Mengungkap Trafo PCB - Panduan Lengkap

Mengungkap Trafo PCB - Panduan Lengkap

Printed circuit board (PCB) transformers play a vital role in electrical systems, stepping voltages up or down as needed for power conversion.

This comprehensive guide provides an in-depth look at what PCB transformers are, how they work, their components, testing procedures, and factors guiding appropriate transformer selection for your application.

Daftar Isi
    Menambahkan tajuk untuk mulai membuat daftar isi

    Apa yang dimaksud dengan Trafo PCB?

    A PCB transformer refers to a transformer constructed directly on a printed circuit board rather than as a separate standalone component. The transformer coils, core, and wiring are etched or mounted onto the board during PCB fabrication rather than manufactured separately.

    PCB Transformer
    PCB Transformer

    PCB transformers provide the same essential voltage conversion functionality stepping AC voltages up or down through electromagnetic induction. However, the integration directly onto a printed board allows for miniaturized power supplies, compact electronics, and efficient high density board production.

    PCB transformers can be found in consumer electronics, medical equipment, telecom devices, power converters, audio hardware, and industrial control systems. They range from small signal transformers to high power models up to 300W. Proper PCB transformer selection and integration is key to electrical system performance.

    Pengantar Singkat tentang Trafo PCB

    Bahan apa yang dimaksud dengan Trafo PCB?

    The materials used to construct PCB transformers include:

    Gulungan kumparan tembaga – Formed from etched laminated copper traces on the PCB layers.

    Inti ferit – Made of ferromagnetic ceramic used to concentrate and channel magnetic flux.

    Substrat PCB – Usually FR-4 glass epoxy. Electrical grade materials avoid interference.

    Solder – Used for coil terminations and mounting hardware. Lead or lead-free.

    Senyawa pot – Epoxy completely encased coils for protection and stability.

    Memasang perangkat keras – Standoffs, screws and washers mount the core over the PCB coils.

    PCB transformers utilize the high trace density and reliability of printed boards to create precision coil windings not possible with hand wiring. The layered PCB fabrication process integrates all transformer elements in a compact durable package.

    How Does a Transformer Work on a Circuit Board?

    How Does a Transformer Work on a Circuit Board
    How Does a Transformer Work on a Circuit Board

    The operating principle of a transformer on a circuit board follows the same electromagnetic induction as a standalone transformer:

    ●An input AC voltage is applied to the transformer’s primary winding.

    ●This AC input current creates a fluctuating magnetic flux in the core.

    ●The changing core flux induces a varying voltage across the secondary winding.

    ●The ratio of turns between the windings steps the voltage up or down per the turns ratio.

    ●AC input is thereby converted to a different output AC voltage.

    On a PCB transformer, the copper coil traces replace wire windings to form the inductive primary and secondary circuits. The fluctuating magnetic field within the ferrite core transforms voltage just as with conventional transformers.

    Integration directly on the board allows adjusting trace widths and turns ratios to create extremely compact and customizable PCB transformers ranging from milliwatts to hundreds of watts.

    What are the Components of a PCB Transformer?

    PCB transformers contain the following key components and sub-assemblies:

    Printed Circuit Board (PCB)
    Forms the foundation on which all electrical elements and connections are mounted. Contains the precisely etched flat copper trace windings that replace standard wire coils. The PCB substrate electrically isolates and secures components.

    Core
    The ferrite core provides a controlled pathway for channeling the magnetic flux generated by the current passing through the copper trace windings. Typical core configurations are E-Cores, toroids, and E-I combinations. The core geometry and material properties heavily influence power transfer capabilities.

    Coil Windings
    The strategically shaped and routed copper traces on the PCB constitute the conductive windings of the transformer. There may be 2 to 4+ coil windings depending on the transformer topology. The trace width, length, and number of turns sets the inductance.

    Terminations
    Exposed solderable pads connected to each coil winding allow connections to be made between the transformer embedded on the PCB and external components or circuits. Terminations anchor the transformer electrically to the broader board.

    Mounting Hardware
    Standoffs, washers, screws, and sometimes spring clips mechanically affix the ferrite core firmly over the PCB windings beneath. This creates the closed core geometry critical for concentrating magnetic flux fields for induction.

    Potting Compound
    In high vibration environments or high voltage applications, transformers are completely encapsulated in an epoxy potting compound. This electrically insulates windings and protects against environmental contaminants. Potting increases reliability.

    Electrical Shielding
    Some precision low-level signal transformers incorporate grounded Faraday shielding cages around coils to minimize inductive interference from nearby PCB components and circuits. This allows isolation despite tight spacing.

    Insulation
    Thin insulation like Kapton tape, wire insulation, or plastic wraps prevent accidental shorts between tightly packed coil windings and other conductive surfaces. Insulation withstands temperature extremes.

    Cooling
    Larger high-power PCB transformers may incorporate heatsinks, cooling pads, airflow cutouts, or other thermal management to prevent excessive temperature rises during continuous operation at rated loads.

    What is the Difference Between PCB and Non-PCB Transformers?

    Perbedaan Antara Trafo PCB dan Non-PCB
    Perbedaan Antara Trafo PCB dan Non-PCB

    Ada beberapa perbedaan utama antara transformator PCB dan konvensional
    trafo kabel mandiri:

    Bahan Kumparan - Trafo PCB membuat belitan dari jejak foil tembaga datar pada lapisan papan daripada menggunakan belitan kawat magnet yang diisolasi secara individual. Hal ini memungkinkan geometri dan kepadatan belitan yang tidak dapat dilakukan dengan belitan manual.

    Produksi Otomatis - Trafo PCB diproduksi secara otomatis Garis SMT yang mampu melakukan produksi dengan volume yang sangat tinggi. Hal ini dibandingkan dengan trafo mandiri yang digulung dan dirakit secara manual. Konsistensi menguntungkan manufaktur.

    Miniaturisasi - Konstruksi jejak yang dicetak memungkinkan belitan yang jauh lebih rapat dengan kontrol dimensi yang tepat. Hal ini memungkinkan miniaturisasi ekstrem hingga ketinggian transformator hanya 3-5mm - tidak dapat dicapai dengan kumparan luka.

    Manufaktur Terpadu - Trafo PCB digabungkan ke dalam proses produksi papan sirkuit cetak normal daripada memerlukan pemasangan trafo terpisah di kemudian hari. Hal ini merampingkan dan mengotomatiskan produksi.

    Kustomisasi - PCB CAD memungkinkan penyesuaian pola belitan, lebar jejak, rasio belokan, dan parameter lainnya untuk pengoptimalan. Kumparan lilitan tangan jauh lebih sedikit dapat dikonfigurasi.

    Biaya - Pada volume produksi yang tinggi, biaya transformator PCB dapat secara signifikan lebih rendah daripada rekan-rekan diskrit ketika memperhitungkan penghematan manufaktur otomatis. Namun, biayanya serupa pada jumlah yang lebih rendah.

    Fabrikasi papan cetak otomatis menghasilkan presisi yang lebih tinggi, ukuran yang lebih kecil, dan penyesuaian penuh dibandingkan dengan metode penggulungan manual. Namun, fisika transfer daya tetap identik.

    Bagaimana Anda Menguji Trafo PCB?

    Trafo PCB dapat diuji untuk mengetahui cacat produksi dan penyimpangan kinerja desain dengan menggunakan metode yang berbeda:

    Pemeriksaan Aturan DesainPerangkat lunak desain PCB memverifikasi aturan desain yang penting seperti jarak jejak, jarak antar lapisan, dll. diikuti secara ketat untuk menghindari korsleting. Hal ini memvalidasi kemampuan manufaktur.

    Pemeriksaan Kontinuitas - Multimeter atau ohmmeter memeriksa sirkuit terbuka atau loop korslet pada jejak belitan yang mengindikasikan potensi keretakan atau cacat produksi pada konduktor. Memverifikasi integritas listrik.

    Pemeriksaan Fase - Berikan tegangan AC ke kontak kumparan primer dan periksa kumparan sekunder untuk memastikan hubungan fase sesuai dengan harapan. Memastikan belitan sudah terpasang dengan benar pada lapisan PCB.

    Uji Rasio Putaran - Menerapkan AC tegangan rendah tetap ke belitan primer sambil memeriksa belitan sekunder memungkinkan validasi rasio belitan transformator yang diharapkan tercapai secara akurat, yang mengindikasikan pola belitan yang tepat.

    Pemeriksaan Induktansi - Pengukur induktansi dapat mengukur induktansi yang tepat yang ditunjukkan oleh belitan primer dan sekunder. Induktansi yang diukur harus berada dalam toleransi yang dapat diterima dari target desain.

    Uji Fluks Magnetik - Probe arus mengonfirmasi medan fluks magnetik yang kuat di sekitar inti ferit ketika transformator bekerja pada tegangan input dan beban nominal. Mengukur kinerja elektromagnetik.

    Pengujian Isolasi - Pengukur megohm memverifikasi tingkat resistensi isolasi antara belitan transformator dan inti memenuhi kriteria desain minimum untuk menghindari kegagalan hubung singkat selama operasi.

    Pengujian Hipot - Pengujian potensial tinggi menekankan isolasi ke tingkat di atas tegangan operasi maksimum, memvalidasi desain yang tahan terhadap lonjakan transien tanpa lengkung atau kerusakan dielektrik.

    Bagaimana Anda Mengidentifikasi Trafo PCB?

    Bagaimana Anda Mengidentifikasi Trafo PCB
    Bagaimana Anda Mengidentifikasi Trafo PCB

    Memverifikasi keberadaan dan spesifikasi trafo PCB memerlukan identifikasi fitur dan tanda fisik utama:

    Kumparan yang dicetak terlihat pada permukaan papan, bukan kabel. Mungkin sebagian tersembunyi di bawah pot epoksi.

    Inti ferit dipasang di atas PCB, sering kali dengan bentuk E, toroid, atau EE.
    Penyangga mengamankannya di tempatnya.

    Titik pemutusan kumparan primer dan sekunder ditandai pada skema sirkuit dengan simbol untuk transformator.

    Penunjuk referensi komponen seperti "T1" atau "XFMR1" mengidentifikasi trafo pada layar sutra dan skema PCB.

    Spesifikasi transformator seperti tegangan input dan output, rasio putaran, rating daya, nilai induktansi, kelas isolasi, dll. yang disediakan pada lembar data komponen.

    Simbol peringatan menunjukkan batas isolasi dan bahaya tegangan tinggi untuk transformator daya PCB tegangan tinggi.

    Memahami konstruksi fisik yang mencolok dan mengidentifikasi kumparan yang dicetak dan inti ferit memverifikasi keberadaan transformator PCB versus transformator kabel diskrit. Memeriksa penunjuk referensi dan spesifikasi memastikan properti transformator.

    Bagaimana Anda Memilih Trafo PCB?

    Memilih trafo PCB yang optimal untuk aplikasi tertentu memerlukan evaluasi berbagai faktor desain dan pengorbanan:

    Tegangan Input/Output - Trafo harus menyediakan rasio putaran yang memadai untuk menaikkan atau menurunkan dengan benar antara tegangan input sumber dan tegangan output beban target. Toleransi harus dipertimbangkan.

    Daya Keluaran - Arus beban kontinu yang mengalir melalui transformator dikalikan dengan perbedaan tegangan menentukan peringkat daya output minimum yang diperlukan untuk menghindari kejenuhan magnetik.

    Frekuensi - Rentang frekuensi transformator yang dapat digunakan harus dengan nyaman menyelimuti frekuensi sirkuit penggerak untuk transfer daya yang efisien. Frekuensi yang lebih tinggi menuntut lebih banyak kontrol induktansi kebocoran.

    Efisiensi - Efisiensi trafo yang lebih tinggi mengurangi daya yang terbuang sebagai panas sekaligus memaksimalkan transfer daya yang dapat digunakan ke beban. Hal ini meningkatkan keandalan sekaligus meminimalkan kebutuhan pendinginan.

    Ukuran - Tapak inti dan belitan harus memungkinkan jarak yang cukup dan jarak rambat antara sirkuit tegangan tinggi dan rendah untuk sertifikasi keselamatan. Batas tapak dapat membatasi kapasitas daya.

    Kelas Isolasi - Tegangan tembus dan persyaratan isolasi menentukan pilihan isolasi untuk menangani lonjakan tegangan transien maksimum tanpa kegagalan dielektrik atau lengkung. Kekebalan terhadap kebisingan juga merupakan faktor.

    Lingkungan - Transformator harus tahan terhadap suhu ekstrem, kelembapan, guncangan mekanis, dan getaran yang diharapkan pada rentang lingkungan aplikasi. Pot dan pelapis melindungi dari kontaminan.

    Sertifikasi - Sertifikasi keselamatan, emisi, dan peraturan seperti EN, UL, FCC yang diperlukan oleh aplikasi mungkin memerlukan pembatasan desain dan pengujian kepatuhan. Biaya sertifikasi meningkat dengan tingkat daya.

    Biaya - Total biaya transformator menyeimbangkan kinerja, ukuran, fitur, persyaratan pengujian, dan pertimbangan manufaktur terhadap batasan anggaran. Peningkatan tambahan menambah biaya.

    Bekerja sama dengan produsen trafo PCB yang berpengalaman memastikan pilihan trafo yang optimal dengan menyeimbangkan kebutuhan teknis dan pertimbangan komersial.

    Kesimpulan

    Trafo PCB mewakili kelas khusus trafo miniatur yang dibuat melalui metode produksi papan sirkuit tercetak.

    Dengan memahami konstruksi, fungsi, pengujian, identifikasi, dan kriteria pemilihannya, teknisi listrik dapat secara efektif mengintegrasikan perangkat penting ini ke dalam semua jenis peralatan elektronik untuk konversi daya yang andal.

    Kemampuan penyesuaian dan miniaturisasi yang diberikan oleh teknik manufaktur PCB akan terus mendorong desain transformator yang inovatif.

    FAQ-tentang PCB

    A PCB transformer refers to a transformer constructed directly on a printed circuit board rather than as a separate standalone component. The transformer coils, core, and wiring are etched or mounted onto the board during PCB fabrication rather than manufactured separately.

    • Gulungan kumparan tembaga
    • Inti ferit
    • Substrat PCB
    • Solder
    • Senyawa pot
    • Memasang perangkat keras

    Pemeriksaan Aturan Desain

    Pemeriksaan Kontinuitas

    Pemeriksaan Fase

    Uji Rasio Putaran

    Pemeriksaan Induktansi

    Uji Fluks Magnetik

    Pengujian Isolasi

    Pengujian Hipot

    Posting Terkait

    Posting Terkait

    Papan Impedansi PCB - Semua yang Perlu Anda Ketahui

    Papan Impedansi PCB - Semua yang Perlu Anda Ketahui

    Papan impedansi PCB adalah tulang punggung sistem elektronik berkinerja tinggi, di mana integritas sinyal menjadi yang tertinggi. Papan sirkuit tercetak khusus ini dirancang dan dibuat dengan cermat ...
    Cara memasang resistor pada papan sirkuit tercetak

    Bagaimana cara memasang resistor pada papan sirkuit tercetak?

    Penerapan resistor pada Papan Sirkuit Cetak (PCB) merupakan aspek penting dalam desain sirkuit. Resistor adalah komponen yang digunakan untuk membatasi ...
    Membongkar Perakitan PCB SMT - Teknologi Pemasangan Permukaan

    Membongkar Perakitan PCB SMT - Teknologi Pemasangan Permukaan

    Artikel ini mengungkap apa yang mendefinisikan proses perakitan PCB SMT, mesin, struktur biaya, keunggulan dibandingkan pendahulunya, dan strategi pemilihan mitra manufaktur.
    Manufaktur PCB Konvensional vs PCB Prototipe Cepat - Perbandingan Mendetail

    Manufaktur PCB Konvensional vs PCB Prototipe Cepat - Perbandingan Mendetail

    Dalam lanskap elektronik yang terus berkembang, pembuatan papan sirkuit tercetak (PCB) merupakan aspek penting dalam pengembangan produk. Baik itu untuk konsumen ...
    IBE Electronics Menemui Anda di CES (Consumer Electronics Show) 2024

    IBE Electronics Menemui Anda di CES (Consumer Electronics Show) 2024

    Sebagai salah satu produsen ODM / OEM global dengan basis manufaktur massal, IBE mengundang Anda untuk mengunjungi Booth 2012 & 2014 dan Booth 2929 kami pada tanggal ...
    Minta Penawaran

    Tinggalkan Komentar

    Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

    id_IDIndonesian
    Gulir ke Atas