細數(shù)被動元件在電源模塊中的作用

被動元件通常也被稱為無源器件，這些元器件內(nèi)部沒有任何形式的電源，只能被動順從地響應(yīng)電信號。在具體電路中，被動元件不影響信號的基本特征，僅僅是讓信號通過，而并未加以更改。

被動元件的種類非常豐富，有電路類和連接類之分。電路類被動元件常見的三大類是電阻、電容和電感，通常統(tǒng)稱為RCL器件。

根據(jù)電子元件行業(yè)協(xié)會（ECIA）的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2019年全球被動元件市場規(guī)模為300億美元，其中RCL器件的市場規(guī)模為277億美元，占比超過90%。連接類的被動器件主要是連接器、電路板、插座等，在系統(tǒng)設(shè)計中同樣必不可少。

由于工作特點的原因，以RCL器件為主的被動元件在整體往往電路中并不顯眼，然而對整體電路的性能卻起著決定性作用，扮演著“幕后英雄”的角色，這一點相信廣大工程師朋友都深有感觸。

本篇內(nèi)容，我們將著重探討被動元件在電源模塊中的作用，并為大家?guī)?a href="http://srfitnesspt.com/tags/貿(mào)澤電子/" target="_blank">貿(mào)澤電子在被動元件方面的新品速遞。

電源模塊中的被動元件

作為電力供給的重要一環(huán)，電源模塊在電力電子相關(guān)領(lǐng)域的重要性日益凸顯，廣泛應(yīng)用于通信設(shè)備、汽車、工業(yè)和軌道交通等各個領(lǐng)域。作為一種交流電和直流電的相互轉(zhuǎn)換設(shè)備，電源模塊有很多關(guān)鍵的參數(shù)指標，比如輸入/輸出電壓范圍、輸入/輸出電壓精度、溫度漂移、電壓調(diào)整率、電流調(diào)整率和效率等。

近幾年，隨著電源技術(shù)水平的快速提升，電源模塊持續(xù)向著高功率密度、高效率和大電流低電壓方向發(fā)展。在此過程中，功率器件和電源管理芯片發(fā)揮了重要作用，是電源模塊進一步提升性能的主要發(fā)力點。

然而，很多時候RCL器件在系統(tǒng)電路中的重要性被忽視了，找到合適規(guī)格的RCL器件，往往會在效率、功率密度和系統(tǒng)尺寸方面起到奇效，而高性能的連接器同樣是提升功率密度和效率的好助手。

1、電阻

RCL器件中的電阻，也會分很多不同的類型，如圖1所示，包括固定電阻、可調(diào)電阻和敏感電阻，而固定電阻又可以進一步分為線繞電阻器、實心電阻器、薄膜電阻器等，敏感電阻則會包括壓敏電阻器、熱敏電阻器等。

圖1：RCL器件中的電阻的分類（圖源：貿(mào)澤電子）

固定電阻

固定阻值的電阻是優(yōu)化系統(tǒng)效率的重要一環(huán)，比如電源模塊中MOSFET輸入前面的這顆電阻，往往我們會希望盡可能的大一些，因此低阻值的電阻會很容易發(fā)熱，系統(tǒng)效率就很難提升，但又不能說越大越好，否則電容充電會變慢，影響B(tài)UCK電路的啟動時間，效率同樣上不去。

可調(diào)電阻

電阻中的可調(diào)電阻能夠幫助系統(tǒng)調(diào)節(jié)輸出端的精準度，對不同的負載有更好的響應(yīng)能力。

敏感電阻

壓敏電阻和熱敏電阻是電源模塊中常見的敏感電阻類型，一般用于提升電源模塊的可靠性。比如熱敏電阻中的NTC（負溫度系數(shù)熱敏電阻），由于其溫度越高阻抗越小，因此能夠在系統(tǒng)啟動的時候提供很好的保護作用，避免出現(xiàn)瞬間沖擊的大電流。壓敏電阻的選擇則和允許電壓上限、鉗位電壓上限、可承受浪涌電流息息相關(guān)，能夠在電壓突變的情況下保護電路中的敏感器件。

2、電容

再看電容，種類也不少，旁路電容、去耦電容、濾波電容等都是我們在電源模塊中常見的類型，它們都有什么作用呢？

旁路電容的存在使得交流電在系統(tǒng)電路中不需要通過電阻，進而避免了壓降；在交流信號處理電路中，通過耦合電容連接信號源和信號處理電路，使得前后級放大電容的直流工作點不受影響；濾波電容在輸出端能夠濾除直流模塊中不需要的交流成分，提升輸出的質(zhì)量；此外，電容在電源模塊中還會承擔穩(wěn)頻、調(diào)諧、定時、補償?shù)茸饔谩?/p>

3、電感

RTC器件中的電感具有通直流阻交流的特性，用于對交流信號進行隔離、濾波，在電源模塊輸入端加入共模電感能夠減少輻射、降低高頻共模噪音。此外，電感也常與電容一起用在輸入濾波和輸出濾波電路上，用來平滑電流。

4、連接器

隨著電源模塊的功率逐漸提升，連接類的被動器件也是高功率密度電源模塊的必要元器件，這些連接器往往只有很小的體積，但卻能夠滿足電源模塊的大電流需求，提供高功率的傳輸，且具有非常高的設(shè)計靈活性。

正是這些選擇得當、品質(zhì)出色的被動元件配合功率器件和電源管理器件，幫助工程師朋友打造出高效的電源模塊。接下來，為大家?guī)斫谫Q(mào)澤電子上新的被動元件，它們都是適用于電源模塊方面的創(chuàng)新之選。

符合AEC-Q200標準的MLCC

當前，隨著汽車智能化和電氣化程度提升，汽車上耗電的功能模塊越來越多，這給車載電力系統(tǒng)帶來了很大的壓力，因此高壓系統(tǒng)電路在汽車中已經(jīng)越來越普遍，比如疝氣大燈的供電電路，以及混動汽車/電動汽車中的功率轉(zhuǎn)換器等。

為了提升相關(guān)電路的效率，設(shè)計人員往往會采用提升開關(guān)頻率的方式，這個時候采用MLCC相較于鋁電解電容器或鉭電解電容器便會更有優(yōu)勢，它們能夠在高頻工作狀態(tài)下具有更低的ESR（等效串聯(lián)電阻），且有更先進的封裝技術(shù)，進而讓電源模塊擁有更高的功率密度。這些優(yōu)勢在Kyocera AVX 高電壓AEC-Q200 MLCC上都有所體現(xiàn)，讓其非常適合應(yīng)用于高頻電源轉(zhuǎn)換器的緩沖器，開關(guān)模式電源（SMPS）中的諧振器，以及高壓耦合/直流阻斷等應(yīng)用。

Kyocera AVX高電壓AEC-Q200 MLCC的另一個顯著優(yōu)勢是高電阻值和低漏電流，對下游電路或者負載電路的影響可以忽略不計，這在汽車供電模塊中也非常重要，讓設(shè)計人員不需要為漏電流費心。往往電解電容的漏電流都需要額外進行處理，否則容易造成局部電路功能失效，這在汽車應(yīng)用中是不被允許的。當然，符合AEC-Q200標準也進一步說明了Kyocera AVX高電壓AEC-Q200 MLCC的高品質(zhì)。

目前，在每款Kyocera AVX高電壓AEC-Q200 MLCC的詳情頁面中，大家都能夠在頁面底部看到該系列其他型號的器件，在容值、額定電壓和封裝形式上有著更豐富的選擇。

適用于高效電源模塊的MLCC

為提升電源模塊的效率，更高的開關(guān)頻率是一個很有效的途徑，這個時候采用MLCC（片式多層陶瓷電容器）相較于鋁電解電容器或鉭電解電容器便會更有優(yōu)勢，由于阻抗更低，采用更先進的封裝技術(shù)，MLCC能夠在更小的體積下?lián)碛懈叩碾娏魈幚砟芰?，進而讓電源模塊擁有更高的功率密度和紋波電流能力。

C0G電容器基于KONNEKT技術(shù)打造，采用創(chuàng)新的瞬態(tài)液相燒結(jié)（TLPS）材料。KONNEKT技術(shù)作為一種高密度封裝技術(shù)，創(chuàng)建了一種表面貼裝多芯片解決方案，非常適合高密度封裝和高效率的應(yīng)用。

在產(chǎn)品性能方面，C0G電容器擁有低等效串聯(lián)電阻（ESR）和低等效串聯(lián)電感（ESL）特性，非常適合用于必須具有高效率的電源轉(zhuǎn)換器、逆變器、緩沖器和諧振器，而這些器件都是電源模塊的重要組成部分，因此C0G電容器的高功率密度和紋波電流能力能夠在電源模塊中得到充分展現(xiàn)。

此外，C0G電容器還有一個優(yōu)點對電源模塊也格外重要，那就是卓越的熱穩(wěn)定性，允許其工作在散熱器件極少的快速開關(guān)半導體附近，對于高功率密度的電源模塊而言，這項優(yōu)勢能夠在設(shè)計和成本等多方面發(fā)揮積極作用。

具有過壓和瞬態(tài)電壓保護的壓敏電阻

在貿(mào)澤電子的“無源器件”列表下，工程師朋友能夠很輕松地找到電阻器、壓敏電阻、熱敏電阻相關(guān)產(chǎn)品。

上文中有提到，在電源模塊中，壓敏電阻能夠在電壓突變的情況下保護電路中的敏感器件。因此，VDRH14V275BSE也被應(yīng)用于過壓和瞬態(tài)電壓保護方面。Vishay的VDRH系列壓敏電阻在具備領(lǐng)先器件尺寸的情況下，提供了更高的電流浪涌保護能力，該系列中的H20型壓敏電阻，可承受的浪涌電流高達10kA。

圖2/3/4是VDRH14V275BSE的伏安特性曲線，分別為11VRMS-40VRMS，50VRMS-210VRMS，以及230VRMS-680VRMS。能夠看出，無論是在漏電流上限，還是鉗位電壓上限的情況下，VDRH14V275BSE的表現(xiàn)都十分穩(wěn)定。

圖2：11VRMS-40VRMS下的伏安特性曲線（圖源：Vishay）

圖3：50VRMS-210VRMS下的伏安特性曲線（圖源：Vishay）

圖4：230VRMS-680VRMS下的伏安特性曲線（圖源：Vishay）

此外，我們都知道，通常情況下電源模塊的工作環(huán)境都比較嚴酷，而VDRH14V275BSE表面涂有UL 94V-0認證的赭色無鹵環(huán)氧樹脂，可提供電氣、機械和氣候保護，VDRH系列壓敏電阻的封裝還能耐受所有的清潔溶劑。

總結(jié)而言，VDRH14V275BSE具有穩(wěn)定的產(chǎn)品性能，出色的浪涌電流保護能力，并借助于產(chǎn)品自身的材料特性，可應(yīng)對復雜的應(yīng)用場景。

適用于薄型、大電流電源的固定電感器

在電源模塊進行通斷工作中，系統(tǒng)中便會產(chǎn)生較大的電壓和浪涌電流，這些尖峰電流容易對電源模塊中的器件造成損壞，使得整個模塊工作異常。因此，能夠抑制浪涌電流的吸收電路在電源模塊中是必不可少的。

IHLP7575GZER1R5M5A下面共有兩款器件，一個是IHLP-7575GZ-5A，符合AEC-Q200標準，可用于發(fā)動機和變速箱控制單元、柴油噴射驅(qū)動器等汽車相關(guān)應(yīng)用；另一個是IHLP-7575GZ-51，適用于大電流負載點（PoL）轉(zhuǎn)換器和薄型、大電流電源等應(yīng)用。

IHLP-7575GZ-51固定電感器具有屏蔽結(jié)構(gòu)、1MHz-2MHz直流/直流能量存儲。在電源模塊中，IHLP-7575GZ-51可以幫助處理高瞬態(tài)電流尖峰，并且不會出現(xiàn)飽和。這一點非常重要，當電感出現(xiàn)飽和狀態(tài)之后，電感量會大幅降低，便會失去抑制電流的能力。

此外，IHLP-7575GZ-51在同等封裝尺寸下具有最低的DCR/μH，工程師朋友肯定非常喜歡這個參數(shù)，意味著更低的傳導損耗，能夠幫助提升電源模塊的效率。此外，在大家比較關(guān)心的電感噪聲問題上，IHLP-7575GZ-51由于其組成結(jié)構(gòu)，具有超低蜂鳴噪聲。

超微型電源連接器mPOWER?

在被動元件中，連接類器件是電源模塊對外的接口，是發(fā)揮電源模塊性能的必要環(huán)節(jié)。從另一個角度講，打造一款高效、高功率密度的電源模塊，需要有性能領(lǐng)先的連接器的參與。

mPOWER?電源連接器是一種高功率解決方案，每個電源刀片可支持高達18A電流（4個電源刀片供電時）。mPOWER?電源連接器具有行業(yè)領(lǐng)先的設(shè)計靈活性，包括2-10個電源刀片、間距為2mm、堆疊高度為5mm-16mm、18mm和20mm。同時，UMPT/UMPS連接器可以與Samtec的高速連接器系統(tǒng)互配使用。如Edge Rate?, AcceleRate?HD, Q Strip?, Q2?, Q Rate?, LP Array?, SEARAY?, SEARAY? 0.80 mm, Tiger Eye?, Ultra Micro Blade & Beam），形成完整的電源/信號系統(tǒng)。

卓越的產(chǎn)品品質(zhì)是mPOWER?電源連接器的絕對優(yōu)勢，該系列連接器通過了嚴苛環(huán)境測試（SET）認證，SET的測試包括在100%相對濕度下進行250次耐久性循環(huán)插拔；模擬在高度為70,000英尺、300VAC條件下持續(xù)60秒不擊穿；以及在5kV、10kV和15kV下測試靜電放電（ESD）等。在通過了嚴苛的測試之后，mPOWER?電源連接器適用于工業(yè)、航天和其它極端應(yīng)用環(huán)境。

因此，mPOWER?電源連接器是打造高效、高功率密度和高品質(zhì)電源模塊的理想選擇！
海量被動元件，總有一款適合你

被動元件被稱為“工業(yè)大米”，一方面代表被動元件在電路系統(tǒng)中不可或缺，同時也指出了被動元件品類極為豐富。作為全球領(lǐng)先的電子元件分銷商，貿(mào)澤電子在RTC器件的每個品類下都為大家提供了數(shù)十萬種選擇，連接類被動元件的種類同樣充足，無論是面向哪個領(lǐng)域的創(chuàng)新方案，你的BOM清單都將被一一滿足。

審核編輯：郭婷