匠“芯”創(chuàng)造,極致客戶體驗(yàn) （ 金升陽定壓第三代（R3）技術(shù)解讀 ）
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2017-09-27
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談到工業(yè)市場(chǎng)對(duì)于電源模塊的需求，大家的第一反應(yīng)是功能好、品質(zhì)優(yōu)、性價(jià)比高。這正是金升陽第一代（R1）定電壓輸入電源模塊（以下簡稱定壓電源模塊）帶給客戶的直觀印象。通過融合可靠性系統(tǒng)、自主創(chuàng)新技術(shù)和自動(dòng)化生產(chǎn)工藝，金升陽進(jìn)而推出了第二代（R2）定壓電源模塊，提高了產(chǎn)品可靠性、降低了使用成本。經(jīng)過第一、二代產(chǎn)品的技術(shù)和工藝沉淀，產(chǎn)品雖已全方位滿足客戶的功能需求，但并沒有帶來最佳客戶體驗(yàn)。
創(chuàng)新源于市場(chǎng)需求，立足于滿足客戶的體驗(yàn)。金升陽新推出的第三代（R3）定壓電源模塊將創(chuàng)新方向聚焦于解決行業(yè)難題，探索何為“極致客戶體驗(yàn)”產(chǎn)品。
1.性能難以均衡的行業(yè)難題帶來不良客戶體驗(yàn)
在締造“極致客戶體驗(yàn)”的時(shí)代，考驗(yàn)愈加嚴(yán)峻。傳統(tǒng)的定壓電源模塊采用Royer自激推挽電路，因其固有缺陷，各項(xiàng)性能之間會(huì)相互掣肘，難以均衡，在電子設(shè)計(jì)時(shí)我們難以將各方面性能都調(diào)到最完美的狀態(tài)，如圖一所示。同時(shí)，該電路只有基本功能，缺乏異常工況下的保護(hù)功能。在電路異常情況下，可導(dǎo)致電源模塊損壞，甚至導(dǎo)致災(zāi)難性后果。即使定壓R2系列通過技術(shù)突破，增加了一些保護(hù)功能，也不足以保證各種異常情況下產(chǎn)品不受損壞。
圖一
1.1輸出短路保護(hù)性能VS大容性負(fù)載能力
目前業(yè)界大部分定壓電源產(chǎn)品無持續(xù)短路保護(hù)功能，這也是Royer自激推挽電路的短板。金升陽定壓R2系列通過改變Royer自激推挽電路的工作模式，實(shí)現(xiàn)了短路保護(hù)的突破。但是短路保護(hù)性能的提升會(huì)直接抑制產(chǎn)品的容性負(fù)載能力，因此定壓電源模塊的短路保護(hù)性能及大容性負(fù)載能力難以同時(shí)兼?zhèn)洹?/span>
1.2 大容性負(fù)載能力VS電源啟動(dòng)能力
有些設(shè)計(jì)中定壓電源模塊后端需接大電容，以降低紋波噪聲。一般定壓電源模塊的容性負(fù)載能力較小。以5V輸入、5V輸出的1W產(chǎn)品為例，最大的容性負(fù)載能力約220uF。超出限值的容性負(fù)載將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)啟動(dòng)不良問題甚至直接造成產(chǎn)品損壞。
1.3 滿載高效率VS輕負(fù)載效率高&空載功耗低
市面上的電源經(jīng)常會(huì)強(qiáng)調(diào)滿載效率這項(xiàng)指標(biāo)，但卻會(huì)避開輕載效率和空載功耗這兩個(gè)參數(shù)。這是因?yàn)樽龊脻M載效率相對(duì)容易，卻難以實(shí)現(xiàn)輕載效率高&空載功耗低。
在一些儀器儀表等應(yīng)用中，電源工作處于滿載（實(shí)際使用會(huì)降額）、輕載、空載的三種變化狀態(tài)中，而且更多的時(shí)間可能處于輕載工作狀態(tài)，因此需充分考慮輕負(fù)載下的工作效率。系統(tǒng)如果采用電池供電，為提升續(xù)航時(shí)間，我們對(duì)于整機(jī)的空載待機(jī)功耗有近乎苛刻的要求。對(duì)于定壓電源模塊的空載電流一般要求低于10mA，而業(yè)界內(nèi)因技術(shù)局限一般只能做到15-30mA的水平，無法滿足客戶的設(shè)計(jì)需要。
難題種種，我們可否找到一款各項(xiàng)性能上都滿足這些個(gè)性化需求且可靠性高的定壓電源模塊產(chǎn)品呢？
2.金升陽匠“芯”推出第三代（R3）定壓電源模塊
由于從現(xiàn)有Royer自激推挽電路設(shè)計(jì)上已經(jīng)無法滿足以上的多種個(gè)性化需求。金升陽人摒棄該電路架構(gòu)，另辟蹊徑，以芯片化設(shè)計(jì)為研究方向。
經(jīng)過長達(dá)3年的IC技術(shù)儲(chǔ)備，金升陽采用他激電路架構(gòu)，并將原來定壓電源模塊內(nèi)部的分立元件集成化，隆重推出第三代（R3)定壓電源模塊。其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
其一，IC集成輸出短路保護(hù)功能。
無輸出短路保護(hù)的電源產(chǎn)品，在系統(tǒng)出現(xiàn)短路的情況下可能導(dǎo)致器件損傷甚至燒毀。
定壓R3系列在芯片內(nèi)部采用獨(dú)創(chuàng)的短路保護(hù)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)品線（5/12/15/24V輸入）都有可持續(xù)短路保護(hù)功能，有效隔斷系統(tǒng)前級(jí)電源因后級(jí) 電路的失效短路而引發(fā)的連鎖反應(yīng)，避免了系統(tǒng)全面崩潰的災(zāi)難性事故的發(fā)生，從而提高了系統(tǒng)可靠性。
其二，IC集成軟啟動(dòng)功能。
Royer自激推挽電路本身無軟啟動(dòng)功能，啟動(dòng)時(shí)存在輸入瞬時(shí)大電流沖擊現(xiàn)象，該輸入沖擊電流有可能擊穿電源模塊內(nèi)部開關(guān)器件造成輸入短路，甚至出現(xiàn)連鎖反應(yīng)導(dǎo)致系統(tǒng)全面崩潰。定壓R3系列使用的IC內(nèi)置軟啟動(dòng)功能，模塊啟動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生過大的輸入沖擊電流，可完美解決上述問題。
另一方面，從供電的角度來說，軟啟動(dòng)因無需大的輸入電流，可降低啟動(dòng)時(shí)所需要的輸入能量，特別適用于對(duì)能量有限制要求的場(chǎng)合，例如防爆、多電源模塊并聯(lián)應(yīng)用；還降低了前級(jí)供電電源的功率冗余要求，為整體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)節(jié)省了成本。
其三，大容性負(fù)載能力。
一般而言，開關(guān)電源的容性負(fù)載能力、啟動(dòng)能力和短路保護(hù)功能是相互聯(lián)系且相互制約的，提升其中一個(gè)性能將會(huì)制約另外兩個(gè)性能。
定壓R3系列通過創(chuàng)新技術(shù)，把容性負(fù)載能力、啟動(dòng)能力和短路保護(hù)功能三者進(jìn)行“解耦”，消除相互制約。在短路保護(hù)能力和啟動(dòng)能力都大幅度提高的情況下，定壓R3代產(chǎn)品還大幅提高了帶容性負(fù)載能力（如：5V輸出產(chǎn)品容性負(fù)載能力從220uF提高到2400uF），可以在電子負(fù)載CC模式（即存在非常大的容性負(fù)載）下正常啟動(dòng)。如圖二試驗(yàn)所示，B0505S-1WR3在外接4000uF的情況下，電子負(fù)載CC模式啟動(dòng)正常。
其四，提升了輕負(fù)載效率和降低了空載功耗。
定壓R3系列通過優(yōu)化控制技術(shù)，減小全負(fù)載范圍主開關(guān)器件和變壓器的損耗，從而提升了輕負(fù)載效率和降低了空載功耗。
輕負(fù)載效率：如5V輸出產(chǎn)品不僅實(shí)現(xiàn)了滿載83%以上的效率，且輕載（10%負(fù)載）下仍具有75%以上效率。較我司以輕負(fù)載效率高見長的定壓R2代產(chǎn)品還要高20個(gè)百分點(diǎn)（見圖三），同時(shí)解決了系統(tǒng)輕負(fù)載條件下的溫升問題。
圖三 輕載效率典型值對(duì)比示意圖
空載功耗：如B0505S-1WR3做到僅25mW的空載功耗，空載電流5mA，見圖四。特別適合于對(duì)空載功耗要求極高的節(jié)能型設(shè)備，如便攜式設(shè)備等場(chǎng)合；
圖四 空載電流典型值對(duì)比
其五，IC集成過溫保護(hù)功能。
定壓R3系列內(nèi)置了過溫保護(hù)功能。對(duì)于應(yīng)用環(huán)境而言，在遇到超出規(guī)定的溫度范圍時(shí)，可以自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)避免產(chǎn)品高溫?fù)p壞，若溫度再次降低到設(shè)定值時(shí)可自動(dòng)恢復(fù)。
對(duì)于應(yīng)用系統(tǒng)而言，電源模塊的輸出電流在額定值與輸出短路保護(hù)觸發(fā)點(diǎn)之間的有一個(gè)“尷尬”區(qū)域，如果產(chǎn)品長期處于此區(qū)域，極易造成電源因過功率發(fā)熱而損壞。有了過溫保護(hù)功能，即使應(yīng)用時(shí)處于此處出現(xiàn)過功率，也能避免電源損壞。
以B0505S-1WR3為例，我們簡明列舉金升陽定壓R3系列主要性能參數(shù)對(duì)比情況：
表一 定壓R3系列產(chǎn)品B0505S-1WR3的性能對(duì)比
在迭代更新時(shí)，客戶會(huì)擔(dān)心產(chǎn)品性能及使用的兼容性問題。金升陽定壓第三代（R3）產(chǎn)品在傳承第一、二代產(chǎn)品的功能性和可靠性的基礎(chǔ)上，從根本上兼容了定壓第一代（R1)和第二代（R2）系列，引腳封裝及外觀尺寸完全一致，無需更改原有的PCB。定壓第三代（R3）產(chǎn)品讓客戶可以完美替代我司現(xiàn)存的第一代（R1)和第二代（R2)產(chǎn)品而無后顧之憂，如圖五所示。
圖五 產(chǎn)品兼容性圖示
3、小結(jié)
歷經(jīng)19年而初心不變，金升陽力求以精益求精來體現(xiàn)匠心精神。此次匠“芯”推出的定壓R3系列，采用芯片化設(shè)計(jì)，不僅“解耦”式均衡提升了輸出短路保護(hù)、容性負(fù)載能力、空載功耗、輕載效率和軟啟動(dòng)等性能，而且讓產(chǎn)品的一致性更好；另外，產(chǎn)品的兼容性設(shè)計(jì)方便客戶系統(tǒng)升級(jí)。金升陽定壓R3系列以絕對(duì)技術(shù)優(yōu)勢(shì)提升客戶體驗(yàn)之外，采用的他激架構(gòu)和IC化集成技術(shù)也為定壓電源技術(shù)指明了一個(gè)新的創(chuàng)新方向。
創(chuàng)新是一種態(tài)度，更是一種責(zé)任。金升陽以創(chuàng)新為己任，繼續(xù)推動(dòng)中國的電源事業(yè)發(fā)展，不斷給客戶帶來更好體驗(yàn)的產(chǎn)品。
4、產(chǎn)品信息展示：
|
產(chǎn)品系列 |
功率 (W) |
輸入電壓 (VDC) |
輸出電壓 (VDC) |
輸出 路數(shù) |
隔離電壓(VDC) |
封裝 形式 |
封裝尺寸 （mm） |
申請(qǐng)樣品 |
|
|
1 |
5 |
±5,,±9,±12,±15 |
2 |
1500 |
SIP |
19.65*6.00*10.16 |
 |
|
B_S-1WR3 |
1 | 5 |
3.3,5,9,12,15,24 |
1 |
3000 |
SIP |
11.60*6.00*10.16 |
|
|
|
1 |
5 |
5,9,12,15 |
1 |
1500 |
SIP |
19.65*6.00*10.16 |
|
|
E05_S-1WR3 |
1 | 5 |
±5,,±9,±12,±15 |
2 | 3000 |
SIP |
19.65*6.00*10.16 |
|
|
F05_S-1WR3 |
1 | 5 |
5,9,12,15 |
1 | 3000 |
DIP |
12.70*10.16*8.20 |
|
|
F05_N-1WR3 |
1 | 5 |
5,9,12,15 |
1 | 1500 |
SIP |
19.65*6.00*10.16 |
|
|
IB05_LS-1WR3 |
1 | 5 |
5,9,12,15 |
1 | 1500 |
SIP |
19.65*6.00*10.16 |
|
|
IB05_S-W75R3 |
0.75 | 5 |
3.3,5,9,12,15 |
1 | 3000 |
SIP |
11.60*6.00*10.16 |
|
|
IF05_S-1WR3 |
1 | 5 |
5,9,12,15 |
1 | 3000 |
SIP |
19.65*6.00*10.16 |
|
注：表格內(nèi)參數(shù)僅供參考，詳細(xì)產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)請(qǐng)以技術(shù)手冊(cè)為準(zhǔn)：
http://www.tunhuang.cn/html/product/1-3W-(SIP_DIP).html
