Ska vi utveckla vår egen DC-DC omvandlare eller välja en standard?

”Vi behöver en DC/DC som är effektivare, lite mindre och som klarar våra EMC-krav” Men frågan många produktägare ställer sig är: ”Ska vi bygga den själva eller köpa en standardlösning?” Det är en rimlig frågeställning och det finns fler aspekter att ta i beaktande när man bedömer om man ska utveckla eget eller köpa off-the-shelf.

DC-DC omvandlare kan vara komponenter i ett system eller monterade på PCB. Komponenter i ett system kan utvecklas eller köpas som standard. På ett PCB kan man bygga med diskreta komponenter eller med en modul. Det gäller att hitta något som uppfyller kraven för sin applikation. Det är viktigt att man gör rätt val från början i produktutvecklingen för att undvika onödiga kostnader och tidsförluster.

När är det inte värt att utveckla eget?

I vissa fall är det inte optimalt att utveckla en egen DC-DC omvandlare. En självklar anledning är att en standardmodell redan uppfyller de nödvändiga kraven eller att kraven inte är så unika, till exempel när det gäller formfaktor eller storlek. Ett annat alternativ kan vara att köpa en off-the shelf och sedan anpassa den utifrån specifikationerna. Standardprodukten uppfyller alltså kraven men inte helt och då kan man välja att bygga en anpassning. Exempel på anpassningar är, kommunikationsmoduler, filter eller att använda flera parallella omvandlare för att öka effekten. Detta tillvägagångssätt kan minska både kostnad och tid.

Låga volymer är en till anledning som talar för att inte utveckla en egen lösning eftersom nyutveckling är en investering och i längden är det fördelaktigt att utveckla när det kommer till större volymer. Om produkten dessutom måste tas fram snabbt kan en standardprodukt vara ett smartare alternativ då egenutveckling är tidskrävande. Ett off-the-shelf alternativ kan spara både tid, pengar och merarbete. Men det är viktigt att säkerställa att den standardiserade DC-DC omvandlaren verkligen är lämplig för just sin applikation.

När är det rätt att utveckla eget?

Att utveckla en egen DC-DC omvandlare kräver tydliga kravspecifikationer och god planering, vilket man inte ska underskatta då otydligheter kan leda till dyra omtag. Processen är krävande och förutsätter återkommande iterationer samt omfattande testning för att säkerställa att produkten uppfyller alla specifikationer. Det är inte en linjär resa som många tror.

Men när är de rätt att utveckla en egen omvandlare?

En avgörande faktor till att utveckla är utrymmesbegränsningar i självaste produkten. DC-DC omvandlaren måste passa väl i det utsatta utrymmet. Faktorer som mekaniskt interface och värme kan också påverka designen och är väsentliga att fastställa från början. Därmed är det värt att utveckla en egen lösning som matchar de utsatta kraven och som säkerställer att produkten fungerar enligt specifikation.

Applikationer i krävande miljöer som till exempel försvars- och fordonsindustrin har ofta komplexa specifikationer som måste fullgöras. I dessa fall kan egen utveckling var optimalt för att produkten ska fungera under tuffa förutsättningar, som stöt och vibration.  Standardmodeller uppfyller sällan så specifika villkor för applikationer i dessa typer av miljöer.

Ska omvandlaren dessutom användas till en applikation där hög kontroll och integration med systemet krävs, till exempel genom kommunikation, kan en egen utveckling ge fler fördelar. Det kan minska iterationer och anpassas just för ens egna krav, därav lägre kostnader och en effektivare tidsplan.

Vad missbedömer ofta kunder?

Vår erfarenhet påvisar att kunder som behöver utveckla egna omvandlare ofta missbedömer flera viktiga aspekter.

Först och främst kostnaden. Det kan skilja sig markant beroende på volym. Att producera ett mindre antal är inte lönsamt i längden och som vi nämnde tidigare kan en standardlösning fungera utmärkt vid lägre volymer. Vid större volymer är en egenutvecklad lösning oftast fördelaktigare, eftersom det kan ge betydligt lägre styckkostnader.  Men det finns fall där volym inte spelar lika stor roll. I vissa applikationer med lägre volym, blir beslutet ändå enkelt då kraven är unika att egen utveckling blir mer lönsamt. Däremot med högre volym, finns det fler alternativ att välja mellan och då finns det möjlighet att spara.

Iterationer tillkommer nästan alltid och det är viktigt att vara förbered på detta. Självklart kan noggrann planering och testning minimera riskerna men förändringar kommer att uppstå som påverkar både tid och kostnad. Samtidigt får man inte glömma att iterationer är en naturlig del av processen.

Storleken på omvandlaren kan också ha ett inflytande på kostnaden. En mindre omvandlare är dyrare att utveckla än en större. En design med rymligare layout innebär kortare utvecklingstid i och med att layoutarbetet blir enklare att designa. Snabbare komponenter kan ha en påverkan på priset. Det är också en avvägning mellan kylning och EMC.

Andra kostnader kunder ofta ser över är test- och certifieringskostnader. Det finns vissa standarder som måste uppfyllas och att identifiera de så tidigt som möjligt skapar förutsättningar för att planera sin budget samt som det ger en ökad medvetenhet om processen.

Andra risker som är värda att nämna är relaterade till EMC och tester som ska utföras för att säkerställa funktionen. Till exempel om man har en kapsling som måste klara av en viss standard eller miljö. Geopolitik och supply chain måste också beaktas vid en övervägning i och med att priser och standarder kan skiljas. Det är viktigt att ha i åtanke hur och var ens produkt utvecklas.

På POWER&D har vi genom åren hanterat olika typer av krav när det gäller DC-DC omvandlare. Till exempel:

• En hög isolationsspänning krävde egenutveckling men isolerande hjälpkraftsomvandlare fick vara moduler för att spara tid.

• Hjälpkraft med superkondensatorer blev egenutvecklad, även spänningsutjämningen mellan celler, för att ingen standardprodukt uppfyllde kraven.

• Hög arbetsspänning krävde egen utveckling.

• Kund ville ha kontroll på underlagen vilket ledde till egen utveckling samt lägre kostnader.

Hur fattar man rätt beslut?

Som diskuterat är det viktigt att redan från starten av produktutvecklingen överväga vilken lösning som passar bäst, egen utveckling eller en standardlösning. Vi rekommenderar att noggrant utvärdera marginalerna, hur mycket behöver vi egentligen? Dessutom är det avgörande att tänka på systemarkitekturen och alla ingående komponenter. Vår långa erfarenhet inom området visar att grundlig planering tidigt är A och O och att man inte ska underskatta komplexiteten i egen utveckling.

Men de primära frågorna att fastställa från början är:

• Kan kraven hanteras?

• Vilken volym planerar vi för?

• Är det bråttom?

För att förenkla beslutsprocessen mellan egenutveckling och standardlösningar har vi utvecklat ett flödesschema som kan underlätta beslutsfattandet.

Slutsats

Som presenterat i den här artikeln krävs det noggrann reflektion om egen utvecklad eller en of-the shelf omvandlare är mer optimalt. Men det korta svaret är: utveckla eget när det finns unika krav och ta noggrann hänsyn till kostnad och tid.

Vi på POWER&D kan hjälpa till att utvärdera om det är värt att utveckla eget eller inte. Vi hjälper dig också med kravställning och projektplanering, så att processen blir så effektiv som möjligt, både sett till tid och kostnad.