Готовые модули DC/DC-преобразователей — замена дискретным решениям

№ 6’2015
PDF версия
Дилемма «сделать или купить» по отношению к DC/DC-преобразователям всегда имела непростое решение со многими определяющими факторами. Однако в настоящее время большинство приложений для преобразователей малой мощности может быть успешно реализовано с новыми поколениями недорогих модулей этой группы.

Давайте представим, что ваш проект по разработке нового изделия требует применения процессора. Вы что, действительно начнете его (процессор) проектировать, а затем выделите место на печатной плате для двух миллиардов транзисторов? Или, может, вам в голову придет мысль приобрести резистор с допустимой рассеиваемой мощностью 100 мВт в корпусе SOIC‑8? Конечно, нет. Это утрированные примеры, но они иллюстрируют крайности, когда решение о покупке готового модуля или изготовлении устройства вполне очевидно. Тем не менее в отношении DC/DC-преобразователей принять подобное решение зачастую весьма непросто, поскольку всегда приходится учитывать такие разноплановые требования, как габаритные размеры, рассеиваемая мощность, регламенты по устойчивости изоляции к электрическому пробою, электромагнитная совместимость (EMC) и собственно электрические характеристики, в том числе КПД.

Аргумент в пользу покупки легче воспринимается, если преобразователь обладает высоким уровнем мощности. Современные требования к преобразователям для приложений с распределенными шинами питания могут предусматривать обеспечение выходной мощности 600 Вт. Такой преобразователь в стандартной конфигурации форм-фактора 1/4 brick обычно выполнен на печатной плате из 14 слоев с использованием толстых медных проводников. Безусловно, подобный вариант очень трудно реализовать дискретно на материнской плате при сохранении тех же характеристик. Для более низких мощностей, в частности 1 Вт, существует весьма обширный рынок простых изолированных преобразователей, которые, как правило, используются для питания изолированных интерфейсов или обеспечивают локальные напряжения малой мощности для местного питания аналоговых схем — например, формирование –5 В для питания операционных усилителей.

Обратите внимание на рис. 1. В настоящее время такие преобразователи могут быть куплены в корпусе для поверхностного монтажа или в варианте для монтажа в отверстия печатной платы. Если приобретать устройства у производителей с хорошей репутацией, оптовая цена изделий составит около $2. Впрочем, среди пользователей бытует мнение, что, применяя базовые теоретические знания и справочные материалы типа “Application Note”, можно самостоятельно разработать собственный преобразователь с более низкой общей стоимостью.

Типичный пример применения изолированных DC/DC-преобразователей малой мощности

Рис. 1. Типичный пример применения изолированных DC/DC-преобразователей малой мощности

Конечно, сравнение по стоимости должно осуществляться не только между готовым модулем и ценой полной спецификации аналогичной дискретной конструкции. Если взять как пример одноваттный изолированный преобразователь, который может быть реализован с использованием десяти дискретных компонентов, то, кроме затрат на спецификацию, следует предусмотреть и другие расходы. В частности, прямые затраты будут включать издержки на сборку и последующую проверку изготовленного преобразователя из десяти компонентов (против одного готового модуля). Кроме того, следует учесть расходы на эти десять компонентов, которые обычно приходится приобретать у пяти разных производителей, в том числе предусмотреть закупку специальных магнетиков и затраты на обработку заказа, проверку, хранение, сборку. И все это, повторимся, в сравнении с одним модулем с возможными восемью различными типами компонентов, включая и специальные магнетики.

В общие затраты должны быть внесены и расходы на проверку работоспособности и качество изоляции (устойчивость к напряжению пробоя, сопротивление, токи утечки). Затем нужно будет рассмотреть и косвенные дополнительные издержки — на выделение необходимой для этого области общей печатной платы (дискретная конструкция вряд ли будет меньшей). В конечной себестоимости необходимо учесть, что модуль для поверхностного монтажа со встроенным трансформатором имеет низкий профиль, а его конструкция отвечает всем специфическим требованиям к силовым компонентам — назначению продукта и нагреву. Есть еще ряд косвенных расходов, таких как затраты на разводку и разработку общей конструкции печатной платы для устранения ее нагрева, на проектирование, сертификацию и постоянный контроль имеющихся денежных средств, если бюджет на закупку комплектующих был утвержден и зафиксирован. Это связано и с постоянным мониторингом цен нескольких поставщиков, контролем качества получаемых элементов и управленческими затратами.

Если трансформатор и другие компоненты из магнетиков также разработаны и изготовлены «дома», то все приведенные выше соображения будут относиться и к ним. Кроме того, необходимо будет учитывать и провода, причем несколько типов и сортаментов, изоляцию, элементы крепежа и сами сердечники. В приведенном выше примере трансформатор, как правило, имеет минимум шесть обмоток с проводом диаметром до 0,07 мм на сердечнике диаметром 4 мм, что требует специального персонала и оборудования для его намотки. Конечно, если имеется возможность, то такой трансформатор можно и купить, но его цена часто соизмерима с ценой готового DC/DC-модуля.

Несмотря, а может быть, и в связи с минимальным количеством входящих компонентов, разработка электрической схемы и конструкции трансформаторов не является чем-то тривиальным. Пример, приведенный в виде одноваттного преобразователя, — это автоколебательная двухтактная схема, которая основана на тщательном подборе транзисторного коэффициента усиления и величины смещения. И все это наряду с точно рассчитанным циклическим насыщением ферритового сердечника трансформатора, которое должно вписываться в пределы, заданные его спецификацией. Чтобы быть работоспособным, завершенный проект должен иметь высокий коэффициент полезного действия (КПД), обладать низким уровнем собственных шумов как по входам, так и по выходам, сохраняя при этом надежную изоляцию, точный уровень выходного напряжения во всем диапазоне токов нагрузки, а кроме того, обеспечивать защиту от перегрузки. Как видим, задача достаточно сложная, чтобы должным образом решить ее всего с десятью дискретными компонентами!

Следует оценивать и затраты времени, необходимого, чтобы разработать даже самый простой преобразователь. Для реализации этого процесса может понадобиться много недель на проектирование, создание документации, испытания на соответствие всем рабочим характеристикам и регламентам по защите окружающей среды. А если преобразователь предназначен еще и для формирования какого-либо защитного барьера, то затраты для достижения заданных требований измеряются уже в тысячах долларов, а время внедрения растягивается на месяцы плюс сопутствующие расходы для проведения проверок и повторяющихся сертификационных испытаний.

Все эти прямые расходы, как и связанные с ними затраты времени и денег, необходимо сравнивать с простотой приобретения уже проверенного и надежного модуля при сохранении заданной стоимости. Это позволит вам экономить затраты на «альтернативные издержки» и сбережет ваше время. Сэкономленные время и средства ваша компания может с большим успехом использовать в других сферах деятельности, например ускорить время выхода изделия на рынок и начать более ранние продажи конечного продукта.

Конечно, не исключено, что для вашей компании целесообразно изготовить определенную партию собственных преобразователей, выполнив своими силами разработку и списав затраты на ее реализацию. Однако новые конструкции преобразователя в виде одноваттного модуля могут поставить вас перед выбором: делать или покупать.

При значительно более низких затратах и преимуществах в техническом плане, в настоящее время разница между «делать» или «купить» может составить лишь несколько центов, хотя вполне вероятно, что дальнейшее развитие в этом направлении покажет выгоду в пять раз или даже более.

Для того чтобы сопоставить некоторые цифры, возьмем для примера восемь человеко-недель — это общее время, необходимое для реализации проекта по разработке дискретного преобразователя. Оно будет включать деятельность инженера-разработчика, вспомогательного технического персонала, конструкторского бюро, занятого созданием документации, инженера-технолога, инженера по комплектующим, инженера-испытателя, инженера по вопросам электромагнитной совместимости и персонала управления. Но, вероятно, данный перечень учитывает далеко не все, что надо для осуществления проекта. Если средняя стоимость рабочего часа этих сотрудников составляет $50, то лишь разовые затраты на проект достигнут примерно $15 500.

Добавьте материалы, нужные для моделирования и создания прототипа, инструменты, издержки на услуги сторонних организаций, одноразовые расходы, и эта цифра может легко дойти до $20 000. Если прямые затраты при разработке дискретного преобразователя составляют $1 на одно изделие, включая весь перечень элементов и материалов, компоновку, подбор компонентов, сборку, испытания и постоянную техническую поддержку конструкции, то эффективность решения по отношению к приобретению преобразователя по цене $2 окупит расходы на проектирование только после выпуска примерно 20 000 преобразователей. Если бы мы купили преобразователь за $1,3, то количество единиц продукции, обеспечивающее окупаемость разработки, приблизилось бы к 70 000. Однако дальнейшее уменьшение стоимости готового модуля всего на 15 центов снова удваивает количество необходимых для достижения окупаемости преобразователей, выполненных вами на дискретных компонентах. И учтите, это все без учета стоимости альтернативных издержек, то есть без учета возможности более быстрого выхода на рынок и без таких преимуществ (которые предоставляет вам модуль благодаря гарантийным обязательствам его поставщика), как «установил и забыл». Подробнее смотрите рис. 2.

Пример точек пересечения, или «перекрестка», в принятии решения «сделать или купить» для DC/DC-преобразователей

Рис. 2. Пример точек пересечения, или «перекрестка», в принятии решения «сделать или купить» для DC/DC-преобразователей

Самые новые преобразователи, представленные на рынке, по сравнению с изделиями предыдущих поколений имеют не только низкую стоимость, но и значительно улучшенные технические характеристики. В частности, преобразователи серии NXE компании Murata Power Solutions обладают дополнительным преимуществом благодаря запатентованным встроенным в них магнетикам, предоставляющим полностью повторяемые идентичные характеристики и более низкий профиль, чем обычные дискретные элементы или изделия конкурентов. Устройства серии NXE в фирменных контролепригодных корпусах LGA (англ. iLGA — Inspectable Land Grid Array), которые также совместимы по выводам с одноваттными преобразователями индустриального стандарта, весьма удобны для прямой замены на печатных платах существующих модулей DC/DC-преобразователей при модернизации изделий и получении дополнительных преимуществ (рис. 3).

Одноваттный DC/DC-преобразователь серии NXE компании Murata Power Solutions

Рис. 3. Одноваттный DC/DC-преобразователь серии NXE компании Murata Power Solutions

Возможно, что и при низких мощностях решить проблему «сделать или купить» теперь станет немного легче, и все ближе тот день, когда разработчикам конечного изделия больше не придется разрабатывать дискретные DC/DC-преобразователи аналогично тому, как они уже не занимаются созданием логических элементов или операционных усилителей.

xosotin chelseathông tin chuyển nhượngcâu lạc bộ bóng đá arsenalbóng đá atalantabundesligacầu thủ haalandUEFAevertonxosofutebol ao vivofutemaxmulticanaisonbetbóng đá world cupbóng đá inter milantin juventusbenzemala ligaclb leicester cityMUman citymessi lionelsalahnapolineymarpsgronaldoserie atottenhamvalenciaAS ROMALeverkusenac milanmbappenapolinewcastleaston villaliverpoolfa cupreal madridpremier leagueAjaxbao bong da247EPLbarcelonabournemouthaff cupasean footballbên lề sân cỏbáo bóng đá mớibóng đá cúp thế giớitin bóng đá ViệtUEFAbáo bóng đá việt namHuyền thoại bóng đágiải ngoại hạng anhSeagametap chi bong da the gioitin bong da lutrận đấu hôm nayviệt nam bóng đátin nong bong daBóng đá nữthể thao 7m24h bóng đábóng đá hôm naythe thao ngoai hang anhtin nhanh bóng đáphòng thay đồ bóng đábóng đá phủikèo nhà cái onbetbóng đá lu 2thông tin phòng thay đồthe thao vuaapp đánh lô đềdudoanxosoxổ số giải đặc biệthôm nay xổ sốkèo đẹp hôm nayketquaxosokq xskqxsmnsoi cầu ba miềnsoi cau thong kesxkt hôm naythế giới xổ sốxổ số 24hxo.soxoso3mienxo so ba mienxoso dac bietxosodientoanxổ số dự đoánvé số chiều xổxoso ket quaxosokienthietxoso kq hôm nayxoso ktxổ số megaxổ số mới nhất hôm nayxoso truc tiepxoso ViệtSX3MIENxs dự đoánxs mien bac hom nayxs miên namxsmientrungxsmn thu 7con số may mắn hôm nayKQXS 3 miền Bắc Trung Nam Nhanhdự đoán xổ số 3 miềndò vé sốdu doan xo so hom nayket qua xo xoket qua xo so.vntrúng thưởng xo sokq xoso trực tiếpket qua xskqxs 247số miền nams0x0 mienbacxosobamien hôm naysố đẹp hôm naysố đẹp trực tuyếnnuôi số đẹpxo so hom quaxoso ketquaxstruc tiep hom nayxổ số kiến thiết trực tiếpxổ số kq hôm nayso xo kq trực tuyenkết quả xổ số miền bắc trực tiếpxo so miền namxổ số miền nam trực tiếptrực tiếp xổ số hôm nayket wa xsKQ XOSOxoso onlinexo so truc tiep hom nayxsttso mien bac trong ngàyKQXS3Msố so mien bacdu doan xo so onlinedu doan cau loxổ số kenokqxs vnKQXOSOKQXS hôm naytrực tiếp kết quả xổ số ba miềncap lo dep nhat hom naysoi cầu chuẩn hôm nayso ket qua xo soXem kết quả xổ số nhanh nhấtSX3MIENXSMB chủ nhậtKQXSMNkết quả mở giải trực tuyếnGiờ vàng chốt số OnlineĐánh Đề Con Gìdò số miền namdò vé số hôm nayso mo so debach thủ lô đẹp nhất hôm naycầu đề hôm naykết quả xổ số kiến thiết toàn quốccau dep 88xsmb rong bach kimket qua xs 2023dự đoán xổ số hàng ngàyBạch thủ đề miền BắcSoi Cầu MB thần tàisoi cau vip 247soi cầu tốtsoi cầu miễn phísoi cau mb vipxsmb hom nayxs vietlottxsmn hôm naycầu lô đẹpthống kê lô kép xổ số miền Bắcquay thử xsmnxổ số thần tàiQuay thử XSMTxổ số chiều nayxo so mien nam hom nayweb đánh lô đề trực tuyến uy tínKQXS hôm nayxsmb ngày hôm nayXSMT chủ nhậtxổ số Power 6/55KQXS A trúng roycao thủ chốt sốbảng xổ số đặc biệtsoi cầu 247 vipsoi cầu wap 666Soi cầu miễn phí 888 VIPSoi Cau Chuan MBđộc thủ desố miền bắcthần tài cho sốKết quả xổ số thần tàiXem trực tiếp xổ sốXIN SỐ THẦN TÀI THỔ ĐỊACầu lô số đẹplô đẹp vip 24hsoi cầu miễn phí 888xổ số kiến thiết chiều nayXSMN thứ 7 hàng tuầnKết quả Xổ số Hồ Chí Minhnhà cái xổ số Việt NamXổ Số Đại PhátXổ số mới nhất Hôm Nayso xo mb hom nayxxmb88quay thu mbXo so Minh ChinhXS Minh Ngọc trực tiếp hôm nayXSMN 88XSTDxs than taixổ số UY TIN NHẤTxs vietlott 88SOI CẦU SIÊU CHUẨNSoiCauVietlô đẹp hôm nay vipket qua so xo hom naykqxsmb 30 ngàydự đoán xổ số 3 miềnSoi cầu 3 càng chuẩn xácbạch thủ lônuoi lo chuanbắt lô chuẩn theo ngàykq xo-solô 3 càngnuôi lô đề siêu vipcầu Lô Xiên XSMBđề về bao nhiêuSoi cầu x3xổ số kiến thiết ngày hôm nayquay thử xsmttruc tiep kết quả sxmntrực tiếp miền bắckết quả xổ số chấm vnbảng xs đặc biệt năm 2023soi cau xsmbxổ số hà nội hôm naysxmtxsmt hôm nayxs truc tiep mbketqua xo so onlinekqxs onlinexo số hôm nayXS3MTin xs hôm nayxsmn thu2XSMN hom nayxổ số miền bắc trực tiếp hôm naySO XOxsmbsxmn hôm nay188betlink188 xo sosoi cầu vip 88lô tô việtsoi lô việtXS247xs ba miềnchốt lô đẹp nhất hôm naychốt số xsmbCHƠI LÔ TÔsoi cau mn hom naychốt lô chuẩndu doan sxmtdự đoán xổ số onlinerồng bạch kim chốt 3 càng miễn phí hôm naythống kê lô gan miền bắcdàn đề lôCầu Kèo Đặc Biệtchốt cầu may mắnkết quả xổ số miền bắc hômSoi cầu vàng 777thẻ bài onlinedu doan mn 888soi cầu miền nam vipsoi cầu mt vipdàn de hôm nay7 cao thủ chốt sốsoi cau mien phi 7777 cao thủ chốt số nức tiếng3 càng miền bắcrồng bạch kim 777dàn de bất bạion newsddxsmn188betw88w88789bettf88sin88suvipsunwintf88five8812betsv88vn88Top 10 nhà cái uy tínsky88iwinlucky88nhacaisin88oxbetm88vn88w88789betiwinf8betrio66rio66lucky88oxbetvn88188bet789betMay-88five88one88sin88bk88xbetoxbetMU88188BETSV88RIO66ONBET88188betM88M88SV88Jun-68Jun-88one88iwinv9betw388OXBETw388w388onbetonbetonbetonbet88onbet88onbet88onbet88onbetonbetonbetonbetqh88mu88Nhà cái uy tínpog79vp777vp777vipbetvipbetuk88uk88typhu88typhu88tk88tk88sm66sm66me88me888live8live8livesm66me88win798livesm66me88win79pog79pog79vp777vp777uk88uk88tk88tk88luck8luck8kingbet86kingbet86k188k188hr99hr99123b8xbetvnvipbetsv66zbettaisunwin-vntyphu88vn138vwinvwinvi68ee881xbetrio66zbetvn138i9betvipfi88clubcf68onbet88ee88typhu88onbetonbetkhuyenmai12bet-moblie12betmoblietaimienphi247vi68clupcf68clupvipbeti9betqh88onb123onbefsoi cầunổ hũbắn cáđá gàđá gàgame bàicasinosoi cầuxóc đĩagame bàigiải mã giấc mơbầu cuaslot gamecasinonổ hủdàn đềBắn cácasinodàn đềnổ hũtài xỉuslot gamecasinobắn cáđá gàgame bàithể thaogame bàisoi cầukqsssoi cầucờ tướngbắn cágame bàixóc đĩaAG百家乐AG百家乐AG真人AG真人爱游戏华体会华体会im体育kok体育开云体育开云体育开云体育乐鱼体育乐鱼体育欧宝体育ob体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育开云体育开云体育棋牌棋牌沙巴体育买球平台新葡京娱乐开云体育mu88qh88

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *