Gibt es einen Grund, SMPS-Regler über Modulen zu verwenden?

Ich stelle gerade fest, dass TI sowohl Schaltmodule als auch Regler hat. Zum Beispiel haben sie den LMZ12001, der wesentlich einfacher zu bedienen wäre als der Regler TPS62150 .

Elektor hatte kürzlich ein Projekt rund um den TPS62150-Regler und einer der Kommentare auf seiner Website war ein Leser, der vorschlug, nur einen Murata OKI-Teil zu verwenden . Zum einen günstiger.

Gibt es einen guten Grund, das Reglerteil über dem Modul in Anwendungen zu verwenden? Vielleicht in großem Umfang, da die Kosten niedriger sein könnten, aber für den durchschnittlichen Ingenieur (dh mich) kann ich mir keinen Grund vorstellen, den Weg "easy-as-a-7805" nicht zu gehen.

Sie haben zwei Hauptoptionen: Linearregler oder Schalterregler.

Linearregler sind großartig, wenn Sie von einer Niederspannung zur nächsten wechseln, wenig ausfallen 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 Schaltgeräusch zu isolieren und für Sie herauszufiltern (normalerweise haben sie ein hohes Ablehnungsverhältnis). Probleme treten auf, wenn Sie viel Strom bei hohen Abbrecherquoten benötigen. Ein kürzlich von mir entworfenes Gerät. Ich fand heraus, dass die Verwendung eines Linearreglers bedeuten würde, dass bei einer gewünschten Last von 500 mA und einem Eingang von 14,4 V und einem Ausgang von 5 V das Gerät etwa 3,5 W Leistung verbraucht. Das ist furchtbar.

Nun kommen wir zum Umschalten der Regler. Kurz gesagt, sie sind viel effizienter. Effizienter bedeutet weniger Energieverschwendung als Wärme durch die Komponenten. Der Nachteil ist, dass sie schwieriger zu entwerfen und zu gestalten sind und möglicherweise viel Rauschen in Ihre Schaltung einbringen können. Die Dinge werden jedoch besser und wir haben mehr kostenlose Tools und Designs zur Verfügung, die wir so ziemlich per Drag & Drop in unsere Schaltplan-Editoren einbinden können.

Kostenmäßig sind Linearregler ein IC mit vielleicht zwei - vier unterstützenden Bypasskappen, und die Umschalter können bis zu vier bis acht Komponenten umfassen, vielleicht mehr. Sie müssen sie alle beschaffen, usw. usw. Dies ist ein guter Fall für den Kauf eines Leistungsmoduls / SIP-Moduls wie das von Ihnen erwähnte.

Die Leistungsmodule, die Sie sehen, sind alle Schaltregler. Es gibt keine Möglichkeit, die Energieeffizienz der Module zu erreichen, ohne Schalter zu sein. Auch hier gibt es zwei Kategorien: Switches mit Chip-Paket und Switchers mit PCB-Paket. Dies sind meine Begriffe, keine Branchenbegriffe.

Die Chip-gepackten Umschalter sind vollständige DC / DC-Wandler, die in einem einzelnen IC verpackt sind. Sie geben Ihre typische Umgehungskapazität am Eingang / Ausgang an, und in einigen Fällen stellen Sie möglicherweise einen Widerstand zum Einstellen der Ausgangsleistung bereit, möglicherweise einige andere kleine grundlegende Diskrete (Widerstände und Kondensatoren), und 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-Module mit Land-Grid-Array-Footprints oder benutzerdefinierte QFN-Footprints mit großen Pads darunter. Es ist nicht unüberwindbar, mit ihnen zu arbeiten. Aber es ist ein Schritt in Richtung Footprint-Design von Ihren grundlegenden bleihaltigen Paketen.

Die in PCB verpackten Switches arbeiten nach demselben Prinzip (gebündelte Lösungen), aber normalerweise sind sie buchstäblich auf einer PCB aufgebaut, und Sie können die einzelnen Komponenten usw. sehen. Manchmal werden sie in winzige Gehäuse eingetopft. In beiden Fällen handelt es sich um Schaltregler, die aus Diskreten aufgebaut sind und nicht alle in einem einzigen IC zusammengefasst sind. Sie können sie mit Castellated-Anschlüssen auf die Rohplatine bringen, oder bei den Murata OKI-Leistungsmodulen haben sie sie in einem SIP-Format, um die klassischen 780X-Regler direkt zu ersetzen. Die Preise hier sind normalerweise besser als bei den Chip-Switches. Wenn Sie Glück haben, benötigen sie manchmal keine Hilfskondensatoren oder ähnliches. Es ist buchstäblich nur Plug-and-Play.

Alles in allem sind Switcher-Module nett. Sie bieten Ihnen eine hohe Effizienz im Gegenzug zu höheren Kosten. Die Wahl, die Sie treffen, hängt höchstwahrscheinlich von Kosten und Größe ab. Ich habe mich zum Beispiel dafür entschieden, den TPS84250 in einem Design zu verwenden. 5V / 3A-Ausgang von bis zu 50V-Eingang bei einem Platz auf der Platine von etwa 200 mm ^ 2 (einschließlich Diskreten) zu Gesamtkosten von ca. 14 USD. Für mich lohnt es sich, die hohe Effizienz zu haben, aber auch eine einfachere Stückliste und ein einfacheres Board-Layout zu haben. Die Murata OKI-Leistungsmodule sind nett, aber im Vergleich zum TPS84250 müsste ich viel arbeiten, um eines in mein Gerät einzubauen. Deshalb habe ich mich für den TI-Teil entschieden, weil es nur ein IC auf meinem Board ist ... es ist nicht ein ganzes SIP-Modul, das ich dort einklemmen und mir Sorgen über Vibrationen und Ermüdung der Stifte usw. machen muss.

Sie haben Recht, dass die Volumenkosten ins Spiel kommen, und bei einigen Anwendungen kann die Kontrolle über den FET für höhere Ströme und die Schaltfrequenz ins Spiel kommen. Außerdem erhalten Sie einige weitere Optionen für die Auswahl und Platzierung von Komponenten, die für Anwendungen mit beengten Platzverhältnissen wichtig sein können.

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

Aber an den Modulen ist nichts auszusetzen. Sie sind in Mengen von <100 sinnvoll, wenn Sie eines finden, das andere Anforderungen erfüllt, und ich bin je nach Projekt häufig beide Wege gegangen.