Gibt es einen Grund, smps-Regler über Module zu verwenden?

Sie haben zwei Hauptoptionen: Linearregler oder Schaltregler.

Linearregler sind großartig, wenn Sie von einer niedrigen Spannung zur anderen wechseln, mit wenig Dropout und wenig Strom ziehen. Selbst bei niedrigen Spannungen mit hohem Strom sind sie meistens in Ordnung. Sie eignen sich hervorragend nach einem Umschalter, um das Schaltrauschen zu isolieren und für Sie herauszufiltern (sie haben normalerweise eine hohe Unterdrückungsrate). Probleme treten auf, wenn Sie viel Strom bei hohen Ausfallraten wünschen. Ein kürzlich von mir entworfenes Gerät. Ich stellte fest, dass die Verwendung eines Linearreglers für meine gewünschte Last von 500 mA und einen Eingang von 14,4 V und einen Ausgang von 5 V bedeuten würde, dass das Gerät etwa ~ 3,5 W Leistung verbraucht. Das ist schrecklich.

Kommen wir nun zu den Schaltreglern. Kurz gesagt, sie sind viel effizienter. Effizienter bedeutet weniger Energie, die als Wärme durch die Komponenten verschwendet wird. Der Nachteil ist, dass sie schwieriger zu entwerfen und zu layouten sind und potenziell viel Rauschen in Ihre Schaltung einbringen können. Die Dinge werden jedoch besser, und wir haben mehr Tools und Designs kostenlos zur Verfügung, die wir per Drag-and-Drop in unsere Schaltplan-Editoren ziehen können.

Nun, aus Kostengründen sind Linearregler ein IC mit vielleicht zwei - vier unterstützenden Bypass-Kappen und Umschalter können aus etwa vier bis acht Komponenten bestehen, vielleicht mehr. Sie müssen sie alle beschaffen usw. usw. Dies ist ein großartiger Fall für den Kauf eines Leistungsmoduls / SIP-Moduls wie den von Ihnen erwähnten.

Die Leistungsmodule, die Sie sehen, sind alle Schaltregler. Es gäbe keine Möglichkeit, die Energieeffizienz der Module bereitzustellen, ohne Umschalter zu sein. Auch hier gibt es zwei Kategorien: Switcher im Chipgehäuse, sagen wir, und Switcher im PCB-Gehäuse. Dies sind meine Bedingungen, keine Branchenbedingungen.

Die Umschalter im Chipgehäuse sind vollständige DC/DC-Wandler, die in einem einzigen IC untergebracht sind. Sie stellen Ihre typische Umgehungskapazität am Eingang / Ausgang bereit, und in einigen Fällen können Sie einen Widerstand zum Anpassen der Ausgangsleistung bereitstellen, möglicherweise einige andere kleine grundlegende diskrete Elemente (Widerstände und Kondensatoren) und voila, Sie haben Gleichstrom effizient umgewandelt. Die Dinge sind großartig! Die Hauptnachteile sind Kosten und Layout. Viele der Module können weit über 9 bis 11 US-Dollar pro Modul kosten. Außerdem kann das Layout etwas wackelig sein. Viele dieser Module sind SMT mit Land-Grid-Array-Footprints oder kundenspezifischen QFN-Footprints mit großen Pads darunter. Es ist nicht unüberwindbar, mit ihnen zu arbeiten, aber es ist ein Schritt nach oben im Footprint-Design gegenüber Ihren grundlegenden bleihaltigen Verpackungen.

Die Umschalter in PCB-Gehäuse funktionieren nach dem gleichen Prinzip (gebündelte Lösungen), aber normalerweise sind sie buchstäblich auf einer PCB aufgebaut und Sie können die einzelnen Komponenten usw. sehen. Manchmal sind sie in winzigen Gehäusen vergossen. In jedem Fall handelt es sich um Schaltregler, die aus diskreten Bausteinen bestehen und nicht alle in einem einzigen IC untergebracht sind. Sie können sie auf der Rohplatine mit Kronenanschlüssen erhalten, oder im Fall der Murata OKI-Leistungsmodule haben sie sie im SIP-Format, um die klassischen 780X-Regler direkt zu ersetzen. Die Preise hier sind normalerweise besser als die Umschalter mit Chips und manchmal, wenn Sie Glück haben, benötigen sie keine Hilfskondensatoren oder ähnliches ... es ist buchstäblich nur Plug-and-Play.

Alles in allem sind Switcher-Module schön. Sie bieten Ihnen eine hohe Effizienz im Gegenzug zu höheren Kosten. Die Wahl, die Sie treffen, wird höchstwahrscheinlich von den Kosten und der Größe abhängen. Ich habe mich zum Beispiel für den TPS84250 in einem Design entschieden. 5-V-/3-A-Ausgang von bis zu 50-V-Eingang in etwa 200 mm² Platinenfläche (einschließlich diskreter Bauteile) zu etwa 14 $ Gesamtkosten. Für mich lohnt es sich, die hohe Effizienz zu haben, aber auch eine einfachere Stückliste und ein einfacheres Platinenlayout zu haben. Die Murata OKI-Leistungsmodule sind nett, aber im Vergleich zum TPS84250 müsste ich viel Arbeit leisten, um eines in mein Gerät einzubauen ... weshalb ich mich für das TI-Teil entschieden habe, weil es nur ein IC auf meiner Platine ist ... es ist kein ganzes SIP-Modul, das ich da reinstopfen muss und mich um Vibrationen und Ermüdung an den Pins usw. kümmern muss.

Sie haben Recht, dass die Volumenkosten in die Gleichung einfließen, und für einige Anwendungen kann die Kontrolle über den FET für höhere Ströme und die Schaltfrequenz ins Spiel kommen. Es gibt Ihnen auch einige weitere Optionen für die Auswahl und Platzierung von Komponenten, die für Anwendungen mit begrenztem Platz wichtig sein können.

Dieses SIP-Modul ist natürlich viel einfacher von Hand zu löten als das SMT-Teil, wäre aber schwieriger für die automatisierte Montage auf einer Bestückungsmaschine. Auch in großen Stückzahlen kosten die Induktivitäten und andere passive Komponenten Cent, so dass es insgesamt in der Regel billiger ist, Schaltregler anstelle von Modulen zu verwenden.

Aber an den Modulen ist nichts auszusetzen, sie machen in der Regel in Mengen < 100 Typen Sinn, wenn Sie eines finden, das andere Anforderungen erfüllt, und ich bin je nach Projekt häufig beide Wege gegangen.