PCB transzformátorok demisztifikálása - Teljes útmutató

PCB transzformátorok demisztifikálása - Teljes útmutató

A nyomtatott áramköri lap (PCB) transzformátorok létfontosságú szerepet játszanak az elektromos rendszerekben, a feszültséget az energiaátalakításhoz szükséges mértékben növelik vagy csökkentik.

Ez az átfogó útmutató alapos betekintést nyújt abba, hogy mi a PCB transzformátorok mik azok, hogyan működnek, milyen összetevőik vannak, milyen tesztelési eljárásokkal és milyen tényezők vezérlik a megfelelő transzformátor kiválasztását az Ön alkalmazásához.

Tartalomjegyzék
    Adjon hozzá egy fejlécet a tartalomjegyzék létrehozásának megkezdéséhez.

    Mi az a PCB transzformátor?

    A PCB-transzformátor olyan transzformátor, amelyet közvetlenül egy nyomtatott áramköri lapra építettek, nem pedig különálló alkatrészként. A transzformátor tekercseit, magját és vezetékeit a nyomtatott áramköri lap gyártása során maratják vagy szerelik a lapra, ahelyett, hogy külön gyártanák.

    PCB transzformátor
    PCB transzformátor

    A NYÁK-transzformátorok ugyanazt az alapvető feszültségátalakítási funkciót látják el, elektromágneses indukcióval felfelé vagy lefelé emelve a váltakozó feszültséget. A közvetlenül a nyomtatott lapra történő integrálás azonban miniatürizált tápegységeket, kompakt elektronikát és hatékony, nagy sűrűségű lapgyártást tesz lehetővé.

    A NYÁK-transzformátorok megtalálhatók a szórakoztató elektronikában, orvosi berendezésekben, távközlési eszközökben, áramátalakítókban, audio hardverekben és ipari vezérlőrendszerekben. A kisméretű jelátalakítóktól a nagy teljesítményű, akár 300 W-os modellekig terjednek. A megfelelő PCB transzformátor kiválasztása és integrálása kulcsfontosságú az elektromos rendszerek teljesítménye szempontjából.

    A PCB transzformátorok rövid bemutatása

    Milyen anyagból készül a PCB transzformátor?

    A PCB-transzformátorok gyártásához használt anyagok a következők:

    Réz tekercs tekercselés - Maratott rétegelt anyagból készült réz nyomok a PCB rétegeken.

    Ferrit mag - Ferromágneses kerámiából készült, a mágneses fluxus koncentrálására és becsatornázására szolgál.

    PCB szubsztrátum - Általában FR-4 üveg epoxi. Az elektromos minőségű anyagok elkerülik az interferenciát.

    Forrasztás - A tekercsvégződésekhez és a rögzítő hardverekhez használatos. Ólom vagy ólommentes.

    Töltőanyag - Epoxi teljesen burkolt tekercsek a védelem és a stabilitás érdekében.

    Szerelési hardverek - Az állványok, csavarok és alátétek rögzítik a magot a NYÁK-tekercsek fölé.

    A PCB transzformátorok a nyomtatott lapok nagy nyomsűrűségét és megbízhatóságát használják ki a kézi huzalozással nem lehetséges precíziós tekercselés létrehozásához. A rétegelt NYÁK-gyártási eljárás az összes transzformátorelemet kompakt, tartós csomagolásba integrálja.

    Hogyan működik egy transzformátor egy áramköri lapon?

    Hogyan működik egy transzformátor egy áramköri lapon?
    Hogyan működik egy transzformátor egy áramköri lapon?

    Az áramköri lapon lévő transzformátor működési elve ugyanazt az elektromágneses indukciót követi, mint egy önálló transzformátoré:

    ● A transzformátor primer tekercsére egy bemeneti váltakozó feszültség kerül.

    ● Ez a váltakozó bemeneti áram ingadozó mágneses fluxust hoz létre a magban.

    ● A változó magáram változó feszültséget indukál a szekunder tekercselésen.

    ● A tekercsek közötti fordulatszám-arány a fordulatszám-arány szerint növeli vagy csökkenti a feszültséget.

    ● AC bemenet ezáltal egy másik kimeneti váltakozó feszültséggé alakul.

    A nyomtatott áramköri transzformátoron a réz tekercsnyomok helyettesítik a huzal tekercseléseket az induktív primer és szekunder áramkörök kialakításához. A ferritmagban lévő ingadozó mágneses mező ugyanúgy átalakítja a feszültséget, mint a hagyományos transzformátorok esetében.

    A közvetlenül a lapra történő integrálás lehetővé teszi a nyomvonalszélesség és a fordulatszámok beállítását, így rendkívül kompakt és testreszabható NYÁK-transzformátorok hozhatók létre a milliwattoktól a több száz wattokig.

    Melyek a PCB transzformátor összetevői?

    A PCB transzformátorok a következő kulcsfontosságú alkatrészeket és részegységeket tartalmazzák:

    Nyomtatott áramköri lap (PCB)
    Ez képezi az alapot, amelyre az összes elektromos elemet és csatlakozást felszerelik. Tartalmazza a pontosan maratott, lapos réz nyomvonalú tekercseket, amelyek a szabványos huzaltekercseket helyettesítik. A PCB szubsztrátum elektromosan szigeteli és rögzíti az alkatrészeket.

    Core
    A ferritmag ellenőrzött utat biztosít a réz nyomvonalú tekercseken áthaladó áram által generált mágneses fluxus elvezetéséhez. A tipikus magkonfigurációk az E-magok, a toroidok és az E-I kombinációk. A mag geometriája és az anyagtulajdonságok nagymértékben befolyásolják a teljesítményátviteli képességeket.

    Tekercs tekercsek
    A nyomtatott áramköri lapon lévő, stratégiailag kialakított és elvezetett réznyomok alkotják a transzformátor vezető tekercseléseit. A transzformátor topológiájától függően 2-4+ tekercs tekercselés is lehet. A nyomvonal szélessége, hossza és a tekercsek száma határozza meg az induktivitást.

    Végződések
    Az egyes tekercsek tekercseléséhez csatlakozó, szabadon álló forrasztható csatlakozóhelyek lehetővé teszik a PCB-be ágyazott transzformátor és a külső alkatrészek vagy áramkörök közötti csatlakoztatást. A végződések elektromosan rögzítik a transzformátort a szélesebb laphoz.

    Szerelési hardver
    Az állványok, alátétek, csavarok és néha rugós kapcsok mechanikusan rögzítik a ferritmagot az alatta lévő PCB tekercsek fölé. Ez hozza létre az indukcióhoz szükséges mágneses fluxusmezők koncentrálásához szükséges zárt maggeometriát.

    Ágyagoló vegyület
    Nagy vibrációs környezetben vagy nagyfeszültségű alkalmazásokban a transzformátorokat teljes mértékben epoxi betétbe burkolják. Ez elektromosan szigeteli a tekercseket és véd a környezeti szennyeződésektől. A befőzés növeli a megbízhatóságot.

    Elektromos árnyékolás
    Néhány precíziós, alacsony jelszintű jelátalakító földelt Faraday-árnyékoló ketrecet tartalmaz a tekercsek körül, hogy minimalizálja a közeli PCB-alkatrészek és áramkörök induktív interferenciáját. Ez lehetővé teszi az izolációt a szűk távolságok ellenére.

    Szigetelés
    A vékony szigetelés, mint például a Kapton szalag, a huzalszigetelés vagy a műanyag csomagolások megakadályozzák a véletlen rövidzárlatokat a szorosan egymás mellé helyezett tekercsek és más vezető felületek között. A szigetelés ellenáll a szélsőséges hőmérsékleteknek.

    Hűtés
    A nagyobb, nagy teljesítményű PCB-transzformátorok hűtőbordákat, hűtőbetéteket, légáramlás-kivágásokat vagy más hőkezelési megoldásokat tartalmazhatnak a névleges terhelésen történő folyamatos működés során fellépő túlzott hőmérséklet-emelkedés megakadályozása érdekében.

    Mi a különbség a PCB és a nem PCB transzformátorok között?

    A PCB és a nem PCB transzformátorok közötti különbség
    A PCB és a nem PCB transzformátorok közötti különbség

    A PCB-transzformátorok és a hagyományos transzformátorok között van néhány alapvető különbség.
    önálló vezetékes transzformátorok:

    ● tekercs anyaga - A NYÁK-transzformátorok a tekercseléseket a laprétegeken lévő lapos rézfólia nyomvonalakból hozzák létre, ahelyett, hogy külön-külön szigetelt mágneshuzalos tekercseket használnának. Ez olyan tekercselési geometriákat és sűrűségeket tesz lehetővé, amelyek kézi tekercseléssel nem valósíthatók meg.

    ●Automatizált termelés - A PCB transzformátorok gyártása automatizált SMT vonalak rendkívül nagy volumenű termelésre képes. Ez összehasonlítható az önálló transzformátorok kézi tekercselésével és összeszerelésével. A következetesség előnyös a gyártás szempontjából.

    ● Miniatürizálás - A nyomtatott nyomvonalas konstrukció sokkal sűrűbb tekercseléseket tesz lehetővé, pontos méretszabályozással. Ez lehetővé teszi a rendkívüli miniatürizálást egészen 3-5 mm-es transzformátor magasságig - ami tekercselt tekercsekkel nem érhető el.

    ● Integrált gyártás - A nyomtatott áramköri transzformátorok a szokásos nyomtatott áramköri lap gyártási folyamatba illeszkednek, ahelyett, hogy később különálló transzformátorok beépítését igényelnék. Ez racionalizálja és automatizálja a gyártást.

    ● Testreszabás - A PCB CAD lehetővé teszi a tekercselési minták, nyomvonalszélességek, fordulatszámok és egyéb paraméterek teljes körű testreszabását az optimalizálás érdekében. A kézzel tekercselt tekercsek sokkal kevésbé konfigurálhatók.

    ●Költség - Nagy gyártási mennyiségek esetén a NYÁK-transzformátorok költségei jelentősen alacsonyabbak lehetnek, mint a diszkrét társaiké, ha figyelembe vesszük az automatizált gyártásból származó megtakarításokat. A költségek azonban kisebb mennyiségeknél hasonlóak.

    Az automatizált nyomtatott lapgyártás a kézi tekercselési módszerekhez képest nagyobb pontosságot, kisebb méretet és teljes testreszabhatóságot biztosít. Az energiaátvitel fizikája azonban azonos marad.

    Hogyan teszteljük a PCB transzformátort?

    A nyomtatott áramköri transzformátorok különböző módszerekkel vizsgálhatók gyártási hibák és tervezési teljesítményeltérések szempontjából egyaránt:

    ● Tervezési szabály ellenőrzésePCB tervező szoftver ellenőrzi, hogy a rövidzárlatok elkerülése érdekében szigorúan betartják-e az olyan kritikus tervezési szabályokat, mint a nyomvonal-távolság, a rétegek közötti távolságok stb. Ez érvényesíti a gyárthatóságot.

    ●Folytonossági ellenőrzés - Multiméterrel vagy ohmméterrel ellenőrizni kell, hogy a tekercselés nyomvonalaiban nincsenek-e nyitott áramkörök vagy rövidzárlatok, amelyek a vezetők esetleges repedéseit vagy gyártási hibáit jelzik. Ellenőrzi az elektromos integritást.

    ●Fázis ellenőrzés - Alkalmazzon váltakozó feszültséget az elsődleges tekercs érintkezőire, és szondázza meg a szekundert, hogy a fázisviszonyok megfeleljenek az elvárásoknak. Megerősíti, hogy a tekercsek helyesen vannak a NYÁK-rétegekbe bekötve.

    ● Fordulatszám-teszt - A primer tekercseléshez rögzített kisfeszültségű váltakozó áram alkalmazása a szekunder szondázás közben lehetővé teszi a transzformátor várható fordulatszám-arányának pontos elérését, ami a megfelelő tekercselési mintázatot jelzi.

    ● Induktivitás ellenőrzése - Az induktivitásmérővel pontosan meghatározható az elsődleges és a szekunder tekercsek induktivitása. A mért induktivitásoknak a tervezési célok elfogadható tűréshatárán belül kell maradniuk.

    ● Mágneses fluxus teszt - Egy áramszonda megerősíti, hogy a ferritmag körül erős mágneses fluxusmezők vannak, amikor a transzformátor névleges bemeneti feszültségen és terhelésen működik. Elektromágneses teljesítményt mér.

    ● Szigetelés vizsgálata - A megohm-mérő ellenőrzi, hogy a transzformátor tekercsek és a mag közötti szigetelési ellenállás szintje megfelel-e a minimális tervezési kritériumoknak, hogy elkerülhető legyen a rövidzárlatos meghibásodás a következők során. művelet.

    ●Hipot tesztelés - A nagy potenciálú tesztelés a szigetelést a maximális üzemi feszültségek feletti szinteken terheli, és igazolja, hogy a kialakítás ívképződés vagy dielektromos bontás nélkül ellenáll a tranziens tüskéknek.

    Hogyan azonosítja a PCB transzformátort?

    Hogyan azonosítja a PCB transzformátort
    Hogyan azonosítja a PCB transzformátort

    A nyomtatott áramköri transzformátor meglétének és specifikációinak ellenőrzéséhez azonosítani kell a legfontosabb fizikai jellemzőket és jelöléseket:

    ● A nyomtatott tekercsek a vezetékek helyett a lap felületén láthatóak. Részlegesen elrejthető az epoxi beöntés alatt.

    ● Egy ferritmagot szerelnek a NYÁK fölé, gyakran E, toroid vagy EE alakban.
    Az állványok rögzítik a helyén.

    ● A primer és a szekunder tekercs lezárási pontjait az áramköri rajzokon transzformátor szimbólumokkal jelölik.

    ● Az olyan komponensreferencia-jelölő, mint a "T1" vagy az "XFMR1" azonosítja a transzformátort a nyomtatott áramköri lapokon és a kapcsolási rajzokon.

    ●Transzformátor specifikációk, mint például a bemeneti és kimeneti feszültségek, fordulatszám, névleges teljesítmény, induktivitási értékek, szigetelési osztály stb., amelyeket az alkatrész adatlapján talál.

    ●A figyelmeztető szimbólumok a nagyfeszültségű nyomtatott áramköri transzformátorok szigetelési határait és a nagyfeszültségű áramköri transzformátorok nagyfeszültségű veszélyeit jelzik.

    Az árulkodó fizikai felépítés megértése és a nyomtatott tekercsek és a ferritmag azonosítása igazolja a nyomtatott áramköri transzformátor jelenlétét a különálló vezetékes transzformátorral szemben. A referenciajelölések és specifikációk ellenőrzése megerősíti a transzformátor tulajdonságait.

    Hogyan válasszon PCB transzformátort?

    Az optimális PCB-transzformátor kiválasztása egy adott alkalmazáshoz számos tervezési tényező és kompromisszum értékelését igényli:

    ●Bemeneti/kimeneti feszültségek - A transzformátornak megfelelő fordulatszámot kell biztosítania a forrás bemeneti feszültsége és a célterhelés kimeneti feszültsége közötti megfelelő fel- vagy lefokozáshoz. A tűréshatárokat figyelembe kell venni.

    ● Teljesítmény - A transzformátoron átfolyó folyamatos terhelési áram és a feszültségkülönbség szorzata határozza meg a mágneses telítődés elkerülése érdekében szükséges minimális kimeneti teljesítményt.

    ●Frekvencia - A transzformátor felhasználható frekvenciatartományának a hatékony teljesítményátvitel érdekében kényelmesen be kell fednie a meghajtó áramkör frekvenciáját. A magasabb frekvenciák nagyobb szivárgási induktivitás-szabályozást igényelnek.

    ● Hatékonyság - A magasabb transzformátor hatásfok csökkenti a hő formájában elpazarolt teljesítményt, miközben maximalizálja a hasznos teljesítmény átvitelét a terhelésre. Ez javítja a megbízhatóságot, miközben minimalizálja a hűtési igényeket.

    ●Méret - A mag és a tekercselés alapterületének elegendő távolságot és kúszási távolságot kell lehetővé tennie a magas- és alacsonyfeszültségű áramkörök között a biztonsági tanúsítványokhoz. Az alapterület korlátai korlátozhatják a teljesítménykapacitást.

    ● Szigetelési osztály - Az átütési feszültség és az izolációs követelmények olyan szigetelésválasztást diktálnak, amely dielektromos meghibásodás vagy ívképződés nélkül kezeli a maximális tranziens feszültségcsúcsokat. A zajvédelem szintén tényező.

    ●Környezet - A transzformátoroknak ellen kell állniuk a szélsőséges hőmérsékletnek, a páratartalomnak, a mechanikai ütéseknek és a rezgéseknek, amelyek az alkalmazási környezeti tartományban várhatóak. A betétek és bevonatok védelmet nyújtanak a szennyeződések ellen.

    ●Tanúsítványok - Az alkalmazás által megkövetelt biztonsági, kibocsátási és szabályozási tanúsítványok, például EN, UL, FCC, tervezési korlátozásokat és megfelelőségi vizsgálatokat tehetnek szükségessé. A tanúsítási költségek a teljesítményszintekkel együtt nőnek.

    ●Költség - A transzformátor teljes költsége a teljesítmény, a méret, a jellemzők, a tesztelési követelmények és a gyártási szempontok egyensúlyban tartása a költségvetési korlátokkal. Az inkrementális fejlesztések további költségeket jelentenek.

    A tapasztalt nyomtatott áramköri transzformátor gyártóval való szoros együttműködés biztosítja az optimális transzformátorválasztást a műszaki igények és a kereskedelmi megfontolások egyensúlyának megteremtése érdekében.

    Következtetés

    A nyomtatott áramköri transzformátorok a nyomtatott áramköri lap gyártási módszerekkel előállított miniatűr transzformátorok egy speciális osztályát képviselik.

    Felépítésük, funkcióik, tesztelésük, azonosításuk és kiválasztási kritériumaik megértésével a villamosmérnökök hatékonyan integrálhatják ezeket az alapvető fontosságú eszközöket mindenféle elektronikus berendezésbe a megbízható energiaátalakítás érdekében.

    A NYÁK-gyártási technikák által biztosított testreszabhatóság és miniatürizálás továbbra is ösztönözni fogja az innovatív transzformátor-konstrukciókat.

    GYIK a PCB-ről

    A PCB-transzformátor olyan transzformátor, amelyet közvetlenül egy nyomtatott áramköri lapra építettek, nem pedig különálló alkatrészként. A transzformátor tekercseit, magját és vezetékeit a nyomtatott áramköri lap gyártása során maratják vagy szerelik a lapra, ahelyett, hogy külön gyártanák.

    • Réz tekercs tekercselés
    • Ferrit mag
    • PCB szubsztrátum
    • Forrasztás
    • Töltőanyag
    • Szerelési hardverek

    ● Tervezési szabály ellenőrzése

    ●Folytonossági ellenőrzés

    ●Fázis ellenőrzés

    ● Fordulatszám-teszt

    ● Induktivitás ellenőrzése

    ● Mágneses fluxus teszt

    ● Szigetelés vizsgálata

    ●Hipot tesztelés

    Kapcsolódó hozzászólások

    Kapcsolódó hozzászólások

    PCB Impedancia Board - Minden, amit tudnia kell

    PCB Impedancia Board - Minden, amit tudnia kell

    A PCB impedancia lapok a nagy teljesítményű elektronikus rendszerek gerincét alkotják, ahol a jelintegritás a legfontosabb. Ezeket a speciális nyomtatott áramköri lapokat aprólékosan tervezik és készítik ...
    Hogyan kell telepíteni egy ellenállást egy nyomtatott áramköri lapra

    Hogyan kell ellenállást telepíteni egy nyomtatott áramköri lapra?

    Az ellenállások alkalmazása a nyomtatott áramköri lapon (PCB) az áramköri tervezés fontos szempontja. Az ellenállás egy olyan alkatrész, amelyet a ...
    SMT PCB-szerelvény kicsomagolása - Surface Mount Technology

    SMT PCB-szerelvény kicsomagolása - Surface Mount Technology

    Ez a cikk demisztifikálja, hogy mi határozza meg az SMT PCB-összeszerelési folyamatokat, a gépeket, a költségstruktúrákat, az elődökkel szembeni előnyöket és a gyártási partnerek kiválasztási stratégiáit.
    Hagyományos PCB gyártás vs. Rapid Prototyping PCB - Részletes összehasonlítás

    Hagyományos PCB gyártás vs. Rapid Prototyping PCB - Részletes összehasonlítás

    Az elektronika folyamatosan fejlődő világában a nyomtatott áramköri lapok (PCB-k) létrehozása a termékfejlesztés kritikus szempontja. Legyen szó akár a fogyasztói ...
    Az IBE Electronics találkozik Önnel a CES (Consumer Electronics Show) 2024-en

    Az IBE Electronics találkozik Önnel a CES (Consumer Electronics Show) 2024-en

    Az IBE, mint az egyik globális ODM / OEM gyártó, amely tömeggyártási bázissal rendelkezik, meghívja Önt, hogy látogasson el a 2012&2014-es és a 2929-es standunkra januárban....
    Ajánlatkérés

    Leave a Comment

    Az e-mail címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük

    hu_HUHungarian
    Görgessen a tetejére