不久前，EEWORLD的微信群裡有乙個關於模組電源或分立器件的經典陳詞濫調的討論。
究其原因，是MPS推出了一款隔離式電源模組MIE1W0505BGLVH。 產品描述如下：是一款隔離穩壓直流直流電源模組。 它支援高達 3V 至 5V 的電壓5V 輸入電壓 （VIN） 應用，輸出功率 （POUT） 高達 1W，具有極好的負載和線性調整率。
該MIE1W0505BGLVH採用電容隔離技術進行反饋阻斷，以調節輸出電壓 （VOUT），而無需傳統的光耦合器和併聯穩壓器。 與傳統的隔離式電源模組相比，模組體積更小，執行更可靠。 該MIE1W0505BGLVH還具有連續短路保護 （SCP） 和過溫保護 （OTP）。
該器件採用小型 LGA-12 （4mmx5mm） 封裝。
有網友認為這款產品很不錯，畢竟是小型化，支援連續短路保護，也有網友認為小封裝真的很不錯，但是他們的場景並不是很需要這方面。 也有網友認為**太貴了，124 美元的價格標籤比分立器件貴得多，尤其是在批量大小之後。 不過，網友們對價效比的認可度更高，不是簡單的比較**，還要考慮綜合價效比的條件，**只是分母，效能同樣重要。
這引發了今天的大討論，我們應該使用模組還是離散
電源模組好用嗎？
這種討論或多或少是所有工程師都不得不面對的問題，尤其是近年來，隨著積體電路技術的發展，模組越來越小型化和晶元化，因此具有越來越多的優勢，例如易於設計、成本效益、效率和尺寸、更高的效能、更快的開發周期、 更簡單的PCB等。
此外，專業從事電源設計的工程師，特別是優秀的人才短缺，很多人不願意浪費太多時間將效率提高1%。 傳統上，設計人員使用分立元件來設計相對簡單的電路，但隨著需求的增加，包括多路復用、多功能整合等，解決方案的複雜性也在增加。
Vicor 還表示，在電源設計方面，少即是多。 在離散設計**中，較高裝配缺陷的可能性呈指數級增加，導致設計和製造效率低下。
我引用了 TI 在 2015 年撰寫的一篇文章，其中提到電源模組提供了經過驗證的指定解決方案，而分立式電源則允許對應用進行更多定製。 兩者都是有效的解決方案，適用於空間受限的應用，但需要權衡取捨。
就其本質而言，電源模組採用具有較高直流電阻 （DCR） 的更小電感器，以最大限度地減小其整體尺寸。 通常，分立式電源使用較大的電感器（具有較低的 DCR）來最大限度地提高效率。 規模和效率之間有明顯的權衡。
此外，在成本方面，TI還給出了具體的考慮標準。 所有其他專案都相同，由於整合電感器及其元件和組裝成本，功率模組的成本高於分立式功率 IC。 但是，完整電源的成本超過了電源IC的成本。 其他費用包括在組裝過程中拾取每個單獨元件並將其放置在 PCB 上的成本;BOM） 用於每個物料的標識、訂購和庫存成本PCB布局的成本和風險（因為電感器和開關節點的佈線需要仔細考慮，並增加了一些風險）;PCB本身的成本 – PCB越大，價格越高。 電源模組更高，但節省了PCB空間並簡化了設計。
該圖顯示了 2015 年的資料，比較了模組和分立元件的成本和效能。
此外，除了小功率電源外，大功率電源模組也在快速增長。 例如，包括IPM在內，各種SIC和IGBT模組已得到充分利用，模組和分立器件被用於大批量生產的車輛中。 示例 - 特斯拉 Model S 和 Model III 中的驅動單元使用分立式封裝。 我只能在這裡推測，但我想這是乙個成本和鏈條驅動的決定。 製造分立半導體本質上更便宜（更少的元件和製造工藝），而且它們的生產速度比功率模組高得多。
總體而言，使用功率模組是開發中高功率變流逆變器的一種更簡單、更方便的方式。 但如果需要考慮更多的變數，比如散熱介面、雜散電感、電流平衡等。
無線工程師也在討論模組化
在設計物聯網裝置時，決定是使用無線模組還是片上系統 （SoC） 也是乙個關鍵且具有挑戰性的問題。 每個選項都有其獨特的優點和缺點，選擇正確的技術需要在效能、功能和成本之間取得平衡。
無線模組是一種預認證單元，可用作完整的無線解決方案，通常包含帶有微控制器、軟體堆疊和天線的無線電收發器。 無線模組因其易用性和縮短開發時間而受到青睞。
片上系統 （SoC） 是一種積體電路，將微控制器單元和射頻 （RF） 前端組合在同一矽晶元上。 SoC 提供了更多的控制和靈活性，但需要更多的設計工作。
我們將使用以下指標比較無線模組和 SoC 的成本：初始購買成本、開發成本、鏈成本和可擴充套件性成本。
初始購買和開發成本
無線模組包括預先認證的射頻電路、天線和軟體堆疊，所有這些都會增加購買成本。 相比之下，SOC只是乙個沒有附加元件的積體電路。 由於它們在無線模組中沒有附加元件，因此初始購買成本較低。 這使得 SOC 對預算有限的設計人員具有吸引力。
然而，同樣的簡單性意味著開發成本可能會迅速上公升。 考慮以下與開發相關的費用列表：射頻設計和工程費用、實驗室裝置和基礎設施投資、PCB 配置和天線選擇成本以及認證費用。
無線模組包括預先設計、預先測試的射頻電路，無需內部射頻設計專業知識，也減少了實驗室測試的需求。 它們通常還經過預認證，包括內建天線和引腳排列，從而簡化了 PCB 布局過程。 這些東西都包含在初始購買成本中，在開發階段不需要更多支出。
另一方面，基於 Soc 的設計在進入市場之前需要額外的費用和時間來設計、測試和認證。 基於無線模組的設計具有更短的上市時間和更快的投資回報。
鏈和可擴充套件性成本
與基於 SoC 的設計所需的所有單個部件相比，採購模組更容易，但後一種選擇可能會導致更高的風險，尤其是對於小型公司或零件短缺期間。 然而，依靠模組供應商來確保連續性的成本可能很高。 如果選擇了 SOC，更大的公司或大批量生產可能會受益於對鏈的更多控制。
此外，無線模組通常意味著更高的單位成本，這在擴大規模時是乙個缺點。 對於大規模生產，SOC較低的單位成本可以抵消較高的開發成本。
Silicon Labs 分析了在物聯網設計中使用無線模組和 SoC 的成本。 他們比較了BGM210P無線藍芽模組和EFR32BG21藍芽SoC的成本，兩者的批量銷售量均為300,000件。
它們的成本比較基於以下假設：
數量從 10,000 到 300,000 臺不等，無線模組和 SoC 售價為 2 美元99 美元和 1 美元11 美元。
SOC 的 BOM 總計 055 美元，需要結合製造過程中的測試，其中 005 美元的成本是測試;0.50 美元是另乙個 BOM。
總體而言，使用無線模組的成本為 133 美元。
由於無線產品的設計、認證和監管審批流程複雜，採用 SOC 需要額外 6 個月的開發時間。 根據工程師平均年薪 100,000 美元，讓我們假設這將額外花費大約 50,000 美元。
考慮到這些因素，並考慮到上市時間和使用 SoC 帶來的額外開銷，無線模組和 SoC 的平衡生產在 500,000 到 1,300,000 臺之間。 如果忽略由於上市時間延遲而造成的收入損失，盈虧平衡點將降至 100,000 到 200,000 個單位之間。
當產量小於500,000件時，使用無線模組比使用SOC更有利可圖。 這是由於與 SOC 相關的前期成本較高，上市時間較長。 然而，一旦生產達到盈虧平衡區域，這些前期成本可能會分攤到足夠的單位上，使SOC成為更有利可圖的選擇。
因此，SOC 可能不是所有大批量產品的最佳選擇。 雖然 SoC 具有大規模成本效益的潛力，但也存在無法量化的風險，例如技術問題或認證問題。
使用 SoC 進行設計使產品開發人員能夠靈活地定製設計他們的系統並整合他們需要的硬體和軟體功能。 這種可定製性的另一面是複雜性增加和開發時間延長——設計人員需要對 SOC 架構及其上執行的軟體有深刻的了解。
相比之下，預製無線模組通常需要較少的開發時間和專業知識，但在定製和整合方面可能存在不足。 對於較小的生產執行，或者如果快速上市時間至關重要，無線模組可能更具成本效益對於較大的容量，或者如果有內部專業知識，SOC 可能更具成本效益。
較舊的嵌入式核心板
SOM也是一種流行的模組化產品。 SOM 將嵌入式處理系統的核心元件（如處理器、儲存器和外設）整合在一塊電路板上。
然而，與 SoC 不同的是，SOM 在 PCB 或模組上提供此功能，而不是在單個晶元上提供此功能。 在這方面，SOM是乙個板級系統。 通常，它是整合了許多IC或晶元的小板。
SoC 的使用確實讓事情變得更簡單，因為設計人員不必在電路的各個方面投入精力，而且晶元中包含了很多功能。
但是，設計人員仍然需要對SoC晶元有詳細的了解，包括每個引腳的功能、SoC的熱效能以及焊盤設計。
為了解決這個問題，SOM提供了乙個非常小的模組，可以連線到基板上，簡化整個過程，同時保持較低的功率預算，使其適用於各種應用。
在大規模生產過程中，製造和測試的延遲使時間限制更加嚴格。 SOM使整個設計過程更加順暢。 工程師需要做的就是選擇符合您要求的 SOM，將其與主站整合，然後您就可以開始了。
開發人員可以利用節省的所有時間專注於他們的應用軟體，從而顯著縮短上市時間並降低總體成本。
雖然SOM看起來類似於Arduino等評估板，但遠不止於此，SOM還可以用於最終產品，而不會損失可靠性或效能。
不需要深入的硬體知識和經驗，使其成為軟體開發人員的理想選擇。 一些 SOM 還附帶驅動程式，因此開發人員可以完全專注於應用層。
為硬體開發人員提供更快、更高效、更高效的設計過程。 FPGA效能和靈活性無需經過緩慢而繁瑣的PCB設計和製造過程即可實現。 它具有高度的高效能、可靠性和可擴充套件性。
它具有高度的可互換性，易於公升級。 具有相同外形尺寸的SOM公升級版本可以輕鬆替換舊裝置，而無需完全更改底層硬體，從而簡化了產品的生命週期。
總結
什麼是最划算的交易？當涉及到工程問題時，總是需要針對特定問題的分析，這是乙個不穩定的答案，取決於許多因素：具體產品、設計者、產品發布的緊迫性、良率等。 然而，在未來，隨著模組化產品在更多方面的進步，相信它們將越來越被更廣泛的群體所接受。