Transformateur SMPS Wurth
Transformateurs d'alimentation à découpage (SMPS)
Exemple pratique de tests appropriés
Présentation des transformateurs SMPS
L'émergence des alimentations à découpage et la volonté de conversion d'énergie plus petite et moins chère signifient que les transformateurs qui sont au cœur de tout SMPS sont de plus en plus demandés pour être bon marché et rapides à produire et à tester tout en restant sûrs et fiables.
Les semi-conducteurs de puissance utilisés pour commuter l'alimentation dans le transformateur et les circuits intégrés pour contrôler la fréquence de commutation ont tous deux vu leur prix baisser et leur fiabilité et leurs performances augmenter au cours des 20 dernières années. Le transformateur doit donc encore assurer deux fonctions de base, historiquement contradictoires.
Premièrement, en tant que barrière d'isolement entre l'alimentation et l'utilisateur, il faut prouver qu'elle isole l'alimentation sous de grandes différences de potentiel.
Deuxièmement, il doit également avoir un couplage étroit des enroulements (c'est-à-dire une faible inductance de fuite) pour réduire les pertes au minimum et donc maintenir l'efficacité.
Wurth Electronics fabrique une variété de bons exemples de transformateurs SMPS, pour une gamme de différents types de SMPS.
Nous allons ici examiner le 750811290, un transformateur conçu pour les configurations SMPS flyback.
Schéma des fabricants
Tests suggérés pour SMPS
SMPS - Schéma de l'éditeur AT
La pièce est représentée à l'aide du schéma de l'éditeur AT à gauche.
Le primaire à prise centrale est automatiquement reconnu et dessiné lorsqu'un enroulement est ajouté au schéma avec un numéro de broche déjà défini (dans ce cas, la broche 3)
Comme nous souhaitons obtenir des performances de base sous une polarisation CC de 3,15 A, l'appareil connecte également un DC1000 aux broches 4 et 2. Cela signifie que tous les tests HI POT que nous déployons devront utiliser les broches 2, 3, 4 comme bornes LO (voir le test HPAC plus tard)
Schéma
SMPS - Montage AT
Le transformateur étant doté de broches de montage PCB standard, il est adapté à la fixation à l'aide de broches Kelvin. Celles-ci s'accrochent horizontalement sur chaque broche, de sorte qu'une pince n'est pas nécessaire pour maintenir le transformateur en place.
Les broches Kelvin permettent un montage rapide de l'UUT, tout en nous offrant une précision optimale nécessaire aux mesures, car l'effet de la résistance de contact des broches et de tout câblage de montage peut être automatiquement compensé à partir de tous les résultats.
L'image montre la pièce montée sur un luminaire Kevin 12 broches personnalisé.
Le dispositif est également doté de 2 prises de 4 mm pour connecter la source de polarisation CC Voltech DC1000. Celles-ci sont câblées dans le dispositif aux broches 2 et 4 de la prise, et sont ensuite utilisées dans le programme pour le test 10 afin de mesurer le LSBX.
SMPS - Montage AT, avec prises supplémentaires de 4 mm pour connexion DC100 pour le test LSBX de polarisation DC à l'étape 10
Programme de test SMPS-AT
Le programme vérifie d’abord la résistance individuelle de chaque enroulement pour vérifier qu’elle est inférieure à un maximum spécifié.
Ceci est suivi par quatre contrôles du rapport de tours pour confirmer le nombre correct de tours, la mise en phase et le fonctionnement général du transformateur à 10 kHz
L'inductance du primaire est ensuite vérifiée à 10 Kz, suivi du même test mais avec 3,15 A appliqués (à l'aide d'un Voltech DC1000) pour confirmer que le noyau ne sature pas.
L'espacement correct du noyau et le placement correct de l'enroulement sont confirmés à l'aide d'un test d'inductance de fuite.
Enfin, l'isolement est confirmé à l'aide d'un test HPAC à 4,5 kV AC, 50 Hz pendant 1 seconde.
# | Test | Description | Épingles et conditions | Raison |
| 1 | R | Résistance CC | Broche 2-4, test pour 600 mOhms +/- 10 % | Pour vérifier que la résistance de l'enroulement est inférieure à un maximum. Il permet également de vérifier le calibre correct du fil et la bonne terminaison. |
| 2 | R | Résistance CC | Broche 6-5, test pour 110 mOhms +/- 10 % | Pour vérifier que la résistance de l'enroulement est inférieure à un maximum. Il permet également de vérifier le calibre correct du fil et la bonne terminaison. |
| 3 | R | Résistance CC | Broche 8-10, test pour 570 mOhms +/- 10 % | Pour vérifier que la résistance de l'enroulement est inférieure à un maximum. Il permet également de vérifier le calibre correct du fil et la bonne terminaison. |
| 4 | R | Résistance CC | Broche 9-11, test pour 460 mOhms +/- 10 % | Pour vérifier que la résistance de l'enroulement est inférieure à un maximum. Il permet également de vérifier le calibre correct du fil et la bonne terminaison. |
| 5 | TR | Rapport de rotation | Alimenter les broches 4-3, 0,1 V 10 kHz. Vérifier que le rapport de tours 4-3:3-2 est de 1:1 -/+ 6 % | Pour vérifier le rapport correct des enroulements de chaque côté de la prise centrale primaire |
| 6 | TR | Rapport de rotation | Alimenter les broches 4-2, 0,1 V 10 kHz. Vérifier que le rapport de tours 4-2:9-11 est de 1:1 -/+ 2 % | Pour vérifier le bon rapport des enroulements de tous les primaires à l'un des secondaires |
| 7 | TR | Rapport de rotation | Alimenter les broches 4-2, 0,1 V 10 kHz. Vérifier que le rapport de tours 4-2:8-10 est de 1:1 -/+ 2 % | Pour vérifier le bon rapport des enroulements de tous les primaires aux autres secondaires |
| 8 | TR | Rapport de rotation | Alimenter les broches 4-2, 0,1 V 10 kHz. Vérifier que le rapport de tours 4-2:6-5 est de 6:1 -/+ 2 % | Pour vérifier le rapport correct des enroulements de tous les enroulements primaires et de rétroaction |
| 9 | LS | Inductance | Mettez sous tension les broches 4-2, 0,1 V, 10 kHz, mesurez l'inductance à 461 uH +/- 10 % | Vérifiez le matériau du noyau et la précision de l'assemblage |
| 10 | LSBX | Inductance avec polarisation CC | Mettez sous tension les broches 4-2, 0,1 V, 10 kHz, appliquez 3,15 A CC. Vérifiez que l'inductance est > 368 uH | Le noyau de contrôle ne sature pas sous DC. Cela vous permet de prouver sur chaque pièce que la chute de L sous Bias n'est pas supérieure à 20 % publiés |
| 11 | LL | Inductance de fuite | Alimenter les broches 4-2, 0,1 V, 10 kHz. Vérifier que l'inductance de fuite vers toutes les autres bobines est inférieure à 12 uH | Vérifie que le couplage des bobines est bon pour minimiser les fuites |
| 12 | HPAC | AC Hi-Pot | 4,5 kV CA, 1 seconde, broches 8, 9, 10, 11 hautes, broches 2, 3, 4, 5, 6 basses. Vérifiez le courant < 5 mA | Pour vérifier l'isolation conformément à la fiche technique. Notez que le primaire est maintenu en position LO car le DC1000 y est connecté. Consultez le manuel d'utilisation du DC1000 pour connaître les meilleures pratiques avec HI POT en utilisant simultanément un DC1000. |
| Autonomie de l'AT5600 : 4,01 s | ||||
| (Durée d'exécution de l'AT3600 : 8,51 s) |
Remarques :
Test d'inductance LSBX sous DC BIAS.
Dans cet exemple, la fiche technique précise la nécessité de vérifier l'inductance sous polarisation car il s'agit d'un transformateur flyback. D'autres types tels que les convertisseurs push-pull ou forward n'auraient pas besoin de test pour LSBX, le programme serait donc plus simple.
Les facteurs qui régissent la réponse L sous courant continu sont le nombre de tours, le matériau du noyau et l'entrefer du noyau choisis. Comme ces facteurs sont déjà vérifiés par les tests LS et TR, certains clients peuvent choisir de vérifier uniquement le LSBX au stade de la conception (voir notre page DC1000 sur les tests de conception à l'aide d'un DC1000 avec n'importe quel compteur LCR ), ou occasionnellement des tests d'échantillons à l'aide de la fonction de test d'audit AT5600 (voir notre page de test d'audit ).
Cependant, certains utilisateurs peuvent souhaiter conserver le test LSBX sur 100 % des pièces, en raison de l'utilisation des composants (par exemple militaire/médical).
Résultats des tests AT pour SMPS
