ほぼすべての電子機器には、入力電圧と出力電圧を変換するための電力コンバータ ソリューションが必要です。高度に統合された回路を備えた新世代の電力コンバーターにより、製品設計フェーズを大幅に短縮できます。この記事では、DC-DCモジュールと独立設計の違いと利点について紹介します。
高効率DC-DCモジュールによる設計の簡素化とコスト削減
電子機器を設計する場合、最初に思い浮かぶのは、電力コンバータを設計するか、すぐに使用できるモジュールを購入するかです。DC-DCモジュールの場合、サイズ、ワット数、絶縁、安全性、EMC要件、電気的性能、在庫、市場投入までの時間を考慮すると、設計者にとって決定を下すのが難しくなることがよくあります。しかし、低コストのパワーモジュールの登場により、決定を下すのはそれほど難しくはなくなるでしょう。より優れた電力変換機能を提供する高度に統合された電源モジュールが市場に数多く存在すると、電子機器メーカーはコストを削減できるようになります。
たとえば600Wなどの高ワット数が必要な場合、メーカーは通常、すぐに使用できる電源モジュールを購入します。これは、PCB上に大きな電源モジュールを追加するのは非経済的だからです。ただし、1Wなどの低ワット数のアプリケーションの場合、多くのメーカーは、データ インターフェイスの電源を絶縁したり、オペアンプ レールのアナログ回路に低ワット数の「スポット」電圧 ( 例: -5V) を生成したりできるシンプルな絶縁コンバータを選択します。これらのコンバータ（表面実装モジュールやスルーホールモジュールを含む）は、信頼できるソースから1ユニットあたり約2ドルで購入できます。しかし、多くのユーザーは、基本的な理論とデバイスのアプリケーション ノートを使用すれば、より低い総コストでコンバータを設計および実現できると考えています。
実際には、モジュールの購入コストと独立した設計のBOMのコストを比較するほど単純ではありません。考慮すべき隠れたコストが他にもあるからです。 たとえば、10個のコンポーネントを使用して1W絶縁コンバータを構築する場合、直接コストにはこれらの10個のコンポーネントの配置とテストが含まれます。ただし、モジュールの場合は、1つのコンポーネントのコストのみを処理する必要があります。さらに、5つのメーカーから10個の部品 (特殊な磁性材料を含む) を購入する必要がある場合もあります。モジュールを購入すれば、1つのサプライヤーとのみやり取りすればよいことになります。そして、これらの10個のコンポーネントには、保管、取り扱い、検査、保管、ピッキングの異なる方法を必要とする8種類のコンポーネントが含まれる場合があります。モジュールを1つだけ使用すると、複雑さが大幅に軽減されます。
さらに、PCBサイズの増加に伴うコストなどの間接的なコストもあります。 独自に設計されたモジュールを使用する場合、PCBサイズを最小限に抑えることは困難です。埋め込み型表面実装磁気モジュールにより、PCBを最小限に抑えることができます。すぐに使用できるモジュールは専門的に設計されているため、製品認証にかかる費用を節約できるだけでなく、モジュールのPCB設計、エンジニアリング時間、設計サポートにかかるコストも節約できます。安全認証が必要な場合は、継続的な認証・検査費用も発生します。さまざまなサプライヤーから部品を購入する場合、監督、品質保証、管理に労力と時間を費やす必要があります。すぐに使用できるモジュールを使用すると、これらの問題は発生しません。
変圧器やその他の磁気部品も設計・製造したい場合は、上記の手順をもう一度検討する必要があります。さらに、さまざまなタイプとゲージのワイヤ、絶縁材、ハードウェア、磁気コアを準備する必要があります。例えば、変圧器が、0.07mm以下の線径と直径4mmの磁心のコイルを6個以上備えている場合、特別な技術と設備が必要になります。磁気部品も作れますが、コストはDC-DCモジュールと同じくらい高くなります。
これらすべてのコストと関連する間接コストおよび時間遅延は、認定された信頼性の高いモジュールを1つ購入することで節約できます。さらに重要なのは、製品をより早く発売して販売するために、組織がコアビジネスやその他のより価値の高い項目に集中するための「機会費用」を節約できることです。
市場には、以前のモデルよりも大幅に優れた性能を持ち、より低価格の最新製品が存在します。たとえば、 ムラタパワーソリューションズ の NXEシリーズ には、特許出願中の追加の埋め込み磁性材料が含まれており、一般的な独立部品や競合製品よりも優れた性能を低コストで提供できます。NXEシリーズ は、 村田製作所の 特許取得済みのiLGAパッケージで構築されており、1Wの業界標準パッケージ リードと互換性があるため、現在のDC-DCモジュール ユーザーは製品をアップグレードして競争力を高めることができます。
わずか12.7 x 10.4 x 4.8 mmの超小型コンバーターは、業界標準の高さ7 mmよりも30% 以上低いプロファイルを備えているため、スペースが限られた小さな設計でも使用できます。また、市場で入手可能な他の絶縁型表面実装DC/DCコンバータとは異なり、NXEシリーズは自動化されたプロセスを使用して製造されるという利点があり、製品全体の信頼性が大幅に向上し、一貫したパフォーマンス特性が実現されます。業界標準のピン互換フットプリントを備えたこのシリーズは、既存の設計の代替製品としてだけでなく、新しいコンパクトなアプリケーションにも最適です。
メーカーは、さまざまな理由から、DC-DCコンバータを「自社で作るか、購入するか」というジレンマに悩まされていました。新世代の低コスト モジュールが低ワット アプリケーションの需要を満たすことができるようになったら、DC-DCコンバータを「構築するか購入するか」を決定する前に、村田製作所のNXEシリーズについて詳しく調べてみませんか。
