选择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更高的稳健性要求，工业和汽车电源设计人员必须谨慎选择最佳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。模块是具有常见输入输出要求的封装解决方案，但它们的温度和隔离等级有限。分立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。集成解决方案使用封装内的变压器来实现更薄的解决方案，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。变压器是一个很高的组件，这会导致模块和分立解决方案具有显着的高度。图1 显示了模块的 3D 视图和分立解决方案的俯视图。

图1：隔离电源解决方案：左侧为模块，右侧为分立式

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

薄型解决方案也具有机械优势。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。这些高大的组件就像悬臂梁一样，容易受到 PCB 上强烈物理扰动的影响，就像地震中的高层建筑一样。悬臂振动模式会导致组件顶部的横向应力，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

横向应力会导致变压器焊盘抬起或组件从PCB 上脱焊。在会经历冲击和振动的恶劣应用环境中，这可能是一个巨大的可靠性问题。例如，为交流电机供电的隔离驱动器在运行期间可能会遇到与电机速度相关的振动。如果振动过于剧烈，电机可能会通过将变压器与其功率级栅极驱动器断开连接而导致自身故障。

即使振动很小，一个意外的冲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，过快地减速可能会导致电动机失灵。在有振动和冲击的环境（例如汽车电动机和工业自动化）中，薄型、薄型设计对于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，它利用变压器封装技术，在薄型 16 引脚小外形集成电路 (SOIC16-DW) 封装中提供 500 mW 的隔离功率。该器件可在 -40°C 至 125°C 的扩展环境温度下运行，并具有 5-kV 增强型隔离。

薄板设计允许更小、更密集的系统，并且对振动和扰动具有更强的机械稳定性。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低剖面功率。医疗和消费行业可以从低剖面系统中受益，电信和工业行业可以从更高的可靠性和功率密度中受益。