É precisamente neste contexto de tensão que se toma a decisão entre um módulo DC/DC pré-fabricado e uma topologia discreta.

Para muitos projetos de desenvolvimento, o módulo continua a ser a solução inicialmente óbvia. Um elevado nível de integração encurta a fase de desenvolvimento, simplifica o design e a certificação e reduz o esforço necessário para testes e validação. Especialmente quando se prevêem volumes de produção pequenos ou médios, ou quando um produto necessita de ser lançado rapidamente, esta abordagem é normalmente económica e logisticamente viável. O tempo de lançamento no mercado não é uma consideração secundária nestes casos, mas muitas vezes o principal fator limitante.

No entanto, à medida que os volumes de produção aumentam, as prioridades alteram-se. Os custos unitários, a otimização térmica e a integração precisa no circuito global tornam-se cruciais. Especialmente em aplicações orientadas para grandes volumes, as topologias CC/CC discretas permitem que o transformador, a frequência de comutação e o projeto sejam especificamente adaptados à aplicação. Como resultado, tanto a eficiência como o desempenho térmico podem ser melhorados, enquanto os custos unitários na produção em série são reduzidos. Em muitos projetos, a transição económica ocorre por volta das 50.000 unidades: abaixo deste nível, os módulos continuam a ser, geralmente, a solução mais rentável, enquanto que acima deste, a atratividade das arquiteturas discretas aumenta significativamente.

Além disso, existe um fator estrutural no desenvolvimento da eletrónica: os estágios de potência estão entre as disciplinas mais exigentes no projeto analógico. Os componentes magnéticos, os efeitos parasitas, os transitórios de comutação, o isolamento e a compatibilidade eletromagnética (EMC) devem ser dominados simultaneamente. Ao mesmo tempo, muitas equipas de desenvolvimento carecem de uma vasta experiência técnica em eletrónica analógica. Os módulos consolidaram-se também por transferirem uma parcela significativa desta complexidade para um componente já comprovado.

A abordagem de plataforma da RECOM: CI + transformador para o projeto de conversores CC/CC discretos.
Isto é particularmente interessante quando os programadores desejam combinar as vantagens de ambos os mundos. É precisamente aqui que a RECOM apresenta uma arquitetura de conversor CC/CC discreto baseada em soluções de CI + transformador, simplificando a transição de um módulo CC/CC pré-fabricado para uma fonte de alimentação CC/CC discreta. A empresa transfere a sua experiência em integração e aplicação do mundo dos módulos para soluções de fontes de alimentação discretas e fornece uma cadeia funcional claramente definida para este fim. Na sua essência, existem três elementos: um CI driver de transformador para o lado primário, transformadores standard ou personalizados e componentes inteligentes de retificação e controlo no lado secundário.

Figura 1: Circuito integrado primário, transformador e circuito integrado secundário de uma fonte de alimentação CC/CC isolada

Isto permite a criação de uma fonte de alimentação auxiliar compacta e isolada, com uma lista de materiais gerenciável. O circuito controlador integrado gera o controlo do lado primário, o transformador trata da transferência de energia e do isolamento galvânico, e o retificador inteligente do lado secundário converte-a numa tensão CC estável. Nos projetos de referência, o circuito externo pode ser limitado a apenas alguns componentes passivos. Ao mesmo tempo, a arquitetura permanece flexível o suficiente para implementar diferentes conceitos de circuitos, como configurações push-pull, ponte completa ou LLC.

Vantagens para os Processos de Desenvolvimento
: Para os desenvolvedores, é especialmente relevante que a RECOM forneça não só circuitos integrados individuais, mas também a componente magnética correspondente. A combinação de circuito integrado e transformador reduz significativamente o esforço necessário na fase de projeto, uma vez que as principais interfaces entre o controlador, a componente magnética e o lado secundário já podem ser alinhadas sistematicamente.

Se o circuito integrado e o transformador forem adquiridos em conjunto, poderá ser realizado um teste preliminar da interação entre os componentes. Isto reduz os ciclos de iteração de desenvolvimento e permite uma validação mais rápida do projeto.

Figura 2: Solução CC/CC discreta

Isto contribui significativamente para a redução do tempo de desenvolvimento. Em vez de terem de validar completamente a adequação de uma topologia discreta a partir do zero, os programadores recebem uma base predefinida que tem em conta a compatibilidade elétrica e magnética. Isto permite que a transferência de energia, as tensões de entrada e saída, os requisitos de isolamento e as restrições de altura sejam abordados de forma mais estruturada. Para projetos com prazos apertados, isto significa que o caminho para uma solução discreta é significativamente encurtado sem sacrificar os graus de liberdade para a otimização específica da aplicação.

Perspetiva e posicionamento de mercado:
Este posicionamento é também notável do ponto de vista de mercado. A RECOM é o único fabricante líder de fontes de alimentação que oferece tanto módulos DC/DC completos como as soluções correspondentes de circuitos integrados discretos e transformadores, tudo de um único fornecedor. Para os clientes, isto cria um caminho de migração contínuo: aqueles que utilizam inicialmente um módulo podem migrar para uma arquitetura discreta à medida que os volumes aumentam ou os custos-alvo mudam, sem terem de repensar completamente a tecnologia subjacente.

Assim, a escolha entre topologia modular e discreta deixa de ser um dilema e passa a ser uma estratégia de desenvolvimento ao longo de todo o ciclo de vida do produto. Nas fases iniciais, uma solução prontamente disponível e comprovada é, normalmente, fundamental. Em fases posteriores, o custo, a optimização térmica e o nível de integração podem favorecer uma implementação discreta. A abordagem visa mapear esta transição dentro de uma base tecnológica comum, em vez de obrigar os programadores a alternar entre dois mundos de produtos distintos. Quando ambas as opções estão alinhadas e provêm do mesmo fornecedor, o esforço de interface é reduzido, e é aí que muitos programadores se apercebem do benefício prático.

Não é apenas o formato que é decisivo, mas sim qual a arquitetura energética que melhor se adapta à fase do projeto, ao mercado-alvo e ao volume de produção planeado. A RECOM aborda esta relação com uma abordagem que combina a rapidez no lançamento do produto, a liberdade de design discreta e a integração de circuitos integrados e transformadores num único portefólio. A mensagem principal, portanto, não é apenas que as soluções discretas podem ser economicamente viáveis, mas também que a sua incorporação hoje exige um esforço de desenvolvimento significativamente menor do que há alguns anos.

Aplicações típicas de conversores CC/CC discretos
: Tecnicamente, esta abordagem é particularmente relevante para arquiteturas de energia distribuída e fontes de alimentação auxiliares compactas e isoladas, como as necessárias em aplicações de alimentação para drivers de gate de semicondutores de potência IGBT, MOSFET ou SiC. Nestas áreas de aplicação, o isolamento, a dinâmica, as margens térmicas e o comportamento de comutação reprodutível são críticos. Portanto, uma combinação coordenada de um circuito integrado de controlo e um transformador não só simplifica o design elétrico, como também facilita a transição para uma produção em massa robusta.

Conclusão: Conceitos de fontes de alimentação CC/CC escaláveis.
O mercado das fontes de alimentação CC/CC não está a abandonar os módulos, nem a migrar completamente para soluções discretas. Em vez disso, há uma procura crescente por conceitos de fontes de alimentação escaláveis ​​que permitam diferentes prioridades dependendo da fase do projeto. Aqueles que desejam começar rapidamente precisam de um módulo pronto a usar. Aqueles que posteriormente se concentram sistematicamente nos custos unitários e na otimização específica da aplicação requerem uma transição controlada para uma topologia discreta. Esta ponte entre o rápido lançamento no mercado e a liberdade de design técnico define o núcleo da abordagem da RECOM.

Autor: Artigo disponibilizado pela RECOM Power