MID06W0505A 系列產品賦能隔離式電源模塊

概述

電源模塊是電力電子應用的核心組成部分，尤其是微功率電源模塊，它被廣泛采用為各種信號隔離器應用供電，例如RS485、CAN和RS232。但與此同時，工業(yè)自動化、電動汽車電池管理系統(tǒng) (BMS) 和充電樁等工業(yè)應用的安全性、功率密度和可靠性標準門檻不斷提高。

為了提高功率密度并簡化電力電子設計，MPS 推出了采用 SOIC-16 (10.3mmx10.3mmx2.5mm) 芯片級封裝的隔離式 DC/DC 電源模塊系列（見圖 1），具體包括MID06W0505A-3、MID06W0505A-2、EV1W0505A-Y-00A和EV06W0505A-Y-00B)。

傳統(tǒng)的電源模塊通常由PCB、電容、電阻、變壓器和IC組裝而成，并封裝在塑料外殼中。 MPS則采用方便焊接的芯片級SOIC-16封裝，它極大地減小了占板空間，提高了可靠性，同時還能夠提供卓越的性能。

本文將著重探討MID06W0505A-3的優(yōu)勢所在。

封裝與可靠性

圖 2 所示為傳統(tǒng)電源模塊。

傳統(tǒng)電源模塊在灌封過程中容易混入氣泡，灌封膠容易老化。通過將模塊放置在低氣壓盒子中，可以釋放混入的空氣，從而去除氣泡；但這種方法存在誤差，所以老化不可避免。這會導致灌封膠裂縫和外殼鼓脹。即使大部分氣泡被排出，但使用過程中內部氣泡的反復膨脹和收縮也會使灌封膠老化。老化的灌封膠會顯著降低模塊的可靠性，另外還可能導致原邊與副邊的絕緣失效，給用戶帶來危險。

另外，傳統(tǒng)電源模塊通常工作于 -40°C 至 +85°C 的狹窄溫度范圍內。插入式封裝還容易變形，引腳也無法實現(xiàn)自動焊接，效率較低。而且傳統(tǒng)電源模塊高度大，很難應用于空間受限應用。

MID06W0505A-3則解決了傳統(tǒng)電源模塊的這些缺點，它具備以下特性：

·高壓塑封。這種芯片級封裝系統(tǒng)可防止氣泡的產生，同時還可提高可靠性和耐壓性

·-40°C 至 +125°C 的工作溫度范圍

·適用于SMT 自動化的便捷、超薄2.5mm SOICW-16 封裝，提高了生產效率，且實現(xiàn)了超薄尺寸以滿足嚴格的高度要求

磁場抗擾度

當產品暴露在強磁場中時，可能會出現(xiàn)通信異常，甚至被燒毀。這些問題通常是由輻射或傳導的磁干擾引起的。

圖 3 顯示了將磁鐵放置在模塊上方以產生干擾的實驗。

圖 4 顯示了當磁鐵位于電源模塊上方時，MID06W0505A-3的穩(wěn)定輸出。

該結果與產生嚴重振蕩的傳統(tǒng)電源模塊形成了鮮明對比。對傳統(tǒng)解決方案而言，5V 輸出就可能過沖至 7.8V，從而損壞電源模塊下游的敏感電路（參見圖 5）。

輸出異常是開環(huán)控制所致。在受到外界干擾時，模塊內部電路無法進行閉環(huán)調節(jié)，從而導致輸出電壓(VOUT)調節(jié)失敗。MID06W0505A-3采用先進的隔離反饋技術，對外部干擾提供實時反饋，能夠實現(xiàn)閉環(huán)控制，并穩(wěn)定VOUT。

輸出電壓調整

在某些對電壓調整率要求更嚴格的情況下，傳統(tǒng)電源模塊的VOUT未經調節(jié)，會隨著輸入電壓(VIN)和負載而顯著波動。尤其是當VIN達到最大值且無負載時，VOUT波動的幅度將相當大。在這種情況下，建議連接一個假負載，其值為額定負載的 10%。

VOUT的調整率會影響后級電路的系統(tǒng)穩(wěn)定性，并可能導致相對較高的靜態(tài)功耗。MID06W0505A-3具有內部閉環(huán)控制、穩(wěn)定的VOUT、無最小負載要求、輸出穩(wěn)定且靜態(tài)功耗低。

圖 6對傳統(tǒng)電源模塊與MID06W0505A-3之間的負載調整率進行了比較。

圖 7 對傳統(tǒng)電源模塊與MID06W0505A-3之間的線性調整率進行了比較。

MID06W0505A-3顯然比傳統(tǒng)電源模塊更加穩(wěn)健，其獨特的功能和卓越的性能指標包括：

·4.5V 至 5.5V VIN范圍

·具有出色動態(tài)性能的 5V 穩(wěn)壓VOUT

·典型 0.2% 負載調整率和 0.1% 線性調整率

·高達0.6W 的輸出額定功率（1W 可選）

·支持連續(xù)短路保護（SCP）和過溫保護（OTP）

·3KVDC隔離電壓

·符合CISPR32 B 類 EMI 測試標準

·符合 IEC62368-1 認證

圖 8 顯示了MID06W0505A-3簡潔的外圍電路。

結論

MPS 的隔離式電源模塊能夠滿足日益增長的安全性、功率密度和可靠性需求。本文介紹的MID06W0505A-3克服了傳統(tǒng)電源模塊的限制，并能輕松應對磁干擾和VOUT波動等各種信號隔離器和工業(yè)應用供電的關鍵考量因素。