DC/DC轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)低成本嗎?
你可以在任何一個PCB上找到DC/DC轉(zhuǎn)換器，這種PCB隨處可見。而各種各樣的程序使它們的設(shè)計(jì)越來越簡單。只要有EMC的相關(guān)知識和經(jīng)驗(yàn)，任何廠商都可以設(shè)計(jì)自己所需的轉(zhuǎn)換器，并且成為大批量生產(chǎn)的可行性解決方案。如今的設(shè)計(jì)師都試圖規(guī)避模擬技術(shù)，使轉(zhuǎn)換器提供隔離，這樣他們就需要使用電磁組件，如鐵氧體，變壓器和扼流圈，而現(xiàn)成的模塊往往是更好的解決方案。尤其是近年來轉(zhuǎn)換器變得更具成本效益。
圖1：大規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)勢：RECOM集中生產(chǎn)的“少種類-高產(chǎn)量”的新型E系列產(chǎn)品，可降低30%的成本。
要從一群制造商那選擇的產(chǎn)品，常常是用不同的產(chǎn)品顏色來辨別它們。新手通常是根據(jù)市面上熱門的新型產(chǎn)品，參照它們的pin腳，焊點(diǎn)和主要技術(shù)參數(shù)，用這種方法來做“替代品”。但是當(dāng)“參照”的內(nèi)容包括了復(fù)制原有生產(chǎn)商的標(biāo)志和產(chǎn)品標(biāo)識的時候，我們會對這種欺騙客戶的事情進(jìn)行明確處理。后文中會提及如何處理這種情況。
時間就是金錢
模塊化的轉(zhuǎn)換器可直接使用，它提供可靠的性能，而且可以加快開發(fā)過程，同時減少重新設(shè)計(jì)所需承擔(dān)的風(fēng)險。雖然DC/DC轉(zhuǎn)換器電路日趨簡單，但它的布局顯得越來越關(guān)鍵，而且還有可能成為造成EMC問題的源頭。僅此一點(diǎn)就足以解釋為什么模塊的成本會略高一些了。“上市時間”是許多產(chǎn)品獲得利潤的關(guān)鍵。
選擇模塊化轉(zhuǎn)換器就是希望能節(jié)省更多時間。因此，在選擇正確的產(chǎn)品時，建議檢查一下產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的性能。如果有“管裝和卷裝”，那就不需要耗費(fèi)時間做準(zhǔn)備工作了。產(chǎn)品的重量差異對于嵌入過程也有很重要的影響，較輕的元件可以更快更容易地在自動化生產(chǎn)中使用。每一個部件的每一克，也許對于終端產(chǎn)品并不重要，但是卻能節(jié)省時間。因此，合約制造商會特別考慮SMD轉(zhuǎn)換器的重量也就不足為怪了。
使用成品模塊在物料管理方面也能顯示出它的優(yōu)勢。DC/DC轉(zhuǎn)換器采用的組件不會在物料清單里顯示出來，這樣就不需要采購一些要預(yù)定的特殊元件。成品模塊和其他元器件一起，可以一次性“及時”地從經(jīng)銷商那采購到。這也同樣節(jié)省了時間，也是模塊轉(zhuǎn)換器的另一有利性能。
批量生產(chǎn)降低價格
在25年前，客戶定制的轉(zhuǎn)換器生產(chǎn)量相對較少，而現(xiàn)在已成為具有高品質(zhì)的量產(chǎn)化產(chǎn)品。
開發(fā)工程師們可以從行業(yè)領(lǐng)先的供應(yīng)商那里選擇產(chǎn)品，例如RECOM就擁有超過2萬多種不同的產(chǎn)品類別，幾乎所有的應(yīng)用都有一個與之匹配的轉(zhuǎn)換器。但這也有一個負(fù)面問題：種類繁多導(dǎo)致成本增加。
現(xiàn)在以我們介紹過的RECOM的RxS/D產(chǎn)品系列為例來看看多樣性這個問題。雖然1W是標(biāo)準(zhǔn)功率，但有起始于0.25W的額定功率有三個。這是因?yàn)槟茉葱剩崔D(zhuǎn)換器在滿載條件下達(dá)到其最佳效率。對于要求5V/50mA的應(yīng)用，最好是用一個0.25W的轉(zhuǎn)換器，而并不是1W，這樣就可以很好地在負(fù)載大大降低的情況下工作。
在單輸出或雙輸出下，每4個功率范圍就可以有5個輸入電壓和6個輸出電壓。每一種都提供1kVDC或3kVDC的隔離電壓，這樣就已經(jīng)產(chǎn)生了240個種類。制造商們都很清楚，這么多的產(chǎn)品種類就是意味著高昂的成本。任何制造商若希望用成品模塊取代謹(jǐn)慎的內(nèi)部開發(fā)，就必須專注于少量的品種，并大批量制造。“少種類-高產(chǎn)量”是必然趨勢。
RECOM在其臺灣的工廠已經(jīng)有兩條SMT生產(chǎn)線投入生產(chǎn)，能夠高效益地生產(chǎn)出10萬或者更大量的所選定的產(chǎn)品，主要以額定功率為1W的5V/5V產(chǎn)品為主。產(chǎn)品可以覆蓋到很多應(yīng)用，在工作溫度+85°C下，無需降額。從而在一些常規(guī)應(yīng)用中不需要使用經(jīng)認(rèn)證的高達(dá)+100°C的“高等級溫度”元件這樣的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。其結(jié)果是：這些E類產(chǎn)品成本降低達(dá)30%之多。以新產(chǎn)品R1SE0505為例，它的售價約為?,50/10000個，備有管裝和卷裝。“E系列產(chǎn)品”也會與標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品一樣經(jīng)受同樣嚴(yán)格的質(zhì)量檢測，例如，質(zhì)量檢測上不會降低檢測標(biāo)準(zhǔn)。保修期和標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品一樣都享有3年保證。
在低成本的批量生產(chǎn)的同時，還有各種各樣的組合:3.3V，5V，12V，15V，24V輸入和3.3V，5V，9V，12V，15V，24V輸出。雙輸出型號可以使輸出電壓增加一倍，高達(dá)48V。這些轉(zhuǎn)換器提供1kVDC和3kVDC 的隔離電壓。
圖2:當(dāng)RxS/D系列提供超過240種型號時，“低成本”R1SE僅提供5V輸入,5V輸出
內(nèi)部的電磁兼容設(shè)計(jì)符合EN 55022 A類標(biāo)準(zhǔn)，不需要任何外部組件。該轉(zhuǎn)換器由于重量低至1克，因此具有很好的抗振動性能，并且能通過自動裝配設(shè)備快速而精確地進(jìn)行裝配。
RoHS 6/6 和全封閉式模塊的問題
無鉛焊料會在245°C時熔化，且粘性較低。這個轉(zhuǎn)變是符合RoHS 6/6的，PCB焊接溫度相比之前要高出10%，時間也是之前4倍。而在蒸汽焊接的情況下，幾秒內(nèi)就可達(dá)到最高焊接溫度。
在符合RoHS 6/6之前，你可以假設(shè)轉(zhuǎn)換器內(nèi)部仍然是保持相對的”低溫”，而現(xiàn)在轉(zhuǎn)換器模塊完全是被“煮熟”了。在此過程中變壓器的線圈繞阻大幅擴(kuò)張，本來焊接得很好的接觸點(diǎn)現(xiàn)在也很容易在轉(zhuǎn)換器內(nèi)斷裂了。封閉式轉(zhuǎn)換器在這樣的焊接溫度下很容易開裂，這對于顧客和制造商來說都是一個重大挑戰(zhàn)。
圖3：蒸汽焊接不僅要求溫度比245°C高 10%，還需要花更長的時間。隨著強(qiáng)制冷卻，給模塊化DC/DC轉(zhuǎn)換器提供了極高的熱應(yīng)力。
RECOM很早就意識到，單單簡單的修改是不夠的。轉(zhuǎn)換器的完整設(shè)計(jì)需要一個新的概念。這樣設(shè)計(jì)的焊接點(diǎn)在回流焊接的過程中會被自動焊接，并且沒有松動。外殼、線路板和變壓器的重新設(shè)計(jì)導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)封裝可能會被淘汰，而外殼為具有不同溫度系數(shù)的元件提供了足夠的膨脹空間。
變化是勢在必行的。因此研發(fā)出了一種由兩部分組成的外殼，這與市場上的產(chǎn)品相比是一個明顯的區(qū)分標(biāo)志。當(dāng)把兩個部分連接在一起成為聯(lián)鎖裝置，包裹住所有的內(nèi)部元件，那么接下來進(jìn)行的焊接工序就可以把轉(zhuǎn)換器倒“掛”過來。這些新的轉(zhuǎn)換器100%無鉛，而與之相反，有些其他廠商的產(chǎn)品它們只是被列為“符合RoHS 6/6”，但有可能含有鉛焊料。
謹(jǐn)防假冒偽劣產(chǎn)品
如上所述，不同制造商的所有產(chǎn)品都有相似的外形和功能，這對于客戶來說是一個明顯的優(yōu)勢。甚至有時候即使內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全相同，這些相同的DC/DC轉(zhuǎn)換器通過不同銷售渠道投放市場時也會采用不同的產(chǎn)品標(biāo)識。這完全是合法的，既促進(jìn)了競爭，又在價格談判方面深受客戶歡迎。在山寨工廠——這主要來自中國——我們有時會看到一些明顯越界的產(chǎn)品。當(dāng)客戶清楚地看到他們所購買的是一個山寨版，這也許會被接受。如果客戶知道他們買的不是原廠產(chǎn)品，廠商就會被警告。但如果完全是提供“假貨”，并有原廠的商標(biāo)，零件編號或許可標(biāo)志等，這就會有潛在的危險。例如在大規(guī)模生產(chǎn)的機(jī)床上用了這些廠家的產(chǎn)品，就會立即導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。即便是在原廠產(chǎn)品上經(jīng)過廣泛測試后，沒有發(fā)現(xiàn)問題，原始設(shè)備制造商也要承擔(dān)所有的風(fēng)險。
好的產(chǎn)品總是會被仿制。但是好的質(zhì)量不可能會太便宜，因此如果有人提供便宜的產(chǎn)品，顧客們就要警惕了。如果您懷疑自己購買的產(chǎn)品非原裝貨，RECOM可以在自己的實(shí)驗(yàn)室為客戶提供免費(fèi)測試。
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