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DC/DC转换器可以实现低成本吗?
作者:RECOM
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稳压器/整流器展厅
电源适配器, 变压器, 稳压器, 整流桥, 整流器, ...
市场上供应的各类转换器模块,看起来几乎没有差别。但有时价格极低,使得内部生产没有任何优势。然而,如果只注重价格,也许会因此付出巨大的代价。因为产品的差异性只有在实际使用中才能显现。另一方面,假冒伪劣产品也可能成为高代价的一个原因。

你可以在任何一个PCB上找到DC/DC转换器,这种PCB随处可见。而各种各样的程序使它们的设计越来越简单。只要有EMC的相关知识和经验,任何厂商都可以设计自己所需的转换器,并且成为大批量生产的可行性解决方案。如今的设计师都试图规避模拟技术,使转换器提供隔离,这样他们就需要使用电磁组件,如铁氧体,变压器和扼流圈,而现成的模块往往是更好的解决方案。尤其是近年来转换器变得更具成本效益。

要从一群制造商那选择的产品,常常是用不同的产品颜色来辨别它们。新手通常是根据市面上热门的新型产品,参照它们的pin脚,焊点和主要技术参数,用这种方法来做“替代品”。但是当“参照”的内容包括了复制原有生产商的标志和产品标识的时候,我们会对这种欺骗客户的事情进行明确处理。后文中会提及如何处理这种情况。

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图1:大规模生产的优势:RECOM集中生产的“少种类-高产量”的新型E系列产品,可降低30%的成本。

时间就是金钱

模块化的转换器可直接使用,它提供可靠的性能,而且可以加快开发过程,同时减少重新设计所需承担的风险。虽然DC/DC转换器电路日趋简单,但它的布局显得越来越关键,而且还有可能成为造成EMC问题的源头。仅此一点就足以解释为什么模块的成本会略高一些了。“上市时间”是许多产品获得利润的关键。

选择模块化转换器就是希望能节省更多时间。因此,在选择正确的产品时,建议检查一下产品在生产过程中的性能。如果有“管装和卷装”,那就不需要耗费时间做准备工作了。产品的重量差异对于嵌入过程也有很重要的影响,较轻的元件可以更快更容易地在自动化生产中使用。每一个部件的每一克,也许对于终端产品并不重要,但是却能节省时间。因此,合约制造商会特别考虑SMD转换器的重量也就不足为怪了。

使用成品模块在物料管理方面也能显示出它的优势。DC/DC转换器采用的组件不会在物料清单里显示出来,这样就不需要采购一些要预定的特殊元件。成品模块和其他元器件一起,可以一次性“及时”地从经销商那采购到。这也同样节省了时间,也是模块转换器的另一有利性能。

批量生产降低价格

在25年前,客户定制的转换器生产量相对较少,而现在已成为具有高品质的量产化产品。

开发工程师们可以从行业领先的供应商那里选择产品,例如RECOM就拥有超过2万多种不同的产品类别,几乎所有的应用都有一个与之匹配的转换器。但这也有一个负面问题:种类繁多导致成本增加。

现在以我们介绍过的RECOM的RxS/D产品系列为例来看看多样性这个问题。虽然1W是标准功率,但有起始于0.25W的额定功率有三个。这是因为能源效率,即转换器在满载条件下达到其最佳效率。对于要求5V/50mA的应用,最好是用一个0.25W的转换器,而并不是1W,这样就可以很好地在负载大大降低的情况下工作。

在单输出或双输出下,每4个功率范围就可以有5个输入电压和6个输出电压。每一种都提供1kVDC或3kVDC的隔离电压,这样就已经产生了240个种类。制造商们都很清楚,这么多的产品种类就是意味着高昂的成本。任何制造商若希望用成品模块取代谨慎的内部开发,就必须专注于少量的品种,并大批量制造。“少种类-高产量”是必然趋势。

RECOM在其台湾的工厂已经有两条SMT生产线投入生产,能够高效益地生产出10万或者更大量的所选定的产品,主要以额定功率为1W的5V/5V产品为主。产品可以覆盖到很多应用,在工作温度+85℃下,无需降额。从而在一些常规应用中不需要使用经认证的高达+100℃的“高等级温度”元件这样的标准产品。其结果是:这些E类产品成本降低达30%之多。以新产品R1SE0505为例,它的售价约为1,50欧元/10000个,备有管装和卷装。“E系列产品”也会与标准产品一样经受同样严格的质量检测,例如,质量检测上不会降低检测标准。保修期和标准产品一样都享有3年保证。

在低成本的批量生产的同时,还有各种各样的组合:3.3V,5V,12V,15V,24V输入和3.3V,5V,9V,12V,15V,24V输出。双输出型号可以使输出电压增加一倍,高达48V。这些转换器提供1kVDC和3kVDC的隔离电压。

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图2:当RxS/D系列提供超过240种型号时,“低成本”R1SE仅提供5V输入,5V输出

内部的电磁兼容设计符合EN 55022 A类标准,不需要任何外部组件。该转换器由于重量低至1克,因此具有很好的抗振动性能,并且能通过自动装配设备快速而精确地进行装配。

RoHS 6/6和全封闭式模块的问题

无铅焊料会在245℃时熔化,且粘性较低。这个转变是符合RoHS 6/6的,PCB焊接温度相比之前要高出10%,时间也是之前4倍。而在蒸汽焊接的情况下,几秒内就可达到最高焊接温度。

在符合RoHS 6/6之前,你可以假设转换器内部仍然是保持相对的”低温”,而现在转换器模块完全是被“煮熟”了。在此过程中变压器的线圈绕阻大幅扩张,本来焊接得很好的接触点现在也很容易在转换器内断裂了。封闭式转换器在这样的焊接温度下很容易开裂,这对于顾客和制造商来说都是一个重大挑战。

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图3:蒸汽焊接不仅要求温度比245℃高10%,还需要花更长的时间。随着强制冷却,给模块化DC/DC转换器提供了极高的热应力。

RECOM作为业内领先的制造商,很早就意识到,单单简单的修改是不够的。转换器的完整设计需要一个新的概念。这样设计的焊接点在回流焊接的过程中会被自动焊接,并且没有松动。外壳、线路板和变压器的重新设计导致标准封装可能会被淘汰,而外壳为具有不同温度系数的元件提供了足够的膨胀空间。

变化是势在必行的。因此研发出了一种由两部分组成的外壳,这与市场上的产品相比是一个明显的区分标志。当把两个部分连接在一起成为联锁装置,包裹住所有的内部元件,那么接下来进行的焊接工序就可以把转换器倒“挂”过来。这些新的转换器100%无铅,而与之相反,有些其他厂商的产品它们只是被列为“符合RoHS 6/6”,但有可能含有铅焊料。

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谨防假冒伪劣产品

如上所述,不同制造商的所有产品都有相似的外形和功能,这对于客户来说是一个明显的优势。甚至有时候即使内部结构完全相同,这些相同的转换器通过不同销售渠道投放市场时也会采用不同的产品标识。这完全是合法的,既促进了竞争,又在价格谈判方面深受客户欢迎。在山寨工厂——这主要来自中国——我们有时会看到一些明显越界的产品。当客户清楚地看到他们所购买的是一个山寨版,这也许会被接受。如果客户知道他们买的不是原厂产品,厂商就会被警告。但如果完全是提供“假货”,并有原厂的商标,零件编号或许可标志等,这就会有潜在的危险。例如在大规模生产的机床上用了这些厂家的产品,就会立即导致灾难性的后果。即便是在原厂产品上经过广泛测试后,没有发现问题,原始设备制造商也要承担所有的风险。

好的产品总是会被仿制。但是好的质量不可能会太便宜,因此如果有人提供便宜的产品,顾客们就要警惕了。如果您怀疑自己购买的产品非原装货,RECOM可以在自己的实验室为客户提供免费测试。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (10/15/2013)
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