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开关模式电源变压器 (SMPS)

适当测试的工作示例

SMPS 变压器概述

开关模式电源的出现,以及对更小、更便宜的电源转换的推动,意味着作为任何 SMPS 核心的变压器越来越需要廉价、快速生产和测试,同时仍保持安全可靠。

过去 20 年来,用于将电源切换至变压器的功率半导体以及用于控制开关频率的 IC 的价格均有所下降,可靠性和性能也有所提高。这仍然让变压器提供两个基本的、历史上相互冲突的功能。

首先,作为从电源到用户的隔离屏障,必须证明它可以在大电位差下隔离电源。
其次,它还必须具有紧密的绕组耦合(即低漏感),以将损耗降至最低,从而保持效率。

伍尔特开关电源变压器

Wurth Electronics 为一系列不同类型的 SMPS 生产各种优秀的 SMPS 变压器。

在这里,我们将了解 750811290,这是一款专为反激 SMPS 配置而设计的变压器。

制造商示意图

SMPS 建议测试

SMPS - AT 编辑器原理图

该部件使用左侧的 AT 编辑器原理图表示。
当将具有已定义引脚号(在本例中为引脚 3)的绕组添加到原理图时,将自动识别并绘制中心抽头初级。

由于我们希望在 3.15 安培 DC 偏置下实现核心性能,因此该夹具还将 DC1000 连接到引脚 4 和 2。这意味着我们部署的任何 HI POT 测试都必须使用引脚 2、3、4 作为 LO 端子(请参阅 HPAC稍后测试)

模式

SMPS - AT 夹具

由于变压器具有标准 PCB 安装引脚,因此适合使用开尔文引脚进行固定。它们水平地夹在每个引脚上,因此不需要夹具来将变压器固定到位。

开尔文引脚允许快速安装 UUT,并为我们提供测量所需的最佳精度,因为引脚接触电阻和任何夹具接线的影响可以从任何结果中自动补偿。

图片显示了安装在定制 12 针凯文夹具上的部件。
该夹具还具有 2 x 4mm 插座,用于连接 Voltech DC1000 直流偏置源。它们在夹具中连接到插座的引脚 2 和 4,然后在测试 10 的程序中使用以测量 LSBX。

SMPS - AT 夹具,带有用于 DC100 连接的附加 4mm 插座,用于步骤 10 中的 DC 偏置 LSBX 测试

SMPS - AT 测试程序

该程序首先检查每个绕组的单独线圈电阻,以检查它们是否低于指定的最大值。
随后进行四次匝数比检查,以确认正确的匝数、定相和 10 Khz 下的一般变压器操作
然后在 10Kz 下检查初级电感,然后进行相同的测试,但施加 3.15A(使用 Voltech DC1000)以确认磁芯未饱和。
使用漏感测试来确认正确的磁芯气隙和绕组放置。
最后使用 HPAC 测试在 4.5kV AC、50Hz 下进行 1 秒来确认隔离。

#

测试

描述

引脚和条件

原因

1直流电阻引脚 2-4,测试 600 mOhms +/- 10%检查绕组电阻是否低于最大值。还可用于检查线规是否正确以及端接是否良好。
2直流电阻引脚 6-5,测试 110 mOhms +/- 10%检查绕组电阻是否低于最大值。还可用于检查线规是否正确以及端接是否良好。
3直流电阻引脚 8-10,测试 570 mOhms +/- 10%检查绕组电阻是否低于最大值。还可用于检查线规是否正确以及端接是否良好。
4直流电阻引脚 9-11,测试 460 mOhms +/- 10%检查绕组电阻是否低于最大值。还可用于检查线规是否正确以及端接是否良好。
5 TR匝数比为引脚 4-3 通电,0.1 V 10 kHz。检查匝数比 4-3:3-2 为 1:1 -/+ 6%检查初级中心抽头每侧的绕组比率是否正确
6 TR匝数比为引脚 4-2,0.1 V 10 kHz 通电。检查匝数比 4-2:9-11 为 1:1 -/+ 2%检查从所有初级到其中一个次级的绕组的正确比率
7 TR匝数比为引脚 4-2,0.1 V 10 kHz 通电。检查匝数比 4-2:8-10 为 1:1 -/+ 2%检查从所有初级到另一个次级的绕组的正确比率
8 TR匝数比为引脚 4-2,0.1 V 10 kHz 通电。检查匝数比 4-2:6-5 为 6:1 -/+ 2%检查所有初级绕组与反馈绕组的正确绕组比
9 LS电感给引脚 4-2 通电,0.1 V,10 kHz,测量电感为 461 uH +/- 10%检查芯材和装配精度
10 LSBX直流偏置电感为引脚 4-2 通电,0.1 V,10 kHz,施加 3.15 A DC。检查电感 >368 uH检查磁芯在直流电下是否饱和。因此,您可以在每个部分证明偏差下的 L 下降不大于已公布的 20%
11漏感为引脚 4-2 通电,0.1 V,10 kHz。检查所有其他线圈的漏感是否小于 12 uH检查线圈耦合是否良好,以最大限度地减少泄漏
12高性能PAC交流耐压4.5 kV AC,1 秒,引脚 8、9、10、11 Hi,引脚 2、3、4、5、6 Lo。检查电流<5 mA根据数据表检查隔离。请注意,主电路保持 LO,因为它连接了 DC1000。请参阅 DC1000 用户手册,了解同时使用 DC1000 的 HI POT 最佳实践。
AT5600 运行时间 4.01 秒
(AT3600 运行时间 8.51 秒)


笔记:

LSBX 在直流偏置下测试电感。
在此示例中,数据表指定需要检查偏置下的电感,因为它是反激变压器。其他类型(例如推挽式或正向转换器)不需要 LSBX 测试,因此程序会更简单。

控制直流电流下 L 响应的因素包括匝数、磁芯材料和所选磁芯气隙。由于这些因素已经通过 LS 和 TR 测试进行了检查,一些客户可能选择在设计阶段仅检查 LSBX(请参阅我们的 DC1000 页面,了解使用DC1000 和任何 LCR 仪表进行设计测试),或者偶尔使用 AT5600 Audit 进行抽样测试测试功能。(请参阅我们的 审核测试页面)。
然而,由于组件的使用(例如军事/医疗),一些用户可能希望对 100% 的零件保留 LSBX 测试

SMPS 的 AT 测试结果