SMPS-Transformator von Würth
Schaltnetzteil-Transformatoren (SMPS)
Ausgearbeitetes Beispiel für geeignete Tests
Übersicht über SMPS-Transformatoren
Das Aufkommen von Schaltnetzteilen und der Trend zu kleineren, kostengünstigeren Stromumwandlungsgeräten hat dazu geführt, dass die Transformatoren, die das Herzstück jedes Schaltnetzteils bilden, zunehmend billig und schnell herzustellen und zu testen sein müssen, während sie gleichzeitig sicher und zuverlässig bleiben.
Die Leistungshalbleiter, die zum Schalten der Stromversorgung in den Transformator verwendet werden, und die ICs zur Steuerung der Schaltfrequenz sind in den letzten 20 Jahren sowohl im Preis gesunken als auch in Zuverlässigkeit und Leistung gestiegen. Damit erfüllt der Transformator immer noch zwei grundlegende und historisch widersprüchliche Funktionen.
Erstens muss als Isolationsbarriere zwischen Versorgung und Verbraucher nachgewiesen werden, dass die Versorgung bei großen Potenzialunterschieden isoliert wird.
Zweitens muss auch eine enge Kopplung der Wicklungen vorhanden sein (d. h. eine geringe Streuinduktivität), um die Verluste auf einem Minimum zu halten und somit die Effizienz hoch zu halten.
Würth Elektronik fertigt eine Vielzahl guter Beispiele für SMPS-Transformatoren für verschiedene SMPS-Typen.
Hier sehen wir uns den 750811290 an, einen Transformator, der für Flyback-SMPS-Konfigurationen entwickelt wurde.
Herstellerschema
SMPS Empfohlene Tests
SMPS - AT-Editor-Schema
Das Teil wird mithilfe des AT-Editor-Schemas links dargestellt.
Die mittig angezapfte Primärwicklung wird automatisch erkannt und gezeichnet, wenn dem Schaltplan eine Wicklung mit einer bereits definierten Pin-Nummer hinzugefügt wird (in diesem Fall Pin 3).
Da wir die Leistung unter 3,15 Ampere Gleichstromvorspannung steigern möchten, verbindet die Vorrichtung auch einen DC1000 mit den Pins 4 und 2. Dies bedeutet, dass alle von uns durchgeführten HI POT-Tests die Pins 2, 3 und 4 als LO-Anschlüsse verwenden müssen (siehe HPAC-Test weiter unten).
Schema
SMPS - AT-Befestigung
Da der Transformator über standardmäßige Leiterplattenmontagestifte verfügt, eignet er sich für die Befestigung mit Kelvin-Pins. Diese greifen horizontal an jedem Stift, sodass keine Klammer erforderlich ist, um den Transformator an Ort und Stelle zu halten.
Kelvin-Pins ermöglichen eine schnelle Montage der UUT und bieten uns die optimale Genauigkeit, die für die Messungen erforderlich ist, da die Auswirkungen des Kontaktwiderstands der Pins und der Verdrahtung der Vorrichtung automatisch aus den Ergebnissen herausgerechnet werden können.
Das Bild zeigt das Teil, das an einer benutzerdefinierten 12-poligen Kevin-Vorrichtung montiert ist.
Die Vorrichtung verfügt außerdem über 2 x 4 mm Buchsen zum Anschluss der Gleichstromvorspannungsquelle Voltech DC1000. Diese werden in der Vorrichtung an die Pins 2 und 4 der Buchse angeschlossen und dann im Programm für Test 10 verwendet, um LSBX zu messen.
SMPS - AT-Vorrichtung, mit zusätzlichen 4-mm-Buchsen für DC100-Anschluss für den DC-Bias-LSBX-Test bei Schritt 10
SMPS - AT Testprogramm
Das Programm prüft zunächst den individuellen Spulenwiderstand jeder Wicklung, um sicherzustellen, dass dieser unter einem festgelegten Maximum liegt.
Anschließend werden vier Windungszahlverhältnisse überprüft, um die korrekte Anzahl der Windungen, die Phasenlage und den allgemeinen Transformatorbetrieb bei 10 kHz zu bestätigen.
Anschließend wird die Induktivität der Primärseite bei 10 kZ geprüft. Anschließend erfolgt der gleiche Test, jedoch mit 3,15 A (mit einem Voltech DC1000), um sicherzustellen, dass der Kern nicht gesättigt ist.
Der korrekte Kernabstand und die korrekte Wicklungsplatzierung werden mithilfe eines Streuinduktivitätstests bestätigt.
Abschließend wird die Isolierung durch einen HPAC-Test bei 4,5 kV AC, 50 Hz für 1 Sekunde bestätigt.
# | Prüfen | Beschreibung | Pins und Bedingungen | Grund |
| 1 | R | Gleichstromwiderstand | Pin 2-4, Test auf 600 mOhm +/- 10 % | Zur Überprüfung, ob der Wicklungswiderstand unter einem Maximum liegt. Dient auch zur Überprüfung des korrekten Drahtdurchmessers und der ordnungsgemäßen Terminierung. |
| 2 | R | Gleichstromwiderstand | Pin 6-5, Test auf 110 mOhm +/- 10 % | Zur Überprüfung, ob der Wicklungswiderstand unter einem Maximum liegt. Dient auch zur Überprüfung des korrekten Drahtdurchmessers und der ordnungsgemäßen Terminierung. |
| 3 | R | Gleichstromwiderstand | Pin 8-10, Test auf 570 mOhm +/- 10 % | Zur Überprüfung, ob der Wicklungswiderstand unter einem Maximum liegt. Dient auch zur Überprüfung des korrekten Drahtdurchmessers und der ordnungsgemäßen Terminierung. |
| 4 | R | Gleichstromwiderstand | Pin 9-11, Test auf 460 mOhm +/- 10 % | Zur Überprüfung, ob der Wicklungswiderstand unter einem Maximum liegt. Dient auch zur Überprüfung des korrekten Drahtdurchmessers und der ordnungsgemäßen Terminierung. |
| 5 | TR | Windungszahl | Bestromen Sie die Pins 4-3, 0,1 V 10 kHz. Überprüfen Sie, dass das Windungsverhältnis 4-3:3-2 1:1 -/+ 6 % beträgt. | Zur Überprüfung des korrekten Verhältnisses der Wicklungen auf jeder Seite des primären Mittelabgriffs |
| 6 | TR | Windungszahl | Bestromen Sie die Pins 4-2, 0,1 V 10 kHz. Überprüfen Sie, dass das Windungsverhältnis 4-2:9-11 1:1 -/+ 2 % beträgt. | Um das korrekte Verhältnis der Wicklungen von allen Primärwicklungen zu einer der Sekundärwicklungen zu überprüfen |
| 7 | TR | Windungszahl | Bestromen Sie die Pins 4-2, 0,1 V 10 kHz. Überprüfen Sie, dass das Windungsverhältnis 4-2:8-10 1:1 -/+ 2 % beträgt. | Um das richtige Verhältnis der Wicklungen von allen Primär- zu den anderen Sekundärwicklungen zu überprüfen |
| 8 | TR | Windungszahl | Bestromen Sie die Pins 4-2, 0,1 V 10 kHz. Überprüfen Sie, dass das Windungsverhältnis 4-2:6-5 6:1 -/+ 2 % beträgt. | Zur Überprüfung des korrekten Verhältnisses der Wicklungen von der Primär- zur Rückkopplungswicklung |
| 9 | LS | Induktivität | Pins 4-2 mit 0,1 V, 10 kHz aktivieren, Induktivität messen und 461 uH +/- 10 % ermitteln. | Kernmaterial und Montagegenauigkeit prüfen |
| 10 | LSBX | Induktivität mit DC-Vorspannung | Pins 4-2 mit 0,1 V, 10 kHz bestromen, 3,15 A Gleichstrom anlegen. Induktivität auf >368 uH prüfen. | Überprüfen Sie, ob der Kern unter Gleichstrom nicht gesättigt ist. So können Sie bei jedem Teil nachweisen, dass der L-Abfall unter Bias nicht größer ist als die veröffentlichten 20 % |
| 11 | LL | Streuinduktivität | Bestromen Sie die Pins 4-2, 0,1 V, 10 kHz. Prüfen Sie, ob die Streuinduktivität zu allen anderen Spulen weniger als 12 uH beträgt. | Überprüft, ob die Kopplung der Spulen gut ist, um Leckagen zu minimieren |
| 12 | HPAC | AC-Hochleistungsverstärker | 4,5 kV AC, 1 Sekunde, Pins 8,9,10,11 Hi, Pins 2,3,4,5,6 Lo. Prüfstrom <5 mA | So überprüfen Sie die Isolierung gemäß Datenblatt. Beachten Sie, dass die Primärwicklung auf LO gehalten wird, da hier der DC1000 angeschlossen ist. Siehe DC1000-Benutzerhandbuch für bewährte Vorgehensweisen mit HI POT bei gleichzeitiger Verwendung eines DC1000. |
| AT5600 Laufzeit 4,01 Sek. | ||||
| (AT3600 Laufzeit 8,51 Sek.) |
Hinweise:
LSBX-Testinduktivität unter DC-BIAS.
In diesem Beispiel gibt das Datenblatt an, dass die Induktivität unter Vorspannung geprüft werden muss, da es sich um einen Rücklauftransformator handelt. Bei anderen Typen wie Gegentakt- oder Vorwärtswandlern besteht kein Testbedarf für LSBX, sodass das Programm einfacher wäre.
Die Faktoren, die die L-Reaktion bei Gleichstrom bestimmen, sind die Anzahl der Windungen, das Kernmaterial und der gewählte Luftspalt im Kern. Da diese Faktoren bereits durch die LS- und TR-Tests überprüft werden, entscheiden sich manche Kunden möglicherweise dafür, LSBX nur in der Entwurfsphase zu prüfen (siehe unsere DC1000-Seite zum Entwurfstest mit einem DC1000 und einem beliebigen LCR-Messgerät ) oder gelegentlich Stichprobentests mit der AT5600-Audit-Testfunktion durchzuführen (siehe unsere Audit-Test-Seite ).
Einige Benutzer möchten jedoch möglicherweise den LSBX-Test für 100 % der Teile beibehalten, aufgrund der Verwendung der Komponenten (z. B. Militär/Medizin).
AT-Testergebnisse für SMPS
