Trasformatore SMPS Wurth
Trasformatori di alimentazione switching (SMPS)
Esempio pratico di test adatti
Panoramica dei trasformatori SMPS
L'avvento degli alimentatori switching e la spinta verso conversioni di potenza più piccole e meno costose hanno fatto sì che i trasformatori che costituiscono il cuore di qualsiasi SMPS siano sempre più richiesti, in quanto devono essere economici e rapidi da produrre e testare, pur rimanendo sicuri e affidabili.
I semiconduttori di potenza utilizzati per commutare l'alimentazione nel trasformatore e gli IC per controllare la frequenza di commutazione sono entrambi diminuiti di prezzo e sono aumentati in affidabilità e prestazioni negli ultimi 20 anni. Ciò lascia ancora il trasformatore a fornire due funzioni di base e storicamente in conflitto.
Innanzitutto, in quanto barriera di isolamento tra l'alimentazione e l'utente, deve essere dimostrato che isola l'alimentazione anche in presenza di grandi differenze di potenziale.
In secondo luogo, deve anche avere un accoppiamento stretto degli avvolgimenti (vale a dire una bassa induttanza di dispersione) per ridurre al minimo le perdite e quindi mantenere elevata l'efficienza.
Wurth Electronics produce una vasta gamma di buoni esempi di trasformatori SMPS, per una vasta gamma di tipi diversi di SMPS.
In questo articolo esamineremo il modello 750811290, un trasformatore progettato per configurazioni SMPS flyback.
Schema dei produttori
SMPS Test suggeriti
SMPS - Schema dell'editor AT
La parte è rappresentata utilizzando lo schema dell'AT Editor a sinistra.
Il primario con presa centrale viene riconosciuto e disegnato automaticamente quando un avvolgimento viene aggiunto allo schema con un numero di pin già definito (in questo caso pin 3)
Poiché desideriamo prestazioni di base con una polarizzazione CC di 3,15 Ampere, l'apparecchio collega anche un DC1000 ai pin 4 e 2. Ciò significa che qualsiasi test HI POT che implementiamo dovrà utilizzare i pin 2, 3, 4 come terminali LO (vedere il test HPAC più avanti)
Schema
SMPS - Fissaggio AT
Poiché il trasformatore ha perni di montaggio PCB standard, è adatto per il fissaggio tramite perni Kelvin. Questi si agganciano orizzontalmente su ogni perno, quindi non è necessario un morsetto per tenere il trasformatore in posizione.
I perni Kelvin consentono un rapido montaggio dell'UUT e ci garantiscono la precisione ottimale necessaria per le misurazioni, poiché l'effetto della resistenza di contatto del perno e di qualsiasi cablaggio dell'apparecchio può essere compensato automaticamente da qualsiasi risultato.
L'immagine mostra il componente montato su un attacco Kevin personalizzato a 12 pin.
Il Fixture ha anche 2 prese da 4 mm per collegare la sorgente di polarizzazione DC Voltech DC1000. Queste sono cablate nel Fixture ai pin 2 e 4 della presa e vengono poi utilizzate nel programma per il test 10 per misurare LSBX.
SMPS - AT Fixturing, con prese aggiuntive da 4 mm per la connessione DC100 per il test di polarizzazione DC LSBX al passo 10
SMPS - Programma di prova AT
Il programma controlla innanzitutto la resistenza di ogni singola bobina per verificare che sia inferiore a un massimo specificato.
Seguono quattro controlli del rapporto di spire per confermare il numero corretto di spire, la messa in fase e il funzionamento generale del trasformatore a 10 Khz
L'induttanza del primario viene quindi controllata a 10 Kz, seguita dallo stesso test ma con 3,15 A applicati (utilizzando un Voltech DC1000) per confermare che il nucleo non si saturi.
La corretta distanza del nucleo e il corretto posizionamento degli avvolgimenti vengono confermati mediante un test di induttanza di dispersione.
Infine, l'isolamento viene confermato mediante un test HPAC a 4,5 kV CA, 50 Hz per 1 secondo.
# | Test | Descrizione | Pin e condizioni | Motivo |
| 1 | R | Resistenza CC | Pin 2-4, test per 600 mOhm +/- 10% | Per verificare che la resistenza dell'avvolgimento sia inferiore a un massimo. Funziona anche come controllo del calibro corretto del filo e della buona terminazione. |
| 2 | R | Resistenza CC | Pin 6-5, test per 110 mOhm +/- 10% | Per verificare che la resistenza dell'avvolgimento sia inferiore a un massimo. Funziona anche come controllo del calibro corretto del filo e della buona terminazione. |
| 3 | R | Resistenza CC | Pin 8-10, test per 570 mOhm +/- 10% | Per verificare che la resistenza dell'avvolgimento sia inferiore a un massimo. Funziona anche come controllo del calibro corretto del filo e della buona terminazione. |
| 4 | R | Resistenza CC | Pin 9-11, test per 460 mOhm +/- 10% | Per verificare che la resistenza dell'avvolgimento sia inferiore a un massimo. Funziona anche come controllo del calibro corretto del filo e della buona terminazione. |
| 5 | TIRO | Rapporto di sterzata | Eccitare i pin 4-3,0,1 V 10 kHz. Controllare il rapporto di spire 4-3:3-2 per essere 1:1 -/+ 6% | Per verificare il corretto rapporto degli avvolgimenti da ciascun lato della presa centrale primaria |
| 6 | TIRO | Rapporto di sterzata | Eccitare i pin 4-2,0,1 V 10 kHz. Controllare il rapporto di spire 4-2:9-11 per essere 1:1 -/+ 2% | Per verificare il corretto rapporto degli avvolgimenti da tutti i primari a uno dei secondari |
| 7 | TIRO | Rapporto di sterzata | Eccitare i pin 4-2,0,1 V 10 kHz. Controllare il rapporto di spire 4-2:8-10 per essere 1:1 -/+ 2% | Per verificare il corretto rapporto degli avvolgimenti da tutti i primari agli altri secondari |
| 8 | TIRO | Rapporto di sterzata | Eccitare i pin 4-2,0,1 V 10 kHz. Controllare il rapporto di spire 4-2:6-5 per essere 6:1 -/+ 2% | Per verificare il corretto rapporto degli avvolgimenti da tutti gli avvolgimenti primari a quelli di retroazione |
| 9 | LS | Induttanza | Energizza i pin 4-2, 0,1 V, 10 kHz, misura l'induttanza a 461 uH +/- 10% | Controllare il materiale del nucleo e la precisione dell'assemblaggio |
| 10 | LSBX | Induttanza con polarizzazione CC | Energizza i pin 4-2, 0,1 V, 10 kHz, applica 3,15 A CC. Controlla che l'induttanza sia >368 uH | Controlla che il core non si saturi sotto DC. Quindi ti consente di provare su ogni parte che la caduta di L sotto Bias non è maggiore del 20% pubblicato |
| 11 | LL | Induttanza di dispersione | Eccitare i pin 4-2, 0,1 V, 10 kHz. Controllare che l'induttanza di dispersione verso tutte le altre bobine sia inferiore a 12 uH | Controlla che l'accoppiamento delle bobine sia buono per ridurre al minimo le perdite |
| 12 | HPAC | AC Potente | 4,5 kV CA, 1 secondo, pin 8,9,10,11 Hi, pin 2,3,4,5,6 Lo. Controllare la corrente <5 mA | Per controllare l'isolamento come da datasheet. Nota che il primario è mantenuto LO poiché ha il DC1000 collegato. Consulta il manuale utente del DC1000 per le best practice con HI POT utilizzando un DC1000 contemporaneamente. |
| Tempo di esecuzione AT5600 4,01 sec | ||||
| (Tempo di esecuzione AT3600 8,51 sec) |
Note:
LSBX verifica l'induttanza sotto polarizzazione CC.
In questo esempio il datasheet specifica la necessità di controllare l'induttanza sotto polarizzazione poiché si tratta di un trasformatore flyback. Altri tipi come i convertitori push-pull o forward non avrebbero bisogno di test per LSBX, quindi il programma sarebbe più semplice.
I fattori che regolano la risposta L sotto corrente continua sono il numero di spire, il materiale del nucleo e il traferro del nucleo scelto. Poiché questi fattori sono già controllati dai test LS e TR, alcuni clienti potrebbero scegliere di controllare solo LSBX nella fase di progettazione (vedere la nostra pagina DC1000 sui test di progettazione utilizzando un DC1000 con qualsiasi misuratore LCR ), o occasionalmente campionare i test utilizzando la funzione Test di audit AT5600 (vedere la nostra pagina Test di audit ).
Tuttavia, alcuni utenti potrebbero voler mantenere il test LSBX sul 100% delle parti, a causa dell'uso dei componenti (ad esempio militare/medico)
Risultati del test AT per SMPS
