Есть ли причина использовать smps-регуляторы вместо модулей?

У вас есть два основных варианта: линейные регуляторы или импульсные регуляторы.

Линейные стабилизаторы отлично подходят, если вы переходите от одного низкого напряжения к другому, с небольшим падением напряжения и небольшим током. Даже при низком напряжении с высоким током они в основном в порядке. Они отлично подходят после переключателя, чтобы изолировать шум переключения и отфильтровать его для вас (обычно они имеют высокий коэффициент подавления). Проблемы возникают, когда вам нужен большой ток при высокой частоте отсева. Недавнее устройство, которое я проектировал. Я понял, что использование линейного регулятора будет означать, что для моей желаемой нагрузки 500 мА, входного напряжения 14,4 В и выходного напряжения 5 В устройство будет рассеивать около ~ 3,5 Вт мощности. Это ужасно.

Теперь перейдем к переключению регуляторов. Короче говоря, они намного эффективнее. Более эффективный означает, что меньше энергии теряется в виде тепла, проходящего через компоненты. Недостатком является то, что их сложнее проектировать, сложнее компоновать, и они потенциально могут внести много шума в вашу схему. Тем не менее, ситуация улучшается, и у нас есть больше инструментов и проектов, доступных нам бесплатно, которые мы можем в значительной степени перетаскивать в наши редакторы схем.

Теперь, с точки зрения стоимости, линейные регуляторы представляют собой одну ИС с двумя-четырьмя поддерживающими шунтирующими крышками, а переключатели могут состоять из четырех-восьми компонентов, а может и больше. Вы должны найти их все и т. Д. И т. Д. Это отличный случай для покупки модуля питания / SIP-модуля, подобных тем, которые вы упомянули.

Все силовые модули, которые вы видите, являются импульсными стабилизаторами. Невозможно было бы обеспечить энергоэффективность модулей, не будучи коммутаторами. Опять же, здесь есть две категории: коммутаторы на микросхемах, скажем, и коммутаторы на печатной плате. Это мои условия, а не отраслевые.

Переключатели на микросхемах представляют собой полные преобразователи постоянного тока в постоянный, упакованные в одну ИС. Вы предоставляете свою типичную шунтирующую емкость на входе/выходе, а в некоторых случаях вы можете предоставить резистор для регулировки выходной мощности, возможно, некоторые другие небольшие базовые дискретные элементы (резисторы и конденсаторы) и вуаля, вы эффективно преобразовали мощность постоянного тока. Все отлично! Главные минусы — стоимость и планировка. Многие модули могут стоить значительно выше 9-11 долларов за модуль. Кроме того, макет может иметь тенденцию быть немного шатким. Многие из этих модулей представляют собой SMT с посадочными местами массива наземной сетки или пользовательские посадочные места QFN с большими контактными площадками под ними. Они не являются непреодолимыми для работы... но это шаг вперед в дизайне посадочного места по сравнению с вашими базовыми освинцованными корпусами.

Коммутаторы на печатной плате работают по тому же принципу (пакетные решения), но обычно они буквально построены на печатной плате, и вы можете видеть отдельные компоненты и т. д. Иногда они будут заключены в крошечные корпуса. В любом случае, это импульсные регуляторы, построенные на дискретных элементах, а не собранные в одной ИС. Вы можете получить их на необработанной печатной плате с зубчатыми соединениями или, в случае силовых модулей Murata OKI, они имеют формат SIP, чтобы напрямую заменить классические регуляторы 780X. Цены здесь, как правило, лучше, чем у коммутаторов с микросхемами, а иногда, если вам повезет, они не требуют вспомогательных конденсаторов или чего-то еще ... это буквально просто подключи и работай.

В целом, модули коммутатора хороши. Они дают вам высокую эффективность в обмен на более высокую стоимость. Ваш выбор, скорее всего, будет зависеть от стоимости и размера. Я, например, решил использовать TPS84250 в проекте. Выход 5 В / 3 А от входа до 50 В на плате площадью около 200 мм ^ 2 (включая дискретные) при общей стоимости около $ 14. Для меня важно иметь высокую эффективность, а также иметь более простую спецификацию и более простую компоновку платы. Модули питания Murata OKI хороши, но по сравнению с TPS84250 мне пришлось бы проделать большую работу, чтобы установить один из них в мое устройство... вот почему я выбрал часть TI, потому что это просто микросхема на моей плате. ... это же не целый SIP модуль мне надо туда впихнуть и переживать по поводу вибраций и усталости на пинах и т.д.

Вы правы в том, что в уравнение входят объемные затраты, и для некоторых приложений контроль над полевым транзистором для более высоких токов и частоты переключения может сыграть роль. Это также дает вам несколько дополнительных опций для выбора и размещения компонентов, которые могут быть важны для приложений с ограниченным пространством.

Этот SIP-модуль, конечно, гораздо проще паять вручную, чем SMT-часть, но его сложнее автоматизировать на машине для захвата и размещения. Кроме того, в больших объемах катушки индуктивности и другие пассивные компоненты стоят центов, поэтому в целом по объему обычно дешевле использовать переключающие контроллеры, а не модули.

Но в модулях нет ничего плохого, они, как правило, имеют смысл в количествах < 100 типов, если вы можете найти тот, который соответствует другим требованиям, и я обычно шел по обоим путям в зависимости от проекта.