Vicor为电源应用傻瓜化放了两大招

作者: 技术中心  发布:2020-01-30

  当今电源设计需要产品尺寸更小、并用更短的时间完成设计。为此,模块电源厂商近日发布了四款基于VIA封装的DCM(DC-DC转换器模块)和PFM(支持功率因数校正的隔离式AC-DC转换器),并更新了其网上电源系统设计工具(

  端午小长假前夕,Vicor全球营销总监Robert DeRobertis来到上海,向“电子产品世界”介绍了这两大鲜招。

  DCM/PFM是Vicor的重要产品家族,有两大产品线:大约两年前推出了ChiP,顾名思义,其外形像一颗大芯片(如图1上)。在此基础之上,近日推出基于四款基于VIA封装的DCM/PFM,面向军方市场(如图1下)。相比ChiP,VIA增加了滤波、控制接口、散热等功能,易于使用,有望替代老式电源模块。

  VIA的特点是很好解决了散热、滤波、EMI等设计问题。网络模块 安装另悉,Vicor今后推的相关产品主要以VIA为主。ChiP主要解决了功率转换;而VIA还有热处理、控制接口和EMI滤波等,所以更加紧致和系统化。这对客户来讲非常傻瓜化,因为当控制接口电路等都不用外接,只需输入端、输出端各一连,系统就可以工作了。

  表1:DCM家族。橙红色是新近发布的四款VIA DCM,绿色为已经推出的。

  其中,新的两个28V产品与国防应用有关。虽然它们外形看起来很简单,但是性能强大,特别适合在电源方面没有很多人手的情况下,例如主要力量是做软件或系统的单位,过去主要靠外购电源产品。

  深挖一下,VIA体积比ChiP大很多,为何VIA还要加散热片?而ChiP却没有散热片?因为不同客户的电源设计能力是不同的,有的客户有非常强的散热设计水平,可以用ChiP自己做双面散热,再整合在系统中,以节省体积。

  VIA之所以尺寸大,主要考量是散热,以及在VIA内部集成了输入输出滤波器,简化了系统设计。

  VIA是Vicor业务的新亮点,预计2016年底还会出炉一批。为何VIA推出速度很快?答案是VIA基于ChiP。ChiP是从无到有,已经有很多款(如表2)。VIA的外壳尺寸是固定的,只要把不同型号的ChiP贴装在里面,再根据控制接口的不同,把设计改动一下即可。

  ChiP过去两年产品系列较为齐全(如表2)。VIA是在ChiP基础上发展起来的。方法是把ChiP的管脚去掉,用表面贴的工艺贴装到输入输出滤波板上。

  ChiP DCM出来得早,而且品种更多。VIA不会涵盖所有的DCM,主要看应用习惯。在设计上若想花一定时间精细设计,可以用ChiP;如果想省事,推荐用VIA。VIA是去年发布的,工厂生产改造后,成熟的产品今年才开始推出。

  这要看客户的习惯。例如一些产业习惯用砖式模块(例如传统行业),有的产业喜欢DCM,有的偏爱芯片。

  过去Vicor专做砖式模块,VIA也可以看做新一代模块。Vicor的想法是DCM可以代替一部分砖式模块。因为毕竟有人不喜欢用砖式模块,但希望方便、散热性好。VIA可谓傻瓜式的。

  当然,也有竞争对手在买Vicor的DCM/PFM,做成传统砖式模块。可见DCM比模块薄很多。

  Vicor的电源系统设计(PSD)工具是一款可快速生成电源系统的网络化工具,比传统方法的速度快 75%。电源系统设计工具是电源组件设计方法的具体表现。

  PSD可以帮助设计人员从中选择合适的电源方案。Vicor曾举办了一次90秒设计挑战,可见其方便易用。通常有两种情况用PSD,一种是你知道产品型号和清楚产品特性,第二种是你只有设计概念,你输入一个关键部件,会生成一个系统,并给出一系列产品供你选型。

  可见,设计工程师将其设计规范输入该工具,该工具就会根据主要系数提供所推荐的设计,包括5部分:系统效率,电源占位面积,成本,组件数量,推荐的最适合选项。

  很多竞争对手/芯片厂商也有网上选型工具,由于Vicor的产品是从AC电源输入到负载点(POL)的完整系统覆盖,因此PSD提供了一个系统设计环境,超越了竞争对手的点对点的局部电源设计。

  例如,该工具能通过筛选数据表并针对整体系统性能执行数百次计算来节省时间,能将成千上万个数据点结合在一起,并能在几秒钟之内绘制出所推荐电源系统的方框图,而且所推荐电源系统围绕前述的 5 个重要参数进行了优化。此外,它还可提供系统扩展示意图,并给出材料清单。

  相比专业电源设计,PSD设计出来的结果不一定是最优的方案,因为一个好的电源设计,需要考虑价格、体积、效率等,例如采用PSD设计出来的效率可到70%、80%,甚至90%以上,即可以很快出一个大概齐的设计。

  但是对那些没有太多的资源,很着急、需要很快做出样机给客户的情况,PSD的效率非常高,而且这不是粗糙的设计。相比专业电源设计,用PSD方案的优化空间在哪里?也许现实中的客户的模块板中的电路非常复杂,包括磁性元件等,而PSD更多的是基本功能的仿真,非常详细的运放、嵌入式等参数很难提供。因此,PSD只是从系统设计角度,看看这个方案的效率、散热等,但这很关键直接决定了系统的成败。

  为了帮助AC电源系统设计,Vicor还可以借给大家硬件开发板(如下图)。

  如今电源效率越来越高,来自多方面技术的提高。一方面是材料,例如磁性/磁铁材料的创新;另GaN可以做到更高的开关频率更高的效率,被认为是下一代取代Si的材料。另一方面是拓扑结构上创新,例如Vicor近十年在拓扑结构上做了很多工作,采用独特的软开关拓扑。散热方式和封装是重要的发展方向,将不同的拓扑结构放入到同一种封装就形成了现在大家所看到的ChiP和VIA封装专利等。

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