實現(xiàn)所需系統(tǒng)性能的一個重要要素是選擇電源解決方案。開發(fā)人員可以從各種選項中進行選擇，無論是他們自己的離散設計，使用DC/DC模塊和一些外部組件還是完整的，現(xiàn)成的解決方案。由于市場上可用的轉換器和電源大量，因此在大多數(shù)情況下都可以找到解決方案，并且對半定制或完全定制設計的需求正在減少。
　　一般的經(jīng)驗法則是，系統(tǒng)的總材料總成本的5％至10％用于電源。在成本分析中，離散電源的組件似乎是一般組件中的小項目，而DC/DC轉換器或完整的電源始終位于列表的頂部。這是否意味著離散解決方案始終是成本效益的？本文將研究每個解決方案的利弊，以及為什么在大多數(shù)情況下，模塊化或完整的解決方案方法更具成本效益。
　　離散設計
　　通過開發(fā)完全自定義的解決方案，可以實現(xiàn)的靈活性，并且可以提供各種用于不同拓撲的控制器芯片和變壓器，以及參考設計。
　　乍一看，開發(fā)功率解決方案似乎并不是太困難了，在一定程度上，對于非分離的低功率轉換器是正確的。但是，設計更高的功率或隔離轉換器成為一個真正的挑戰(zhàn)，因為它需要深入了解電力電子設備，高頻切換，熱管理，EMC行為和安全批準。許多公司在其發(fā)展部門不再擁有必要的知識和資源。
　　整個設計過程，包括資格測試和安全以及EMI批準，可能需要數(shù)月并產(chǎn)生高NRE成本。即使規(guī)格的較小更改也可能需要進行完整的重新設計。離散解決方案是組件成本至關重要的設備的可行選擇，并且可以大量攤銷大量的開發(fā)成本。
　　模塊化解決方案

　　越來越多的設計師選擇基于DC/ DC轉換器模塊的解決方案。模塊化方法不需要對電力電子設備的深入了解，并且允許非常靈活的設計，同時節(jié)省了時間和金錢，并獲得了開發(fā)和安全批準。設計可以在幾周甚至幾天內(nèi)完成，并且通常可以通過簡單地更改或添加模塊來快速實施一刻的更改。安全批準和EMC合規(guī)性得到了極大的簡化，因為這些模塊在范圍內(nèi)擁有批準，符合市場特定的標準，并具有內(nèi)置的過濾器和保護電路。對于設計，批準和特定的EMI要求，制造商提供了全面的文檔以及易于實現(xiàn)的參考設計。

  提供在鐵路市場中，模塊化方法經(jīng)常被使用，因為它可以以低的總成本啟用高靈活性，并且這些模塊有資格適應滾動庫存應用中極端環(huán)境條件。在此示例中，需要從火車上的不同標稱電壓產(chǎn)生孤立的±5 V/5 W電源電壓。解決方案還必須遵守各種鐵路標準。該系統(tǒng)的數(shù)量以100-300個單位的數(shù)量出售，其項目的年度總量低于1500個系統(tǒng)。這些卷不能證明自己離散設計的高成本是合理的。他們要求模塊化解決方案。一個很大的挑戰(zhàn)是火車應用中的名義電壓數(shù)量。

     經(jīng)常為具有固定電壓的特定火車項目生產(chǎn)系統(tǒng)，并且可以將適當?shù)霓D換器安裝在PCB上。

　　從P-DUKE中選擇了RDL06，因為它在SIP-8包裝中多可提供6 W功率，尺寸為21.8 mm x 9.6 mm x 11.2 mm，同時提供必要的安全批準和隔離電壓。在設計階段功率需求結束時，提高了8.5 w，但設計工程師能夠在同一包裝中使用10 W版本的轉換器。這是一種插頭解決方案，不需要任何PCB布局更改。

　提供在一些外部組件中，滿足EN55023和EN50121-3-2的EMI要求以及EN61000-4-4的瞬態(tài)要求。圖4顯示了基于P-Duke的申請說明的完整電路。它還包括輸入處的反極性保護。

　　圖4。EMI  ，瞬態(tài)和反極性保護由一些外部組件實現(xiàn)。圖像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供該模塊在內(nèi)部完全封裝了有機硅，使其對EN61373和MIL-STD-810F中定義的沖擊和振動具有極大的抵抗力。盆栽材料還將熱量從內(nèi)部組件轉移到金屬外殼。 P-Duke是個為這些產(chǎn)品引入單獨的引腳的制造商。它使模塊對沖擊和振動具有更大的抵抗力，并且某些熱量可以散發(fā)到PCB板上（圖5）。此外，這些模塊還提供遠程/關閉的遙控器，并防止過電流和短路。

　　圖5。 其他箱子引腳使模塊更加穩(wěn)健，并允許熱傳遞到PCB。圖像由Bodo的Power Systems 提供到市場的時間
　　用50個或更多組件實現(xiàn)并批準足夠的離散解決方案需要幾個月？在幾周內(nèi)完成設計并根據(jù)特定火車項目中的電壓購買，存儲和放置三個不同的DC/DC轉換器，這不是更容易嗎？

　　P-Duke在范圍內(nèi)提供了的DC/DC模塊投資組合之一，為不同的供應電壓和功率水平提供了解決方案，不僅在鐵路中，而且在醫(yī)療，工業(yè)或國防市場中，還提供了300 W。輸入電壓范圍為2：1至12：1，冷卻方法可以是對流，強制空氣，附著的散熱器和冷卻板，這可以使密封和防水溶液實現(xiàn)（圖6）。

　　圖6。DC  /DC模塊以不同的形式可用。圖像由Bodo的Power Systems  提供模塊化方法
　　DC/DC轉換器的模塊化方法提供了高度的靈活性，但是越來越多的工程師正在尋找可以快速實施的解決方案，而無需設計，測試或批準。多年來，在許多AC/DC應用中一直是標準的完整解決方案，在DC/DC應用程序中也越來越流行。他們結合了所有必要的功能和功能，擁有安全批準，并且是插件解決方案。

　　讓我們再次查看火車市場中數(shù)字化不斷發(fā)展的一個例子。改造現(xiàn)有系統(tǒng)并添加新功能需要標準，易于安裝的電源，這些電源可從所有不同的火車電壓中使用，并且可以存儲以進行快速響應。 P-Duke的URCD家族是一個總體解決方案，可以處理從14 VDC到160 VDC的輸入電壓，提供所有標準輸出電壓，具有20 W的功率，具有所有相關的鐵路標準標準，并且可以安裝在機箱或DIN軌上。圖7顯示了該解決方案的框圖。

　　圖7。 烏爾德家族的框圖，這是鐵路應用的總解決方案。圖像由Bodo的Power Systems  [PDF]提供春季終端

　　彈簧端子也稱為推銷（圖8），使電連接變得非常容易。安全標準需要一個已經(jīng)包含在設備中的保險絲，當設備打開時，其限制為15 a，從而阻止了任何上游保險絲被絆倒（圖9）。

　　圖8。 可以使用彈簧連接器進行電連接。圖像由Bodo的Power Systems  提供

    圖9。 當設備打開時，Inrush電流限制為15A  。

　　反向保護

　　如果發(fā)生不正確的連接，內(nèi)置的反向極性保護將設備與電源電壓斷開連接（圖10）。與更簡單的反極性保護解決方案不同，沒有熔融爆炸，因此，在連接不正確的情況下，無需替換它們。

　　圖10。 如果連接錯誤，則將設備與源斷開。圖像由Bodo的Power Systems提供EMI/EMC

　　EMC過濾器保證滿足EN55032和EN50121-3-2級B，并滿足高壓瞬態(tài)要求?；疖嚿系墓妷阂部赡軙袛?0毫秒（S2）或20毫秒（S3），在此期間，電源必須提供全部電力。 P-Duke的持有電路在鐵路市場的某些模塊中實施，并收取外部固定電容器。在供應中斷的情況下，這些電容器為DC/DC轉換器提供必要的能量。圖11顯示了供應中斷的定義和烏爾德家族中實現(xiàn)的電路。

　　圖11。 供應中斷定義和P-Duke的解決方案。圖像由Bodo的Power Systems  提供DC/DC轉換器的工作量從14 V到160 V，涵蓋了鐵路和滾動庫存應用中的所有標準電壓。一個單一電源可在任何應用程序中快速安裝系統(tǒng)。
　　總解決方案
　　總解決方案不需要額外的時間進行設計，測試，資格和批準。制造商提供了環(huán)境資格數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，這也保證了在所有指定條件下的功能。 P-Duke提供一系列完整的AC/DC和DC/DC解決方案。對于AC/DC市場開放式框架，可提供功率水平的封閉和封裝解決方案，可提供幾瓦至500 W的功率（圖12）。它們都與電源兼容，擁有國際安全批準，并且許多產(chǎn)品符合醫(yī)療應用中的嚴格要求。
    提供除了烏爾德（Urdc）家族外，P-Duke還提供了幾種用于機箱的DC/DC解決方案和DIN軌安裝，功率水平從15 W到300 W，單個或雙輸出電壓從3.3 V到48 V，到48 V，以及各種輸入伏特范圍為8.5 V UP 160V。
　提供無論是模塊化還是完整的解決方案，無論使用多種可用產(chǎn)品，都可以始終找到合適的，具有成本效益的電源，而不會產(chǎn)生高昂的開發(fā)和批準成本。