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微功率电源金升阳R2代产品技术解读

2013-11-13 10:22
路过的码农
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  随着当今电子技术的不断发展,电子系统产品从仅仅追求低价格、小体积、高性能逐步进化到高效节能、高可靠性、高性价比、良好的交期保证等综合指标,仅仅拥有产品的技术研发能力已经不能满足市场需求,还需具有技术创新能力、可靠性体系工程、生产规模和高工艺水平制造平台。而电源作为电子系统中的心脏器件,如果“心脏”停止跳动,可能导致其供电的系统崩溃甚至会因为失效扩散致使整个系统崩溃,因此电源除了上述电子系统产品的共性要求外,还需增加极低的不良率和失效效果不扩散两个要求。

  1、定压电源失效的真正原因

  用到RS485和CAN通信以及运放的地方必然会用到这样一类电源模块:1-2W固定电压输入的电源模块,此类电源模块大多采用成熟的推挽(Royer)电路实现,具有电路拓扑简单成熟、可生产性强的特点,因此部分家庭作坊式企业在制作此类电源模块,并以极低的价格出售。这样的电源模块看起来采购成本非常低廉,但是单一产品的价格已经不能表征产品真正的成本,低可靠性的产品容易出现损坏,派遣工程师去现场处理的费用成本以及客户的信任危机成本将远远超过电源模块使用者的预期。因此,极低的不良率是很多高端客户潜在且必要的需求。

  另一方面,目前常见的1-2W定压电源模块应用现场往往会出现轻负载效率低下、输出容性负载接的过大或者是偶发性的输出短路而导致产品的失效,更糟糕的是其失效模式却大多是输入端开关管被击穿所导致的输入短路,电源模块的输入端口短路将导致整个系统的前级电源的电压被拉低,从而导致整个系统崩溃,更严重的是如果前级电源的供电能力很强,过流保护点过大的话定压产品的失效往往导致整个PCB板烧毁乃至于引发火灾等严重问题,所以Royer电路的固有缺陷越来越无法适应现在系统对高可靠性的要求。

  那么解决轻负载效率低下、输出容性负载过大和输出短路的失效扩散的方法到底在哪里呢?

  2、谁说鱼和熊掌不可以兼得?

  如何既能保持高效转换又能实现输出短路保护以及提高电源模块的长期可靠性成为了1-2W定压电源模块的行业难题。

  金升阳,作为微功率模块电源领域领导企业,其在微功率电源技术上的研究一直处于国际领先地位。尽管是已经是行业翘楚,但金升阳在产品开发上同样遇到了上述的行业难题。为了彻底解决1-2W的定压电源模块的这些固有问题,金升阳投入了大量的研发人力,创造性的提出了六大专利技术,从根本上解决了Royer电路存在的无输出短路保护、轻负载条件下效率低、长期空载易失效、容性负载能力差、高低温特性不佳、隔离电容偏大等固有的技术难题,同时,我们R2代产品是国内唯一经过系统可靠性工程改造的定压产品,采取了DFMEA和PFMEA措施,从失效机理层面、器件层面、制造工艺层面到客户应用层面的全面可靠性改进与提升,并从元器件特性优化、PCB布板优化、生产工艺改进、质量管控等方面投入大量人力物力,全面提升产品性能及质量。产品的理论失效率从第一代电源模块300ppm的不良率降低到现在R2代产品的30ppm,大大降低了客户的使用成本,提高客户系统的可靠性。目前,金升阳定电压R2代电源模块产品是全球唯一的同时具有长期输出短路保护、全负载范围高效率、优良的EMI特性、低纹波噪声、优异的高低温特性的产品,金升阳将全球的定电压产品的技术水平提升到了一个全新的境界。

  3、9大核心卖点奠定绝对优势

  通过一系列系统的可靠性工程改造,金升阳定压R2代产品的整体性能相对于上一代产品的有了很大的提升,这里以金升阳的三代产品B0505LS-1WR2、B0505LS-1WR、B0505LS-1W为例展开对比,具体见表1:

  表1  定压R2代产品与一代产品的优势对比

  

  从表1可直观看出,金升阳的R2代产品不但实现了长期短路保护,在各关键性能上都有突破性的提升。

  1)高效

  在目前采用常规的Royer电路实现的电源模块产品,在轻负载条件下转换效率极低。但是在电源模块的实际应用中,如果电源模块长期工作于轻负载条件下,由于转换效率低而有可能导致电源模块产品的失效,更为严重的是造成整个系统的崩溃。金升阳的R2代产品,在原有一代产品的基础上进行创新性的升级改良,产品效率得到极大地提高,特别是在轻负载条件下,其R2代产品的转换效率更是达到原来产品的2倍,以金升阳的第一代B0505LS-1W、B0505LS-1WR和R2代电源模块B0505LS-1WR2代产品为例,图1为其产品效率曲线对比图:

图1  R2代产品效率对比曲线图

  从上图中可看出,在满载条件下,R2代产品的转换效率比原来产品提升近10%左右,但在轻负载(5%Load)条件下,其效率从原来的22%提升到了40%左右,更加有效的保证产品在系统中长期工作于轻负载条件下的可靠性。

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