MID06W0505A 系列产品赋能隔离式电源模块

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概述

电源模块是电力电子应用的核心组成部分,尤其是微功率电源模块,它被广泛采用为各种信号隔离器应用供电,例如RS485、CAN和RS232。但与此同时,工业自动化、电动汽车电池管理系统 (BMS) 和充电桩等工业应用的安全性、功率密度和可靠性标准门槛不断提高。

为了提高功率密度并简化电力电子设计,MPS 推出了采用 SOIC-16 (10.3mmx10.3mmx2.5mm) 芯片级封装的隔离式 DC/DC 电源模块系列(见图 1),具体包括MID06W0505A-3MID06W0505A-2EV1W0505A-Y-00AEV06W0505A-Y-00B)。

图1: MID06W0505A电源模块

传统的电源模块通常由PCB、电容、电阻、变压器和IC组装而成,并封装在塑料外壳中。 MPS则采用方便焊接的芯片级SOIC-16封装,它极大地减小了占板空间,提高了可靠性,同时还能够提供卓越的性能。

本文将着重探讨MID06W0505A-3的优势所在。

封装与可靠性

图 2 所示为传统电源模块。

图2: 传统电源模块

传统电源模块在灌封过程中容易混入气泡,灌封胶容易老化。通过将模块放置在低气压盒子中,可以释放混入的空气,从而去除气泡;但这种方法存在误差,所以老化不可避免。这会导致灌封胶裂缝和外壳鼓胀。即使大部分气泡被排出,但使用过程中内部气泡的反复膨胀和收缩也会使灌封胶老化。老化的灌封胶会显著降低模块的可靠性,另外还可能导致原边与副边的绝缘失效,给用户带来危险。

另外,传统电源模块通常工作于 -40°C 至 +85°C 的狭窄温度范围内。插入式封装还容易变形,引脚也无法实现自动焊接,效率较低。而且传统电源模块高度大,很难应用于空间受限应用。

MID06W0505A-3则解决了传统电源模块的这些缺点,它具备以下特性:

  • 高压塑封。这种芯片级封装系统可防止气泡的产生,同时还可提高可靠性和耐压性
  • -40°C 至 +125°C 的工作温度范围
  • 适用于SMT 自动化的便捷、超薄2.5mm SOICW-16 封装,提高了生产效率,且实现了超薄尺寸以满足严格的高度要求

磁场抗扰度

当产品暴露在强磁场中时,可能会出现通信异常,甚至被烧毁。这些问题通常是由辐射或传导的磁干扰引起的。

图 3 显示了将磁铁放置在模块上方以产生干扰的实验。

图 3:使用磁铁产生干扰的实验

图 4 显示了当磁铁位于电源模块上方时,MID06W0505A-3的稳定输出。

图 4:MID06W0505A-3 的稳定输出

该结果与产生严重振荡的传统电源模块形成了鲜明对比。对传统解决方案而言,5V 输出就可能过冲至 7.8V,从而损坏电源模块下游的敏感电路(参见图 5)。

图 5:传统电源模块的输出

输出异常是开环控制所致。在受到外界干扰时,模块内部电路无法进行闭环调节,从而导致输出电压(VOUT)调节失败。MID06W0505A-3采用先进的隔离反馈技术,对外部干扰提供实时反馈,能够实现闭环控制,并稳定VOUT

输出电压调整

在某些对电压调整率要求更严格的情况下,传统电源模块的VOUT未经调节,会随着输入电压(VIN)和负载而显著波动。尤其是当VIN达到最大值且无负载时,VOUT波动的幅度将相当大。在这种情况下,建议连接一个假负载,其值为额定负载的 10%。

VOUT的调整率会影响后级电路的系统稳定性,并可能导致相对较高的静态功耗。MID06W0505A-3具有内部闭环控制、稳定的VOUT、无最小负载要求、输出稳定且静态功耗低。

图 6对传统电源模块与MID06W0505A-3之间的负载调整率进行了比较。

图6: 负载调整率比较

图 7 对传统电源模块与MID06W0505A-3之间的线性调整率进行了比较。

图7: 线性调整率比较

MID06W0505A-3显然比传统电源模块更加稳健,其独特的功能和领先的性能指标包括:

  • 4.5V 至 5.5V VIN范围
  • 具有出色动态性能的 5V 稳压VOUT
  • 典型 0.2% 负载调整率和 0.1% 线性调整率
  • 高达0.6W 的输出额定功率(1W 可选)
  • 支持连续短路保护(SCP)和过温保护(OTP)
  • 3KVDC隔离电压
  • 符合CISPR32 B 类 EMI 测试标准
  • 符合 IEC62368-1 认证

图 8 显示了MID06W0505A-3简洁的外围电路。

图 8:MID06W0505A-3 外围电路

结论

MPS 的隔离式电源模块能够满足日益增长的安全性、功率密度和可靠性需求。本文介绍的MID06W0505A-3克服了传统电源模块的限制,并能轻松应对磁干扰和VOUT波动等各种信号隔离器和工业应用供电的关键考量因素。

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