Własny projekt zasilania czy gotowy moduł?

Projektowanie zasilania: mniej znaczy więcej

Wszyscy widzieliśmy filmy z maszynami typu ‘pick-and-place’, które błyskawicznie umieszczają komponenty na płytce drukowanej. Złożone systemy, które umożliwiają tę zaawansowaną technikę produkcji, z zewnątrz są niewidoczne. Każdy z tych precyzyjnie dostrojonych systemów ma wąski margines działania ze szczytową wydajnością. Najmniejsza usterka w podsystemie może być katastrofalna w skutkach, a przy dużej prędkości operator nie zauważy usterki na czas. W zależności od złożoności gotowego projektu, na płytce drukowanej znajdują się setki, a nawet tysiące elektrycznych połączeń lutowanych, tak jak pokazano to na Rysunku 5. Podstawowa analiza statystyczna pokazuje, że prawdopodobieństwo awarii wzrasta wraz z każdym dodatkowym połączeniem.

Mając to wszystko na uwadze należy zadać sobie pytanie: która konstrukcja układu zasilania będzie mniej narażona na awarię z powodu błędu produkcyjnego? Moduł zasilający. Zawiera znacznie mniej połączeń niż konstrukcja oparta na komponentach dyskretnych, dzięki czemu jest mniej podatny na wady jakościowe, powstałe podczas montażu. Mniejsza liczba elementów i połączeń oznacza również mniejsze zapotrzebowanie na wieloetapowość montażu. Zmniejsza to liczbę działań operatorów na płytkach, ograniczając w ten sposób ryzyko uszkodzenia przez wyładowania elektrostatyczne (ESD) podczas montażu. Wszystko to przekłada się na większą niezawodność gotowego rozwiązania.

Dylemat uproszczonego cyklu życia produktu

Wybierając pomiędzy modułem zasilającym, a konstrukcją dyskretną, aby zrozumieć wszystkie korzyści wynikające z podejścia modułowego, należy cofnąć się o krok i wziąć pod uwagę nie tylko projekt, ale cały cykl jego tworzenia. Jak pokazano na rysunku 6, w przypadku, gdy zdecydujesz się zaprojektować własną sieć dostarczającą energię przy użyciu elementów dyskretnych, Twój zespól projektowy powinien wziąć na siebie cały ciężar projektowania, testowania i walidacji dla każdego systemu zasilania.

Rysunek 6: Uproszczony cykl życia projektu na osi czasu ilustrujący zalety korzystania z rozwiązania modułowego, w porównaniu z rozwiązaniem dyskretnym

Po walidacji projektu przez zespół, należało by go ponownie przetestować, aby upewnić się, że spełnia wszystkie wymagane normy i uzyskać certyfikaty niezależnych agencji (UL, CE, UR itp.). Następnie musisz nawiązać współpracę z własną jednostką produkcyjną lub producentem kontraktowym, aby stworzyć plan produkcji. Po upewnieniu się, że proces produkcyjny został zakończony, co obejmuje również test końcowy, należy skontaktować się z działem zaopatrzenia, aby rozpocząć długi proces negocjacji umów dotyczących dostarczenia wszystkich poszczególnych komponentów z BOM. Wiele z tych komponentów może również wymagać innego źródła, co znacznie utrudni zakup. Wszystkie te zmienne i zależność od wielu dostawców w łańcuchu dostaw wprowadza potencjalnie większe ryzyko błędów lub nieplanowanych przerw. Dodatkowo, jeśli projekt kiedykolwiek będzie musiał zostać przeskalowany, wszyscy zaczynają pracę od początku.

Z drugiej strony, decydując się na oparcie projektu na gotowych modułach zasilających, można ograniczyć się do zakupu wstępnie zakwalifikowanych modułów np. od Vicor i wykorzystać niewielką liczbę dyskretnych komponentów do zamknięcia projektu. Dzięki temu logistyka łańcucha dostaw stałaby się znacznie łatwiejsza i mniej wymagająca z punktu widzenia organizacji. Miałbyś również pewność, że każdy otrzymany moduł został dokładnie przetestowany i dostał odpowiedni certyfikat jakości. Jakby tego było mało, wraz ze wzrostem zapotrzebowania na energię (zawsze tak jest!), będziesz mógł ponownie użyć większej ilości tych samych modułów, aby uzyskać większą moc, co likwiduje najbardziej problematyczną część procesu przeprojektowania.

Artykuł został opublikowany dzięki uprzejmości firm Vicor i Vitec Power