Как да изберем високочестотен трансформатор за импулсно захранване

Изборът на високочестотен трансформатор обаче не е просто въпрос на съвпадение на входното и изходното напрежение. Трансформаторът трябва да бъде съобразен с топологията на превключване, работната честота, нивото на мощност, магнитното ядро, конфигурацията на намотките, изискванията за изолация и топлинните условия на захранването.

За проекти за OEM и промишлено захранване тези параметри трябва да се разглеждат заедно, а не да се избират поотделно.

1. Започнете с изискването за мощност

Първият параметър, който трябва да се определи, е необходимата мощност.

Трансформатор, използван в 20 W спомагателно захранване, има много различни изисквания от този, използван в 500 W или по-високо импулсно захранване. Необходимата мощност влияе върху размера на магнитната сърцевина, дизайна на намотката, избора на проводник, топлинните характеристики и общите размери на трансформатора.

Когато избирате високочестотен трансформатор, осигурете:

Номинална изходна мощност

Максимална входна мощност

Брой изходни канали

Необходима ефективност

Очаквани работни условия

Трансформаторът трябва да има достатъчна мощност-способност за работа за действителните работни условия, вместо да бъде избран само според номиналната изходна мощност.

За персонализиран трансформатор действителният обхват на мощността е една от първите части от информацията, от която производителят се нуждае за дизайн на магнита и намотката.

2. Сравнете входното и изходното напрежение

Входното и изходното напрежение определят основния коефициент на трансформация.

За импулсно захранване обаче коефициентът на трансформация на трансформатора не винаги може да бъде избран просто чрез разделяне на входното напрежение на изходното напрежение. Топологията на превключване и работният цикъл също оказват влияние върху необходимото съотношение на обороти.

Например изискванията към трансформатора могат да се различават значително между:

Flyback конвертори

Предни конвертори

Push{0}}pull конвертори

Полу{0}}мостови преобразуватели

Пълни-мостови преобразуватели

Следователно, когато се иска импулсен захранващ трансформатор, е по-добре да се предостави диапазонът на действителното работно напрежение, а не само едно номинално входно напрежение.

Важна информация включва:

Минимално входно напрежение

Номинално входно напрежение

Максимално входно напрежение

Необходимо изходно напрежение

Изходен ток

Изисквания за DC изход

Това позволява конструкцията на трансформатора да бъде съобразена с пълния работен диапазон на захранването.

3. Помислете за честотата на превключване

Работната честота е един от определящите параметри на високочестотен трансформатор.

Тъй като честотата на превключване се увеличава, трансформаторът обикновено може да използва по-малка магнитна сърцевина за дадено ниво на мощност. Въпреки това, по-високата честота също увеличава определени загуби, включително загуби в сърцевината и загуби,-свързани с намотките.

Следователно честотата не трябва да се третира просто като „колкото по-висока, толкова по-добре“.

Производителят на трансформатора трябва да знае действителната честота на превключване или честотния диапазон на захранването.

Типичните съображения за проектиране включват:

Честота на превключване

Вариация на честотата

Основен материал

Загуба на сърцевина

Загуба на намотка

повишаване на температурата

Трансформатор, проектиран за един честотен диапазон, не трябва автоматично да се заменя с друг трансформатор, просто защото номиналните стойности на напрежението и мощността изглеждат подобни.

4. Изберете подходящото магнитно ядро

Магнитната сърцевина е в центъра на работата на високочестотния трансформатор.

Материалът и геометрията на сърцевината влияят върху:

Загуба на сърцевина

Характеристики на насищане

повишаване на температурата

Размер на трансформатора

Работна честота

Възможност за пренос на енергия

Феритните сърцевини обикновено се използват във високочестотни комутационни приложения поради тяхната пригодност за високо-честотна работа и относително ниски загуби в сърцевината в сравнение с материалите, предназначени за по-ни-честотни приложения.

Геометрията на ядрото също е важна. Различните конструкции могат да използват различни форми на сърцевината в зависимост от наличното пространство за инсталиране, нивото на мощност, разположението на намотките и топлинните изисквания.

Поради това за високочестотни трансформатори по поръчка сърцевината трябва да бъде избрана според пълните електрически и механични изисквания, а не само по размер.

5. Обърнете внимание на дизайна на навиването

Намотката е друг основен фактор, влияещ върху работата на трансформатора.

При по-високи честоти разпределението на тока в проводника се променя и променливотоковото съпротивление може да се превърне във важен източник на загуби. Разположението на намотките също влияе върху индуктивността на утечка, паразитния капацитет, изолационното разстояние и свързването между първичната и вторичната намотки.

В зависимост от приложението може да се наложи дизайнът да вземе предвид:

Диаметър на проводника

Брой завои

Подреждане на навиване

Първично-към-вторично свързване

Изолация между намотките

Пълзене и хлабина

Индуктивност на утечка

Паразитен капацитет

За превключващи захранващи трансформатори добре-проектираната структура на намотките може да помогне за балансиране на електрическите характеристики, изискванията за изолация и топлинните характеристики.

6. Проверете повишаването на температурата

Повишаването на температурата е важен практически параметър, който не трябва да се пренебрегва.

Загубите на трансформатора са свързани главно с магнитната сърцевина и намотките. Ако тези загуби са твърде високи за наличните условия на охлаждане, температурата на трансформатора може да се повиши прекомерно по време на продължителна работа.

Когато избирате трансформатор, вземете предвид:

Непрекъснато време на работа

Околна температура

Условия на заграждението

Естествено или принудително охлаждане

Загуба на сърцевина

Загуба на мед

Място за монтаж

Трансформатор, който работи добре в лабораторни условия, може да изисква различен дизайн, когато е инсталиран в компактно, затворено захранване.

Поради тази причина топлинната среда трябва да бъде включена в спецификацията за разработване на трансформатор по поръчка.

7. Определете изолацията и изискванията за изолация

За изолирани импулсни захранвания, електрическата изолация между първичната и вторичната страна е критично изискване за проектиране.

Необходимата изолационна структура зависи от приложението, работното напрежение, изискванията за безопасност и приложимите стандарти.

Може да се наложи спецификацията на трансформатора да дефинира:

Изолационно напрежение

Първична{0}}до-вторична изолация

Изолационен материал

Пълзящо разстояние

Свободно разстояние

Изолационна лента или други изолационни структури

Тези изисквания трябва да бъдат установени преди производството, тъй като те могат пряко да повлияят на разположението на намотките, избора на калерчето, размерите на трансформатора и производствения процес.

8. Помислете за пространството за инсталиране

Електрическите характеристики са само част от избора на трансформатор. Трансформаторът също трябва да отговаря на окончателното захранване.

За приложения, монтирани- на печатни платки, механичните размери и конфигурацията на щифтовете са особено важни.

Преди да изберете трансформатор, проверете:

Максимална дължина

Максимална ширина

Максимална височина

Pin конфигурация

Метод на монтаж на печатни платки

Необходим пълзещ път и хлабина

Налично пространство около трансформатора

Това е особено важно при подмяна на съществуващ трансформатор. Компонент със сходни електрически спецификации все още може да е неподходящ, ако неговите механични размери или разположение на щифтовете са различни.

9. Обмислете индуктивността на утечка и паразитните параметри

За високо{0}}превключващи приложения не може да се приеме идеално поведение на трансформатора.

Индуктивността на утечка и паразитният капацитет могат да повлияят на формите на вълната на превключване, пиковете на напрежението, ефективността на EMI и цялостната ефективност на преобразувателя.

Значението на тези параметри зависи от топологията и условията на превключване.

За някои приложения минимизирането на индуктивността на утечката е важно за подобряване на свързването между първичната и вторичната намотки. В други конструкции контролирано количество индуктивност на изтичане може умишлено да бъде включено в магнитната конструкция.

Следователно индуктивността на утечка трябва да се разглежда като част от цялостния дизайн на преобразувателя, а не да се оценява независимо.

10. Предоставете пълна информация, когато поръчвате персонализиран трансформатор

За проекти за OEM и персонализирани импулсни захранвания, непълните спецификации често водят до ненужни ревизии на дизайна.

Когато се свързвате с производител на високочестотен трансформатор, е полезно да предоставите:

Колкото по-пълна е първоначалната спецификация, толкова по-лесно е за производителя на трансформатора да оцени магнитния дизайн, структурата на намотката, изискванията за изолация и осъществимостта на производството.

Какъв е подходящият високочестотен трансформатор за вашето захранване?

Няма нито един високочестотен трансформатор, който да пасва на всяко импулсно захранване.

Правилният избор зависи от връзката между мощност, напрежение, честота, топология, магнитна сърцевина, дизайн на намотката, изолация, топлинни условия и механично пространство.

За стандартни приложения може да е достатъчен съществуващ импулсен захранващ трансформатор. За OEM оборудване, промишлени захранвания, зарядни устройства, преобразуватели и други-специфични за приложения системи персонализиран високочестотен трансформатор може да бъде проектиран според действителните електрически и механични изисквания.

Ключът е да предоставим на производителя на трансформатора пълните работни условия, вместо да избираме компонент само на базата на напрежение или мощност.

Ключови изводи

Когато избирате високочестотен трансформатор за импулсно захранване, обърнете специално внимание на:

• Необходима мощност и изходен ток
• Диапазон на входно и изходно напрежение
• Честота на превключване
• Топология на конвертора
• Материал и размер на магнитната сърцевина
• Конфигурация на намотките и избор на проводник
• Повишаване на температурата и условия на охлаждане
• Изисквания за изолация и изолация
• Индуктивност на утечка и паразитни параметри
• Механични размери и изисквания за монтаж

Правилно подбраният трансформатор може да помогне на импулсното захранване да постигне необходимата електрическа ефективност, термична стабилност, изолация и дългосрочна-оперативна надеждност.