专注于引入新品推动行业创新的电子元器件分销商贸泽电子 (Mouser Electronics) 即日起开始分销Texas Instruments (TI) LMZM23600LMZM23601降压DC-DC电源模块。LMZM23601采用紧凑型3.8 mm × 3 mm × 1.6 mm MicroSiP™封装,可节省最高58%的电路板空间,是工业应用市场上的超小型1A DC/DC电源模块。

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贸泽备货的TI 0.5 A LMZM23600和1 A LMZM23601电源模块可提供3.3V和5V两种固定输出电压以及2.5 V至15 V可调输出电压两个选项。这两款模块具有集成式电感器,支持4V至36V输入电压,效率高达92%,能够最大程度降低能耗。30 µA的静态电流,可提高轻负载效率,延长电池供电应用的电池使用寿命。

LMZM2360x电源模块只需要2个外部元件,即可实现固定输出电压性能,为设计人员提供了简单易用的解决方案,以及即插即用功能。这两款电源模块能够在强制PWM模式和自动PFM模式之间实现无缝转换,并可在轻负载下实现恒定频率操作和高频操作。这些模块还针对性能驱动型低EMI工业应用进行了优化,具有内置控制环路补偿、软启动、限流保护以及欠压锁定等功能。

LMZM2360x模块具有配套的LMZM23600和LMZM23601评估模块,这些评估模块经过完全组装和测试,有助于开发人员评估电源模块的特性与性能。LMZM236000评估模块支持所有三个输出电压选项,而LMZM23601评估模块则支持可调的2.5V至15V电压选项。

LMZM2360x电源模块是空间受限应用的理想选择,例如传感器发送器、电网基础设施、场发射器、超声波扫描仪以及网络安全摄像头。有关LMZM236000电源模块的更多信息,敬请访问www.mouser.cn/ti-lmzm23600-power-modules。有关LMZM236001电源模块的更多信息,敬请访问www.mouser.cn/ti-lmzm23601-power-modules

贸泽电子拥有丰富的产品线与贴心的客户服务,积极引入新技术、新产品来满足设计工程师与采购人员的各种需求。我们库存有海量新型电子元器件,为客户的新一代设计项目提供支持。Mouser网站Mouser.cn不仅有多种高级搜索工具可帮助用户快速了解产品库存情况,而且网站还在持续更新以不断优化用户体验。此外,Mouser网站还提供数据手册、供应商特定参考设计、应用笔记、技术设计信息和工程用工具等丰富的资料供用户参考。

关于贸泽电子 (Mouser Electronics)

贸泽电子隶属于伯克希尔哈撒韦集团 (Berkshire Hathaway) 公司旗下,是一家屡获殊荣的授权电子元器件分销商,专门致力于以高效的方式,向设计工程师和采购人员提供各产品线制造商的新产品。作为一家全球分销商,我们的网站mouser.cn能够提供多语言和多货币交易支持,分销来自超过700家生产商的500多万种产品。我们通过遍布全球的23个客户支持中心为客户提供贴心的服务,并通过位于美国德州达拉斯南部的 7万平方米智能化仓库向全球220多个国家/地区,超过60万家客户出货。更多信息,敬请访问:http://www.mouser.cn

围观 7

专注于引入新品并提供海量库存的电子元器件分销商贸泽电子 (Mouser Electronics) 即日起备货Maxim IntegratedMAXM17574 DC-DC降压电源模块。此款节约空间的灵活器件可帮助开发人员降低设计复杂度,并加快产品上市速度,适合从工业电源到HVAC和楼宇控制的应用。

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贸泽电子供应的Maxim MAXM17574电源模块即使在严酷的工业环境下亦有可靠表现,并提供过热保护、RESET输出电压监控和打嗝模式过载保护。这个高效率模块在低矮型系统级封装 (SiP) 内集成了同步降压DC-DC转换器、全屏蔽电感器以及补偿元件。

此电源模块在-40℃至125℃的宽广工业环境作业温度范围内具有4.5 V到60 V的宽广输入电压范围、0.9 V至15 V 的可调输出电压范围、最高3 A的连续输出电流 。此模块的封装尺寸仅9mm x 15mm x 2.92 mm,并采用简化的PCB设计,仅需五个外部元件即可构成完整的电源解决方案。除了用于工业电源应用外, MAXM17574器件还适用于分布式电源调节、基站负载点调节器以及FPGA和DSP 负载点调节器。

MAXM17574模块有配套的MAXM17574评估套件,针对最高3 A的负载电流,此套件的预设输出电压为5 V。这个灵活的套件提供可调节的软启动、开漏RESET信号、可调输入欠压锁定以及外部频率同步。

有关详细信息,敬请访问www.mouser.cn/maxim-maxm17574-modules

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关于Maxim Integrated

Maxim是模拟集成领域的领先企业,专注于为移动、工业等应用提供更紧凑、更智能、更具能源效率的模拟方案。

围观 2

1、反复短路测试

测试说明

在各种输入和输出状态下将模块输出短路,模块应能实现保护或回缩,反复多次短路,故障排除后,模块应该能自动恢复正常运行。

测试方法:

a、空载到短路:在输入电压全范围内,将模块从空载到短路,模块应能正常实现输出限流或回缩,短路排除后,模块应能恢复正常工作。让模块反复从空载到短路不断的工作,短路时间为1s,放开时间为1s,持续时间为2小时。这以后,短路放开,判断模块是否能够正常工作。

b、满载到短路:在输入电压全范围内,将模块从满载到短路,模块应能正常实现输出限流或回缩,短路排除后,模块应能恢复正常工作。让模块从满载到短路然后保持短路状态2小时。然后短路放开,判断模块是否能够正常工作。

c、短路开机:将模块的输出先短路,再上市电,再模块的输入电压范围内上电,模块应能实现正常的限流或回缩,短路故障排除后,模块应能恢复正常工作,重复上述试验10次后,让短路放开,判断模块是否能够正常工作。

判定标准:

上述试验后,电源模块开机能正常工作;开机壳检查,电路板及其他部分无异常现象(如输入继电器在短路的过程中触电是否粘住了等),合格;否则不合格。

2、反复开关机测试

测试说明:

电源模块输出带最大负载情况下,输入电压分别为220v,(输入过压点-5v)和(输入欠压点+5v)条件下,输入反复开关,测试电源模块反复开关机的性能。

测试方法:

a、输入电压为220v,电源模块快带最大负载,用接触器控制电压输入,合15s,断开5s(或者可以用ac source进行模拟),连续运行2小时,电源模块应能正常工作;

b、输入电压为过压点-5v,电源模块带最大负载,用接触器控制电压输入,合15s,断开5s(或者可以用ac source进行模拟),连续运行2小时,电源模块应能正常工作;

c、输入电压为欠压点-5v,电源模块带最大负载,用接触器控制电压输入,合15s,断开5s(或者可以用ac source进行模拟),连续运行2小时,电源模块应能正常工作。

判断标准:

以上试验中,电源模块工作正常,试验后电源模块能正常工作,性能无明显变化,合格;否则不合格。

3、输入低压点循环测试

测试说明:

一次电源模块的输入欠压点保护的设置回差,往往发生以下情况:输入电压较低,接近一次电源模块欠压点关断,带载时欠压,断后,由于电源内阻原因,负载卸掉后电压将上升,可能造成一次电源模块处于在低压时反复开发的状态。

测试方法:

电源模块带满载运行,输入电压从(输入欠压点-3v)到(输入欠压点+3v)缓慢变化,时间设置为5~8分钟,反复循环运行,电源模块应能正常稳定工作,连续运行最少0.5小时,电源模块性能无明显变化。

判定标准:

一次电源模块正常连续运行,最少0.5小时后性能无明显变化,合格;否则不合格。

4、输入瞬态高压测试

测试说明:

pfc电路采用平均值电路进行过欠压保护,因此在输入瞬态高压时,pfc电路可能会很快实现保护,从而造成损坏,测试一次电源模块在瞬态情况下的稳定运行能力以评估可靠性。

测试方法:

a、额定电压输入,用双踪示波器测试输入电压波形合过压保护信号,输入电压从限功率点加5v跳变为300v,从示波器上读出过压保护前300v的周期数n,作为以下试验的依据。

b、额定输入电压,电源模块带满载运行,在输入上叠加300v的电压跳变,叠加的周期数为(n-1),叠加频率为1次/30s,共运行3小时。

判定标准:

一次电源模块在上述条件下能够稳定运行,不出现损坏或其他不正常现象,合格;否则不合格。

5、输入电压跌落及输出动态负载

测试说明:

一次模块在实际使用过程中,当输入电压跌落时,电源模块突加负载的极限

况是可能发生的,此时功率器件、磁性元件工作在最大瞬态电流状态,试验可以检验控制时序、限流保护等电路及软件设计的合理性。

测试方法:

a、将输入电压调整为在欠压点+5v(持续时间为5s)、过压点-5v(持续时间为5s)之间跳变,输出调整在最大负载(最大额定容量,持续时间为500ms)、空载(持续时间为500ms)之间跳变,运行1小时;

b、将输入电压调整为欠压点+5v(持续时间为5s)、过压点-5v(持续时间为5s)之间跳变,输出调整在最大负载(最大额定容量,持续时间为1s)、空载(持续时间为500ms)之间跳变,运行1小时。

判定标准:

在上述条件下,应能稳定运行,不出现损坏或其他不正常现象,合格;否则不合格。若出现损坏情况,记录故障问题,以提供分析损坏原因的依据。

6、高压空载,低压限流态运行试验

测试说明:

高压空载运行是测试模块的损耗情况,尤其是带软开关技术的模块,在空载情况下,软开关变为硬开关,模块的损耗相应增大。低压满载运行是测试模块在最大输入电流时,模块的损耗情况,通常状态下,模块在低压输入、满载输出时,效率最低,此时模块的发热最为严重。

测试方法:

a、将模块的输入电压调整为输入过压保护点-3v,模块的输出为最低输出电压,空载运行,此时,模块的占空比为最小,连续运行2小时,模块不应损坏;

b、将模块的输入电压调整为欠压点+3v,模块的输出为最高输出电压的拐点状态,此时模块的占空比为最大,连续运行2小时,模块不应出现损坏;

c、将模块的输入电压调整为效率最低点时的输入电压,模块输出为最高输出电压的拐点状态,连续运行2小时,模块不应损坏;

d、将模块的输入电压调整为过压点-3v,模块的输出为最高输出电压的拐点状态,此时模块的占空比为最大,连续运行2小时,模块不应出现损坏;

e、将模块的输入电压调整为效率最低点时的输入电压,模块输出为最高输出电压的拐点状态,连续运行2小时,模块不应损坏。

注意:上述的测试,必须在规格书规定的最高工作温度下进行。

判定标准:

在上述条件下工作,模块没有出现损坏,合格;否则不合格。

7、电源特殊波形试验

测试说明:

检验电源模块在电网波形畸变可能形成的尖锋、毛刺和谐波情形下稳定运行能力。以下几种波形必须输入进行试验:

(1)毛刺输入测试波形

电网的毛刺是电网中最常见的波形,毛刺的大小和幅值并没有限值,一般情况下,通过振荡波输入测试和振铃输入波形,基本上可以模拟电网中的毛刺输入,但还需做以下毛刺输入试验

特点:电网尖锋有过冲并会跌落到0v,过冲和跌落脉宽很窄,一般不会大于100ms,过冲幅度一般不超过100v。跌落的相位并不仅只限于峰值点,在任何相位都有可能发生。这种波形在实际电网中很常见,开通任何开关都会造成该现象。

(2)电压削波波形输入

这种波形也是电网中很常见的,特点是:电网从不定的相位突然跌落到0v,然后直到下个半波开始才恢复。在iec1004-4-11中对于波形的跌落是从大于半个周期开始的,但实际电网中还是存在很多类似的跌落时间小于半个周期的波形。测试时要求,输入电压波形从90度开始跌落,跌落1/4个周期,长时间工作2小时。

(3)电网的半个波头陡升至倍电压,这个波形主要是用来模拟实际电网中会突然出现的谐振过电压,而且在这种情况下,模块的输入过电压保护线路不起作用,这种冲击对于有pfc的电路是存在危险的。测试内容:a、在输入电压为180v,输出满载的情况下,用ac source模拟该波形,要求180v工作3分钟,然后电压突然增加到380v,持续100ms,然后恢复到180v,让模块在这种情况下长时间工作1小时,不应损坏;b、设置ac source使得输入电压为0v,持续5分钟,然后电压突然增加到380v,持续100ms,然后恢复到0v,让模块在这种情况下长时间工作1小时,不应损坏。

测试方法:

利用ac source对模块供电,模块满载输出;用ac source模拟尖锋、毛刺和谐波电压输入,每种特殊的电压输入工作2小时,测量输入电流和输出电压。模块应能稳定运行,试验中注意x电容,辅助电源,软启动电阻等其他可能出现问题的地方。

判定方法:

在实际中可能出现尖锋、毛刺、谐波电压情形下能稳定运行,不损坏,合格;否则不合格。

8、有源pfc性能测试

测试说明:

带有源pfc的电源模块,对电网尖锋、毛刺合和谐波比较敏感,应进行全面仔细的测试。

测试方法:

利用ac source交流源作为输入电压源,输出分别带半载、满载,测试输入电流波形和电压波形,同时监测pfc后的电压;测试电网在尖锋、毛刺、谐波情况下输入电压、电流的相位及幅值关系;测量pfc开关管的电流和电压,验证在全电压范围和毛刺、尖锋、谐波等情况下开关管和其他功率器件的安全性及电流跟踪电压变化的能力。

判定标准:

pfc测试可以作为可靠性参考,出现严重问题时,应及时解决。

9、操作电压测试

测试说明:

电网中存在多种操作过电压,其中最常见的时空载线路合闸过电压,这种过电压对模块的威胁也较大,本项测试在于验证模块抗操作过电压的能力。

测试方法:

过电压线路的模拟十分简单,原理如下:

其中电感的参数为10mh(供参考:ees的模块测试方法中,没有接地电容,输入电阻与电感串联,电阻值为0欧、电感为8mh和电阻为79欧、电感为10mh两种情况的测试),电容为16.7uf,测试波形如下(未画出)。

将被测试的设备连接在电容两端,在k合闸瞬间,在电容两端会产生过电压,用来模拟在上电过程中,过电压对设备的损害程度。作为极限测试项目,输入接l、n线,将被测试的设备接在电容两端,频繁开关机,重复频率为1次/5分钟,连续测试5小时。对于三相输入设备,输入接在l、l线上,被测试设备接在电容两端,重复频率为1次/5分钟,连续测试2小时。

判定标准:

在测试过程中出现短时功能下降或性能劣化,但能自动恢复的,合格;但出现性能永久性劣化或需要人工干预才能恢复的,不合格。

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围观 4

使用电动工具、 园艺工具吸尘器的家电使用低电压(2至10节)锂离子电池供电的电动机驱动。这些工具使用有刷直流(BDC)或三相无刷直流(BLDC)电机。BLDC电机效率更高、维护少、噪音小、使用寿命更长。 

驱动电机功率级的最重要的性能要求是尺寸小、效率高、散热性能好、保护可靠、峰值电流承载能力强。小尺寸可实现工具内的功率级的灵活安装、更好的电路板布局性能和低成本设计。高效率可提供最长的电池寿命并减少冷却工作。可靠的操作和保护可延长使用寿命,有助于提高产品声誉。 

为在两个方向上驱动BDC电机,您需要使用两个半桥(四个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))组成一个全桥。要驱动三相BLDC电机,需要使用三个半桥(六个MOSFET)组成一个三相逆变器。 

使用TI的采用堆叠管芯架构的CSD88584Q5DC 和CSD88599Q5DC电源模块(小型无引线(SON),5mm×6mm封装),您可通过两个电源模块和只带三个电源模块的三相BLDC电机在两个方向驱动电机,如图1所示。每个电源模块连接两个MOSFET(高侧和低侧MOSFET),组成一个半桥。

 

“图1:不同电机驱动拓扑中的功率块MOSFET”
图1:不同电机驱动拓扑中的功率块MOSFET

我们来看看这些功率块可带给无绳工具电机驱动子系统设计的优势。

功率密度倍增

CSD885x功率块中的双重堆叠芯片技术使印刷电路板(PCB)面积达到了之前的两倍,与分立MOSFET相比,PCB占地面积减少了50%。

与相同性能级别的分立MOSFET(5mm×6mm)相比,在同一封装中集成两个FET的功率块可让用于逆变器拓扑的三相PCB面积减少90 mm2(3 x 5mm-6mm)。MOSFET互连轨道将与在带分立MOSFET的PCB中运行,而更高的工作电流也要求更宽的PCB轨迹,因此PCB尺寸的节省值实际上远超90 mm2。大多数无绳电动工具应用至少使用四层PCB,铜厚度大于2盎司。因此,通过电源模块节省PCB尺寸可大大节省PCB成本。

具有低寄生效应的清洁MOSFET开关

图2所示为功率级PCB设计中由元件引线和非优化布局引起的寄生电感和电容。这些PCB寄生效应会导致电压振铃,从而导致MOSFET上的电压应力。

“图2:功率级半桥中的寄生电感和电容。”
图2:功率级半桥中的寄生电感和电容。

振铃的原因之一是二极管反向恢复。由快速开关引起的高电流变化率可能导致高二极管反向恢复电流。反向恢复电流流经寄生布局电感。由FET电容和寄生电感形成的谐振网络引起相位节点振铃,减少了电压裕度并增加了器件的应力。图3所示为由于电路寄生效应引起的具有分立MOSFET的相位节点电压振铃。

使用电源模块时,具有连接两个MOSFET的开关节点夹将高侧和低侧MOSFET之间的寄生电感保持在绝对最小值。在同一封装中使用低侧和高侧FET可最大限度地减少PCB寄生,并减少相节点电压振铃。使用这些电源模块有助于确保平滑的驱动MOSFET开关,即使在电流高达50A时也不会出现电压过冲,如图4所示。

“图3:具有分立MOSFET的相节点电压振铃和电压过冲”
图3:具有分立MOSFET的相节点电压振铃和电压过冲

“图4:带有电源模块的清洁相位节点切换波形”
图4:带有电源模块的清洁相位节点切换波形

低PCB损耗,PCB寄生电阻降低

功率块有助于减少PCB中高电流承载轨道的长度,从而减少轨道中的功率损耗。

让我们了解分立FET的PCB轨道要求。顶部和底部分立MOSFET之间的PCB轨道连接导致PCB中的I2R损耗。图5所示为将顶部和底部分立MOSFET并排连接时的铜轨道;这是可将电机绕组连轻松连接到PCB的常见布局之一。连接相位节点的铜面积的长度为宽度的两倍(轨道宽度取决于电流,轨道宽度通常受电路板的外形尺寸限制)。或者,您可以上下排列顶侧和底侧分立MOSFET,保持在相位节点之间。但是由于需要提供将电机绕组连接到相位节点,您可能无法减少轨道长度,并且这种布置可能不适合所有应用。

若设计的PCB铜厚度为2oz(70μm),则连接图5所示的相位节点的单层PCB轨道将具有约0.24mΩ的电阻。假设轨道存在于两个PCB平面中,则等效PCB电阻为0.12mΩ。对于三相功率级,您有三个这样的PCB轨道。您也可对直流电源输入和返回轨道进行类似的分析。

电源模块具有单个封装中的顶侧和底侧MOSFET,以及通过封装内的金属夹连接的相位节点,可优化寄生电阻,并为布局提供灵活性,并可节省最小的0.5至1mΩ的总PCB电阻。

“图5:具有分立MOSFET的典型相位节点轨道长度”
图5:具有分立MOSFET的典型相位节点轨道长度

卓越的散热性能,双重冷却

CSD885x电源模块采用DualCool™封装,可在封装顶部实现散热,从而将热量从电路板上散开,提供出色的散热性能,并提高在5mm×6mm封装中的功率。根据数据手册规范,功率块具有1.1°C/W的结到底壳体热阻,和2.1°C/W的结到顶壳体的热阻。您可优化功率块底壳的PCB或功率块的顶盖的散热片的冷却功能。图6所示为在1kW,36V三相逆变器PCB(36mm×50mm)内使用三个CSD88599Q5DC双冷60V电源模块测试的顶侧公共散热器(27mm×27mm×23mm)的结果,不带任何气流。在测试期间,散热器和功率块顶壳之间使用具有低热阻抗(Rθ

“图6:显示有效顶侧冷却的电路板的热像”
图6:显示有效顶侧冷却的电路板的热像

在图6中,您可看到顶侧冷却的有效性,其中PCB上观察到的最大温度(功率块底壳之下)与散热器温度之间的差异小于11°C。热量传导良好,并通过电源模块的顶部冷却金属焊盘分配到顶侧散热器。

顶侧和底侧FET之间的热量共享

在单相或三相逆变器中,顶侧和底侧MOSFET的损耗可能不同。这些损耗通常取决于脉宽调制拓扑的类型和工作占空比。不同的损耗导致顶侧和底侧MOSFET的加热不同。在系统设计中使用分立MOSFET时,可以尝试这些不同的方法来平衡顶侧和底侧FET之间的温度:

  • 为MOSFET使用不同的冷却区域,并为具有更大损耗的MOSFET提供更多的PCB铜面积或散热器。
  • 根据其额定电流,为顶侧和底侧的MOSFET使用不同的器件。例如,您可使用具有较小导通状态导通电阻(R DS_ON)的器件,用于承载更多电流的MOSFET。

当MOSFET变热时,这些方法不会提供最佳冷却,这取决于工作占空比,导致PCB面积或MOSFET额定值利用不足。使用功率块MOSFET,其中顶侧和底侧MOSFET处于同一封装中,从而实现顶侧和底侧MOSFET之间的自动热共享,并提供更好的热性能和优化的系统性能。

系统成本低

可通过在设计中使用功率块MOSFET来优化系统成本。如果此博文中所述的所有优势均达成的话,即可降低成本:

  • 一半的解决方案尺寸,大大降低PCB成本。
  • 低寄生效应可实现更可靠的解决方案,其具有更长的寿命且维护少。
  • 降低PCB轨道长度会降低PCB电阻,从而通过较小的散热器降低损耗,提高效率。
  • 卓越的热性能可提高冷却效果。

MOSFET功率块有助于实现更可靠、更小尺寸、高效率和具有成本竞争力的系统解决方案。

其它资源

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