Transformator SMPS Wurth
Transformatory zasilające impulsowe (SMPS)
Przykładowe testy odpowiednie do zastosowania
Przegląd transformatorów SMPS
Pojawienie się zasilaczy impulsowych i dążenie do mniejszych i tańszych rozwiązań przetwarzania energii elektrycznej sprawiły, że rośnie zapotrzebowanie na transformatory stanowiące serce każdego zasilacza SMPS, które muszą być tanie, szybkie w produkcji i testowaniu, a jednocześnie bezpieczne i niezawodne.
Półprzewodniki mocy używane do przełączania zasilania transformatora i układy scalone do kontrolowania częstotliwości przełączania zarówno spadły cenowo, jak i zwiększyły niezawodność i wydajność w ciągu ostatnich 20 lat. Nadal transformator musi spełniać dwie podstawowe i historycznie sprzeczne funkcje.
Po pierwsze, jako bariera izolacyjna między zasilaniem a użytkownikiem, należy udowodnić, że jest w stanie odizolować zasilanie przy dużych różnicach potencjałów.
Po drugie, musi mieć ścisłe sprzężenie uzwojeń (tj. niską indukcyjność upływu), aby ograniczyć straty do minimum i tym samym utrzymać wysoką sprawność.
Firma Wurth Electronics produkuje wiele dobrych przykładów transformatorów SMPS przeznaczonych do różnych typów zasilaczy SMPS.
Przyjrzymy się tutaj transformatorowi 750811290 przeznaczonemu do konfiguracji flyback SMPS.
Schemat producenta
Zalecane testy SMPS
SMPS - Schemat edytora AT
Część jest przedstawiona na schemacie edytora AT po lewej stronie.
Uzwojenie pierwotne z odczepem środkowym jest automatycznie rozpoznawane i rysowane po dodaniu do schematu uzwojenia z numerem pinu, który został już zdefiniowany (w tym przypadku pin 3).
Ponieważ zależy nam na wydajności rdzenia przy prądzie polaryzacji 3,15 A DC, urządzenie łączy również DC1000 z pinami 4 i 2. Oznacza to, że wszelkie testy HI POT, które wdrożymy, będą musiały używać pinów 2, 3, 4 jako zacisków LO (patrz później test HPAC).
Schemat
SMPS - AT Mocowanie
Ponieważ transformator ma standardowe piny montażowe PCB, nadaje się do mocowania za pomocą pinów Kelvina. Są one mocowane poziomo na każdym pinie, więc nie jest potrzebny zacisk, aby utrzymać transformator na miejscu.
Kołki Kelvina pozwalają na szybki montaż badanego urządzenia, a także zapewniają optymalną dokładność potrzebną do pomiarów, ponieważ wpływ rezystancji styków kołków i okablowania osprzętu może zostać automatycznie skompensowany w wynikach.
Na zdjęciu widoczna jest część zamontowana w niestandardowym 12-stykowym uchwycie Kevin.
Oprawa ma również 2 gniazda 4 mm do podłączenia źródła polaryzacji DC Voltech DC1000. Są one podłączone w oprawie do pinów 2 i 4 gniazda, a następnie są używane w programie do testu 10 w celu pomiaru LSBX.
SMPS - AT Fixturing, z dodatkowymi gniazdami 4 mm do podłączenia DC100 do testu polaryzacji DC LSBX w kroku 10
SMPS - Program testowy AT
Program najpierw sprawdza rezystancję poszczególnych uzwojeń, aby upewnić się, że mieści się ona poniżej określonego maksimum.
Następnie przeprowadza się cztery kontrole współczynnika zwojów, aby potwierdzić prawidłową liczbę zwojów, fazowanie i ogólną pracę transformatora przy częstotliwości 10 kHz
Następnie sprawdza się indukcyjność uzwojenia pierwotnego przy częstotliwości 10 kHz, po czym przeprowadza się ten sam test, ale przy przyłożeniu natężenia 3,15 A (używając Voltech DC1000), aby upewnić się, że rdzeń nie ulega nasyceniu.
Prawidłowe rozmieszczenie szczeliny rdzenia i uzwojenia potwierdzane jest za pomocą testu indukcyjności upływu.
Na koniec izolację potwierdza się za pomocą testu HPAC przy napięciu 4,5 kV AC, 50 Hz przez 1 sekundę.
# | Test | Opis | Szpilki i warunki | Powód |
| 1 | R | Rezystancja prądu stałego | Pin 2-4, test na 600 mOhm +/- 10% | Aby sprawdzić, czy rezystancja uzwojenia jest poniżej wartości maksymalnej. Działa również jako kontrola prawidłowego przekroju przewodu i dobrego zakończenia. |
| 2 | R | Rezystancja prądu stałego | Pin 6-5, test na 110 mOhm +/- 10% | Aby sprawdzić, czy rezystancja uzwojenia jest poniżej wartości maksymalnej. Działa również jako kontrola prawidłowego przekroju przewodu i dobrego zakończenia. |
| 3 | R | Rezystancja prądu stałego | Pin 8-10, test na 570 mOhm +/- 10% | Aby sprawdzić, czy rezystancja uzwojenia jest poniżej wartości maksymalnej. Działa również jako kontrola prawidłowego przekroju przewodu i dobrego zakończenia. |
| 4 | R | Rezystancja prądu stałego | Pin 9-11, test na 460 mOhm +/- 10% | Aby sprawdzić, czy rezystancja uzwojenia jest poniżej wartości maksymalnej. Działa również jako kontrola prawidłowego przekroju przewodu i dobrego zakończenia. |
| 5 | TR | Współczynnik obrotów | Napnij piny 4-3,0,1 V 10 kHz. Sprawdź stosunek obrotów 4-3:3-2, aby wynosił 1:1 -/+ 6% | Aby sprawdzić prawidłowy stosunek uzwojeń z każdej strony środkowego odczepu pierwotnego |
| 6 | TR | Współczynnik obrotów | Napnij piny 4-2,0,1 V 10 kHz. Sprawdź stosunek obrotów 4-2:9-11, aby wynosił 1:1 -/+ 2% | Aby sprawdzić prawidłowy stosunek uzwojeń wszystkich uzwojeń pierwotnych do jednego z uzwojeń wtórnych |
| 7 | TR | Współczynnik obrotów | Napnij piny 4-2,0,1 V 10 kHz. Sprawdź stosunek obrotów 4-2:8-10, aby wynosił 1:1 -/+ 2% | Aby sprawdzić prawidłowy stosunek uzwojeń wszystkich uzwojeń pierwotnych do pozostałych uzwojeń wtórnych |
| 8 | TR | Współczynnik obrotów | Napnij piny 4-2,0,1 V 10 kHz. Sprawdź stosunek obrotów 4-2:6-5, aby wynosił 6:1 -/+ 2% | Aby sprawdzić prawidłowy stosunek uzwojeń wszystkich uzwojeń pierwotnych do uzwojeń sprzężenia zwrotnego |
| 9 | LS | Indukcyjność | Podłącz piny 4-2 do zasilania, 0,1 V, 10 kHz, zmierz indukcyjność na poziomie 461 uH +/- 10% | Sprawdź materiał rdzenia i dokładność montażu |
| 10 | LSBX | Indukcyjność z polaryzacją DC | Napnij piny 4-2, 0,1 V, 10 kHz, zastosuj 3,15 A DC. Sprawdź, czy indukcyjność jest >368 uH | Sprawdź, czy rdzeń nie nasyca się pod DC. Pozwala to udowodnić na każdej części, że spadek L pod Bias nie jest większy niż opublikowane 20% |
| 11 | LL | Indukcyjność upływu | Napnij piny 4-2, 0,1 V, 10 kHz. Sprawdź, czy indukcyjność upływu do wszystkich innych cewek jest mniejsza niż 12 uH | Sprawdza, czy połączenia cewek są dobre, aby zminimalizować wycieki |
| 12 | HPAC | AC Hi-Pot | 4,5 kV AC, 1 sekunda, piny 8,9,10,11 Hi, piny 2,3,4,5,6 Lo. Sprawdź prąd <5 mA | Aby sprawdzić izolację zgodnie z arkuszem danych. Należy pamiętać, że przewód główny jest utrzymywany w stanie LO, ponieważ jest do niego podłączony DC1000. Zapoznaj się z instrukcją obsługi DC1000, aby uzyskać najlepsze praktyki dotyczące HI POT przy jednoczesnym użyciu DC1000. |
| Czas pracy AT5600 4,01 sek. | ||||
| (AT3600 Czas pracy 8,51 sek.) |
Uwagi:
Test indukcyjności LSBX przy napięciu stałym.
W tym przykładzie arkusz danych określa potrzebę sprawdzenia indukcyjności przy polaryzacji, ponieważ jest to transformator flyback. Inne typy, takie jak przetwornice push-pull lub forward, nie wymagałyby testowania LSBX, więc program byłby prostszy.
Czynnikami regulującymi odpowiedź L przy prądzie stałym są liczba zwojów, materiał rdzenia i wybrana szczelina powietrzna rdzenia. Ponieważ czynniki te są już sprawdzane przez testy LS i TR, niektórzy klienci mogą zdecydować się na sprawdzenie tylko LSBX na etapie projektowania (zobacz naszą stronę DC1000 dotyczącą testowania projektu przy użyciu DC1000 z dowolnym miernikiem LCR ) lub okazjonalnie testować próbnie przy użyciu funkcji testu audytowego AT5600. (zobacz naszą stronę testu audytowego ).
Niektórzy użytkownicy mogą jednak chcieć zachować test LSBX dla 100% części ze względu na ich zastosowanie (np. wojskowe/medyczne)
Wyniki testu AT dla SMPS
