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Es gibt viele Gründe, die für eine kompakte Stromversorgung sprechen.
Vielleicht möchten Sie die Systemgröße insgesamt verkleinern oder die Platine an einer anderen Stelle durch zusätzliche Funktionen erweitern, ohne dass die Platine vergrößert werden muss.
Heute werden wir darüber sprechen, wie DC-DC-Stromversorgungsmodule Stromversorgungen verkleinern und Platz auf der Platine einsparen können, ohne das thermische Verhalten zu beeinträchtigen.
Betrachten wir zunächst einen diskreten 12-A-Abwärtswandler und vergleichen wir ihn mit einem integrierten Induktormodul mit gleichwertigen Parametern.
Die Gesamtstücklistengröße des Abwärtswandlers, einschließlich der diskreten Induktor- Eingangs- und -Ausgangskondensatoren und der Widerstände zur Einstellung der Ausgangsspannung, nimmt eine Fläche von 184 Quadratmillimetern ein.
Dies entspricht einer Leistungsdichte von 31 A pro Kubikzentimeter.
Zum Vergleich sehen wir auf der rechten Seite denselben Regler, der jedoch in ein integriertes Induktormodul eingebaut ist.
Das Modul nimmt nur 77 Quadratmillimeter ein und erhöht die Leistungsdichte auf 87 A pro Kubikzentimeter.
Ich denke wir sind uns einig, dass die bessere Integration von Stromversorgungsmodulen zu erheblichen Platzeinsparungen führen kann.
Aber geht dies auf Kosten des thermischen Verhaltens?
Die Antwort lautet „Nein“.
Aber wie ist das möglich?
Der Hauptgrund dafür ist, dass sich die Gehäusetechnologien im Laufe der Zeit weiterentwickelt haben.
Bei Verwendung derselben Bausteine aus einem früheren Vergleich weist die Modullösung einen geringeren Wärmewiderstand zwischen der Sperrschicht und der Umgebung auf. Dies ist ein Maß dafür, wie einfach die Wärme innerhalb des Moduls an die Umgebung abgegeben werden kann.
Außerdem gibt es keine Bonddrähte.
Darüber hinaus wurde das Routing in vielen unserer neuesten Module optimiert, um Verluste durch parasitären Widerstand und Induktion weiter zu reduzieren.
Die Module verwenden spezielle Leiterrahmen, die diese Routing- Optimierung ermöglichen und vor allem die Wärme vom Modul zur Platine ableiten.
Der direkt integrierte Induktor und ein thermisch gut ausgelegtes Modulgehäuse sorgen für einen hohen Wirkungsgrad und einen robusten Betrieb der Module.
Lassen Sie uns nun die Theorie in die Praxis umsetzen.
Dazu werden wir uns das thermische Verhalten eines Moduls auf einer Platine, in diesem Fall einer Baustein- Evaluierungsplatine, genauer ansehen.
Am Beispiel des TPSM82866 6 A-Abwärtsmoduls zeige ich Ihnen, wie Sie ein Baustein-EVM als Konzept verwenden, um eine beeindruckend kompakte Lösung und hervorragende thermische Leistung zu erzielen.
Vor dem Bau der ersten Platinen werden Simulationen auf Grundlage der JEDEC-Standards durchgeführt.
Anschließend wird eine zweite Simulation auf Grundlage der realen Parameter der Evaluierungsplatine durchgeführt, die wir auch im EVM-Benutzerhandbuch zur Verfügung stellen.
Sobald die Simulationsergebnisse gut aussehen, werden die Platinen gefertigt und die echte Hardware weiter getestet.
Die Verwendung von IR-Kameras in einem thermischen Strom ermöglicht es uns, die Platine unter vielen verschiedenen Bedingungen zu testen.
Alle thermischen Eigenschaften eines Bausteins vollständig zu verstehen, ist beim Entwurf einer robusten Stromversorgung von wesentlicher Bedeutung.
Hier kommt die Kurve für den sicheren Betriebsbereich (SOA) ins Spiel.
Die Ergebnisse all dieser umfangreichen Tests mit dem EVM spiegeln sich in diesen SOA-Kurven wider. Sie ermöglichen es den Ingenieuren, die Betriebsbedingungen des Modells auf einfache Weise zu verstehen und die Designoptimierung zu vereinfachen.
Zunächst haben wir uns mit der Theorie beschäftigt, wie Stromversorgungsmodule eine geringere Größe und hervorragende thermische Leistung bieten können.
Anschließend haben wir die Designkonzepte mit dem EVM vorgestellt und die Leistung mithilfe der SOA-Kurve im Datenblatt vollständig analysiert.
Dank der sorgfältigen Arbeit unserer Entwickler von Stromversorgungsmodulen sind wir in der Lage, ein Produkt mit höherer Dichte und größerer Zuverlässigkeit zu bieten.
Wenn Sie in dieser Schulung eines gelernt haben, dann hoffentlich das: Stromversorgungsmodule können die gewünschte hohe Leistungsdichte mit hervorragendem thermischen Verhalten bieten – all das mit einem geringeren Designaufwand als bei diskreten Lösungen.
Besuchen Sie ti.com/powermodules, um Ihr nächstes Stromversorgungsmodul zu finden.
Danke für Ihr Interesse.