復雜的現代電路通常包含大量元器件，例如微控制器、IC、DSP 和 FPGA 等。每個元器件均具有特定的供電電壓要求。由共享“中央”電源和大量局部轉換器模塊構成的分布式電源系統，成為能夠滿足這種要求的最高能效解決方案。直到最近，制造商才開始選用分立器件，尤其是在需要大量使用時。由于全面認證型模塊的價格穩步下降，該等產品現已成為可行的替代品。當前這種經濟實惠的模塊幾乎適用于任何應用。

人們早已認識到模塊化 DC/DC 轉換器具有更高的能效和可靠性，但因其高成本，制造商并未在設計中使用這種轉換器，尤其是在需要大量轉換器時。盡管開發成本仍在增加，但認證型模塊的價格相較于前幾年已有大幅下降。此外，如果考慮產品上市時間等其他問題，模塊化轉換器通常是時下較為劃算的選擇。

DC/DC 轉換器內部開發的誤區

雖然大多數制造商已在電路中使用采購的開關模式電源，但他們通常對于在設計中使用第三方 DC/DC 轉換器仍然有所遲疑。其中有兩個主要原因：一方面是 DC/DC 轉換器以低直流電源工作，屬于相對簡單的元器件；另一方面是，它們構成了印刷電路板的一部分，所以最好采用一種工藝與其他元器件一起貼裝。

初看起來，開發轉換器似乎是一項相對簡單的工作。但這是一種錯覺，因為通常表面看起來簡單的器件，細節中最容易出現問題。設計 DC/DC 轉換器時，模擬技術的一些特性通常會引發很棘手的問題。例如，印制線會產生不存在于電路圖中的電容或電感，這些電容或電感通常無法預測。此外，變壓器的性能不僅受鐵氧體材料影響，還取決于器件工作的磁滯回線范圍。這會產生高水平干擾，可能需要重復二次設計。最終導致產品發布推遲，有時會推遲幾個月。而制造商選擇現成的模塊，不僅縮短開發時間，同時還將商業風險降至最低。

轉換器模塊高效且實用

專業供應商為轉換器模塊帶來的另一巨大優勢是高效和出眾的可靠性，這些模塊已得到數以千計應用的驗證。現代設計通常需要大量轉換器，所以建議開發人員應密切關注每個此類元件的能效。大型轉換器通常以超過 90% 的能效等級工作，而使用 1 W 至 2 W 范圍的小型 DC/DC 轉換器難以實現這種額定能效，因為每個轉換器具有固定的靜態功耗，而小型轉換器的此類功耗比率比大型轉換器相對更高。因此根據實際的功率和拓撲，經優化的 DC/DC 轉換器能效約為 85% 至 92%。

但在這種情況下，僅關注滿負載時的絕對額定能效，而不考慮較低負載范圍的能效，會有一定的危險。一般來說，所有轉換器以接近額定負載工作時，可以達到最高能效。負載越低，則能效越低。但設計精良的轉換器具有穩定的高能效，尤其在重要的中到低負載范圍內。

對指甲大小的新型R1SX-05051 W 轉換器進行測試，并與相同額定功率的定制轉換器比較進行，兩者在能效方面存在巨大差別。滿負載時，定制設計型號已達到約 70% 的可接受能效水平。但在半負載時，能效降至略高于 55% 的水平，而 RECOM 模塊即使在半負載時也可以達到 72% 的能效，高出了 17 個百分點（圖 1）。定制設計的器件功率損耗為 409 mW，比損耗為 195 mW 的 R1SX 高出一倍還多。在這種情況下，選擇“現成的”模塊不僅可以降低能源消耗，還可以降低 PCB 上的熱負載。

圖 1： 定制設計轉換器與RECOMR1SX的對比表明，后者在非常重要的中到低負載范圍中具有更大的能效。（圖片由 RECOM 提供。）

模塊化轉換器的其他優點

此外，模塊化轉換器在尺寸和功率密度方面絕對領先。由于電路越來越復雜，因此 PCB 上的小型基底面展現出了巨大優勢。通常，RECOM 模塊中的分立轉換器僅占據一半空間。這是一項巨大優勢，因為 PCB 上的空間越來越緊缺。

模塊化轉換器在材料管理方面也具有重要優勢。生產定制轉換器需要的環形變壓器、鐵氧體磁芯、扼流圈和晶體管等零件，均為高度專業元器件，通常內部零件清單中沒有。購買“現成的”模塊，可以簡化零件清單并使之易于管理。

最后，使用認證型元器件也能夠極大地加速最終產品的認證。為避免麻煩，在設計過程中應盡早考慮解決最終障礙。作為該領域的領先制造商，RECOM 又向前推進了一步，在提交認證之前，向客戶提供在內部 EMC 實驗室測試產品的選擇。

圖 2： RECOM 讓客戶可以在自己的EMC 實驗室對應用進行認證之前，先對該應用進行測試。（圖片由 RECOM 提供。）

結論

如果僅比較元器件的成本，分立轉換器的價格一般會低于采購模塊的價格。但當考慮開發、測試和認證成本時，將會出現不同的情況。而實際上模塊化轉換器的價格已較前幾年有大幅度下降。

圖 3： 全自動化工廠生產的 R1SX 1W DC/DC 轉換器在滿負載時的額定能效為 78%。（圖片由 RECOM 提供）

這些模塊采用全自動化生產工藝，具有極高的緊湊性和可靠性。例如，可以在溫度 -40°C 至 +100°C，滿負載時工作，其隔離電容比競爭產品高出約 40 倍。這些轉換器可用于 3.3 V 或 5 V 的輸入/輸出電壓，具有 1 kVDC或 3 kVDC隔離。該系列獲 IEC/UL/EN 62368-1 和 UL 60950-1 全面認證，并提供三年質保。