面對不斷縮小的空間限制和不斷提高的魯棒性要求，工業(yè)和汽車電源設(shè)計人員必須仔細(xì)選擇最佳的電源設(shè)計拓?fù)?，以滿足其應(yīng)用需求。隔離選擇包括模塊以及分立和集成解決方案;每個都有自己的權(quán)衡。模塊是封裝解決方案，具有共同的輸入/輸出要求，但它們的溫度和隔離額定值有限。分立式解決方案是使用單個組件的定制設(shè)計，但它們需要大量的工程工作。集成解決方案在封裝內(nèi)使用變壓器，以實現(xiàn)扁平解決方案，但它們的功率輸出較低。

模塊和分立解決方案使用變壓器或電感器來轉(zhuǎn)換電能。變壓器是一個高大的組件，這會導(dǎo)致模塊和分立解決方案具有很高的高度。圖 1 顯示了模塊的 3D 視圖和分立解決方案的自上而下視圖。

圖 1：隔離電源解決方案：左側(cè)為模塊，右側(cè)為分立式電源解決方案

需要低板厚度的應(yīng)用受到解決方案高度的限制。例如，電信機(jī)架使用開槽卡來添加或更換服務(wù)器。這些卡越薄，每個機(jī)架中可以容納的服務(wù)器插槽就越多。電信和消費(fèi)電子等行業(yè)推動薄型設(shè)計可以從薄型集成電源解決方案中受益。

薄型解決方案還具有機(jī)械優(yōu)勢。與其他印刷電路板 （PCB） 組件相比，變壓器很高——就像住宅社區(qū)中間的高層建筑。這些高大的元件就像懸臂一樣，容易受到PCB上的強(qiáng)烈物理擾動，就像地震中的高層建筑一樣。懸臂振動模式會導(dǎo)致部件頂部的側(cè)向應(yīng)力，如圖2所示。

圖 2：具有變壓器靈活性的分立式解決方案，以白色表示

側(cè)向應(yīng)力會導(dǎo)致變壓器焊盤抬起或組件從PCB上脫焊。在惡劣的應(yīng)用環(huán)境中，這可能是一個巨大的可靠性問題，將受到?jīng)_擊和振動。例如，為交流電機(jī)供電的隔離驅(qū)動器在運(yùn)行過程中可能會遇到與電機(jī)速度相關(guān)的振動。如果振動變得太劇烈，電機(jī)可以通過斷開變壓器與其功率級柵極驅(qū)動器的連接來導(dǎo)致自身故障。

即使振動最小，一次意外的撞擊也可能使電機(jī)驅(qū)動器失效。想象一下，在工廠自動化中，撞擊會導(dǎo)致電機(jī)故障，減慢或停止生產(chǎn)?；蛘邔τ陔妱悠噥碚f，撞到減速帶太快可能會使電動機(jī)失效。薄型、薄型設(shè)計對于在振動和沖擊環(huán)境中（如汽車電動機(jī)和工業(yè)自動化）中的電路壽命可靠性至關(guān)重要。

TI 的 UCC12051-Q1 是一款集成隔離式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，采用變壓器級封裝技術(shù)，采用扁平 16 引腳小外形集成電路 （SOIC16-DW） 封裝，可提供 500 mW 的隔離電源。該器件可在 -40°C 至 125°C 的擴(kuò)展環(huán)境溫度下工作，并具有 5kV 增強(qiáng)隔離功能。

薄板設(shè)計允許更小、更密集的系統(tǒng)，并且對振動和擾動的機(jī)械魯棒性更強(qiáng)。與模塊和集成解決方案相比，UCC12051-Q1 可為更薄的電路板設(shè)計提供薄型電源。醫(yī)療和消費(fèi)行業(yè)可以從薄型系統(tǒng)中受益，電信和工業(yè)行業(yè)可以從更高的可靠性和功率密度中受益。

審核編輯 黃昊宇