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“制造或购买”DC-DC转换器的两难抉择

2018-06-26
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几乎所有的电子产品都需要搭配电源转换器解决方案,针对不同的电压输入与输出进行转换,新款的电源转换器解决方案具备高度集成的特性,可以大幅缩短产品的设计时间,本文将为您介绍DC-DC转换器模块与分立设计的差别与优缺点。


高效率的DC-DC转换器模块让设计更精简  成本更低廉


     当您在进行电子产品设计时,你总是需要先思考,你是要自己设计电源转换器,还是购买现成的模块呢?针对DC-DC转换器,必须选择特定的尺寸、功耗、隔离度、安全性、EMC和电气性能,并考虑库存和产品及时上市等因素,决策往往相当困难。不过,随着许多低成本电源模块地推出,其实这个问题已经不再是那么难以决定了,因为市面上已经有许多高度集成的电源转换模块,可以提供更佳的电源转换功能,并能够降低你的成本。


在高功率的应用下,例如想要达到600W的功率,通常会选择购买现成的电源模块,因为要在主板上增加大体积的电源模块是不切实际的。但是在像是1W的低功率应用,很多地会采用简单隔离的转换器,并可为隔离的数据接口供电,或为一个运算放大器轨的模拟电路(例如-5 V)产生低功率“点”电压,这些转换器可以从有信誉的来源购买,并采用表面贴装或通孔模块,价格约为2美元。然而,许多用户认为,它们可以用较低的总成本,并通过基本理论和器件的应用笔记来设计和实现转换器。


事实上,并不能仅是在购买模块和分立设计的BOM之间进行成本比较,还有许多隐藏的成本需要计算进去。例如,如果我们想要用十个分立组件来实现1W的隔离变换器,其直接成本包括需要对10个组件进行放置与检查,相对若采用模块,则仅需要处理一个组件的成本,另一方面,采购10个组件也许需要通过五个制造商(包括专业磁性材料),采用模块则只需要面对一个供应商。此外,10个组件也许有8种不同组件类型,因此也需要针对它们进行存储处理、检查、库存、挑件,仅使用一个模块则相对简单许多。


另一方面,还有一些间接成本也需要计算进去,像是电路面积的成本,采用分立设计时,主板不太可能变小,采用具有嵌入式磁性的表面贴装模块可以让体积较小,采用模块可以拥有专业电源电路设计,并减少产品认证上的开销,也不需要进行模块的PCB设计,减少工程上投入的时间,以及设计支持的成本。如果需要安规机构的认证,将会有持续的认证和检查费用,采用多家供应商来供货,也有监管、质量保证和控制上的要求,采用模块则可以避免这些麻烦。


如果变压器和其他磁性部件也要自行设计和制造,那么所有上述必须考虑的因素都要再来一遍,包括得准备多种电线类型和量规、绝缘材料、硬件和磁芯。举例来说,如果变压器带多于六个绕组,线径在0.07mm以下且磁芯直径在4mm,就需要专门的技术和设备。当然,你也可以自己直接采购磁性部件,但是它的价格跟整个DC-DC模块一样昂贵。


所有这些成本和相关的间接费用和时间延迟,只需要购买经过验证的可靠模块便可以避免,并且还可以节省“机会成本”,使您的公司可以专注在核心业务上,将心力专注在其他更有价值的地方,让产品能够更快的上市和更早的进行销售。


市场上已经出现最新的低成本产品,也比以前的产品有着显着的性能改进。例如来自村田的NXE系列,具有正在申请专利的嵌入式磁性材料的额外优势,能够提供比典型的分立或竞争对手部件更佳的效能与更低的成本。NXE系列采用了村田专有的“可检测的平面网格阵列”(iLGA)封装,可与1 W工业标准封装引脚兼容,从而使DC-DC转换器模块的现有用户能够升级并实现其优势。

这些超紧凑型转换器的外形只有12.7 x 10.4 x 4.8 mm,比7 mm高度的行业标准低30%以上,就算是具有最小空间限制的设计都可适用。此外,与市场上可用的其他隔离式表面贴装DC/DC转换器不同,NXE系列的优点是使用自动化工艺制造,大大提高了整体产品的可靠性,并提供了一致的性能特性,其具有行业标准引脚兼容的封装,使该系列产品是现有设计中的替代产品,以及新的紧凑型应用的理想选择。


以往在做“制造或购买”DC-DC转换器的决定时常会让人犹豫不决,因为有相当多的因素需要考虑,如今新一代的低成本模块已经可以满足更多的低功耗应用,如果你正在“制造或购买”DC-DC转换器间做抉择时,不妨来了解一下村田的NXE系列解决方案。


本文转载自:艾睿电子(https://www.arrow.com/zh-cn/research-and-events/articles/build-or-buy-the-dilemma-for-dc-dc-converters )


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