選擇薄型隔離電源解決方案的價值

面對不斷縮小的空間限制和更高的穩(wěn)健性要求，工業(yè)和汽車電源設(shè)計人員必須謹(jǐn)慎選擇最佳電源設(shè)計拓?fù)湟詽M足其應(yīng)用需求。隔離選擇包括模塊以及分立和集成解決方案；每個都有自己的權(quán)衡。模塊是具有常見輸入/輸出要求的封裝解決方案，但它們的溫度和隔離等級有限。分立解決方案是使用單個組件的定制設(shè)計，但它們需要大量的工程工作。集成解決方案使用封裝內(nèi)的變壓器來實現(xiàn)更薄的解決方案，但它們的功率輸出較低。

模塊和分立解決方案使用變壓器或電感器來轉(zhuǎn)換電能。變壓器是一個很高的組件，這會導(dǎo)致模塊和分立解決方案具有顯著的高度。圖 1 顯示了模塊的 3D 視圖和分立解決方案的俯視圖。

圖 1：隔離電源解決方案：左側(cè)為模塊，右側(cè)為分立式

需要低板厚的應(yīng)用受到解決方案高度的限制。例如，電信機(jī)架使用插槽卡來添加或更換服務(wù)器。這些卡越薄，每個機(jī)架中可容納的服務(wù)器插槽就越多。推動低調(diào)設(shè)計的電信和消費電子等行業(yè)可以從薄型集成電源解決方案中受益。

薄型解決方案也具有機(jī)械優(yōu)勢。與其他印刷電路板 (PCB) 組件相比，變壓器很高——就像住宅社區(qū)中間的高層建筑。這些高大的組件就像懸臂梁一樣，容易受到 PCB 上強(qiáng)烈物理擾動的影響，就像地震中的高層建筑一樣。懸臂振動模式會導(dǎo)致組件頂部的橫向應(yīng)力，如圖 2 所示。

圖 2：具有變壓器靈活性的分立式解決方案，以白色表示

橫向應(yīng)力會導(dǎo)致變壓器焊盤抬起或組件從 PCB 上脫焊。在會經(jīng)歷沖擊和振動的惡劣應(yīng)用環(huán)境中，這可能是一個巨大的可靠性問題。例如，為交流電機(jī)供電的隔離驅(qū)動器在運行期間可能會遇到與電機(jī)速度相關(guān)的振動。如果振動過于劇烈，電機(jī)可能會通過將變壓器與其功率級柵極驅(qū)動器斷開連接而導(dǎo)致自身故障。

即使振動很小，一個意外的沖擊也可能使電機(jī)驅(qū)動器失效。想象一下，在工廠自動化中，撞擊會導(dǎo)致電機(jī)故障、減慢或停止生產(chǎn)?；蛘邔τ陔妱悠嚕^快地減速可能會導(dǎo)致電動機(jī)失靈。在有振動和沖擊的環(huán)境（例如汽車電動機(jī)和工業(yè)自動化）中，薄型、薄型設(shè)計對于電路壽命可靠性至關(guān)重要。

TI 的 UCC12051-Q1 是一款集成隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，它利用變壓器封裝技術(shù)，在薄型 16 引腳小外形集成電路 (SOIC16-DW) 封裝中提供 500 mW 的隔離功率。該器件可在 -40°C 至 125°C 的擴(kuò)展環(huán)境溫度下運行，并具有 5-kV 增強(qiáng)型隔離。

薄板設(shè)計允許更小、更密集的系統(tǒng)，并且對振動和擾動具有更強(qiáng)的機(jī)械穩(wěn)定性。與模塊和集成解決方案相比，UCC12051-Q1 可為更薄的電路板設(shè)計提供低剖面功率。醫(yī)療和消費行業(yè)可以從低剖面系統(tǒng)中受益，電信和工業(yè)行業(yè)可以從更高的可靠性和功率密度中受益。