薄型隔离电源解决方案的价值

面对不断缩小的空间限制和不断提高的鲁棒性要求，工业和汽车电源设计人员必须仔细选择最佳的电源设计拓扑，以满足其应用需求。隔离选择包括模块以及分立和集成解决方案;每个都有自己的权衡。模块是封装解决方案，具有共同的输入/输出要求，但它们的温度和隔离额定值有限。分立式解决方案是使用单个组件的定制设计，但它们需要大量的工程工作。集成解决方案在封装内使用变压器，以实现扁平解决方案，但它们的功率输出较低。

模块和分立解决方案使用变压器或电感器来转换电能。变压器是一个高大的组件，这会导致模块和分立解决方案具有很高的高度。图 1 显示了模块的 3D 视图和分立解决方案的自上而下视图。

图 1：隔离电源解决方案：左侧为模块，右侧为分立式电源解决方案

需要低板厚度的应用受到解决方案高度的限制。例如，电信机架使用开槽卡来添加或更换服务器。这些卡越薄，每个机架中可以容纳的服务器插槽就越多。电信和消费电子等行业推动薄型设计可以从薄型集成电源解决方案中受益。

薄型解决方案还具有机械优势。与其他印刷电路板 （PCB） 组件相比，变压器很高——就像住宅社区中间的高层建筑。这些高大的元件就像悬臂一样，容易受到PCB上的强烈物理扰动，就像地震中的高层建筑一样。悬臂振动模式会导致部件顶部的侧向应力，如图2所示。

图 2：具有变压器灵活性的分立式解决方案，以白色表示

侧向应力会导致变压器焊盘抬起或组件从PCB上脱焊。在恶劣的应用环境中，这可能是一个巨大的可靠性问题，将受到冲击和振动。例如，为交流电机供电的隔离驱动器在运行过程中可能会遇到与电机速度相关的振动。如果振动变得太剧烈，电机可以通过断开变压器与其功率级栅极驱动器的连接来导致自身故障。

即使振动最小，一次意外的撞击也可能使电机驱动器失效。想象一下，在工厂自动化中，撞击会导致电机故障，减慢或停止生产。或者对于电动汽车来说，撞到减速带太快可能会使电动机失效。薄型、薄型设计对于在振动和冲击环境中（如汽车电动机和工业自动化）中的电路寿命可靠性至关重要。

TI 的 UCC12051-Q1 是一款集成隔离式 DC/DC 转换器，采用变压器级封装技术，采用扁平 16 引脚小外形集成电路 （SOIC16-DW） 封装，可提供 500 mW 的隔离电源。该器件可在 -40°C 至 125°C 的扩展环境温度下工作，并具有 5kV 增强隔离功能。

薄板设计允许更小、更密集的系统，并且对振动和扰动的机械鲁棒性更强。与模块和集成解决方案相比，UCC12051-Q1 可为更薄的电路板设计提供薄型电源。医疗和消费行业可以从薄型系统中受益，电信和工业行业可以从更高的可靠性和功率密度中受益。

审核编辑 黄昊宇