電源模組的第二個優勢是電路尺寸。模組內部的訊號佈線比 PCB 上更加緊湊,故模組通常在功率密度方面優於分離式元件;在一些應用中,這將關係到目標外形是否匹配?最終使用者希望較小的 IoT 平台、可穿戴電子產品和固態硬碟解決方案的尺寸小巧,而這種小尺寸有時會引入與設備溫度額定值相關的其他問題。許多電源模組僅適合在臨時或瞬態負載條件下以滿載額定電流工作,且需要在穩態工作時降額到較低的電流,部分原因是系統熱力學的自然結果。
因此,這就需要採用更好的散熱設計以在更小的空間中處理相同的熱量。使用熱效率極高的銅引線框封裝技術,與基於 PCB 或多步封裝方法相比,可最大程度降低熱阻、在大多數熱環境和較高環境溫度下以滿載額定電流穩態工作。最後,電源模組的輻射極低,採緊密封裝的性質可最大程度減少相位節點上各元件間的距離,並使功率電晶體柵極非常接近電源驅動器。在分離式電源的 PCB 佈局中,最佳作法是盡可能縮短這些走線的長度,以避免產生任何 EMI 問題。
延伸閱讀:
《電源模組如何簡化和加速產品設計》
http://compotechasia.com/a/tech_applicati…/…/1122/40475.html
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