Vendar pa izbira visokofrekvenčnega transformatorja ni le stvar ujemanja vhodne in izhodne napetosti. Transformator mora biti usklajen s preklopno topologijo, delovno frekvenco, nivojem moči, magnetnim jedrom, konfiguracijo navitja, zahtevami glede izolacije in toplotnimi pogoji napajanja.
Za OEM in industrijske projekte oskrbe z električno energijo je treba te parametre obravnavati skupaj, namesto da bi jih izbrali neodvisno.
1. Začnite z zahtevami po moči
Prvi parameter, ki ga je treba določiti, je zahtevana moč.
Transformator, ki se uporablja v pomožnem napajalniku z močjo 20 W, ima zelo drugačne zahteve od transformatorja, ki se uporablja v stikalnem napajalniku z močjo 500 W ali več. Zahtevana moč vpliva na velikost magnetnega jedra, zasnovo navitja, izbiro žice, toplotno zmogljivost in celotne dimenzije transformatorja.
Pri izbiri visokofrekvenčnega transformatorja zagotovite:
Nazivna izhodna moč
Največja vhodna moč
Število izhodnih kanalov
Zahtevana učinkovitost
Pričakovani pogoji delovanja
Transformator mora imeti zadostno moč-zmožnost upravljanja za dejanske pogoje delovanja, namesto da bi bil izbran samo glede na nazivno izhodno moč.
Pri transformatorju po meri je razpon dejanske moči ena prvih informacij, ki jih proizvajalec potrebuje za načrtovanje magneta in navitja.
2. Uskladite vhodno in izhodno napetost
Vhodna in izhodna napetost določata osnovno transformacijsko razmerje.
Za stikalno napajanje pa razmerja obratov transformatorja ni mogoče vedno izbrati preprosto z deljenjem vhodne napetosti z izhodno napetostjo. Preklopna topologija in delovni cikel prav tako vplivata na zahtevano razmerje obratov.
Na primer, zahteve za transformatorje se lahko bistveno razlikujejo med:
Povratni pretvorniki
Pretvorniki naprej
Push{0}}pull pretvorniki
Pol{0}}mostni pretvorniki
Polni-mostni pretvorniki
Zato je pri zahtevi po stikalnem napajalnem transformatorju bolje navesti dejansko območje delovne napetosti kot samo eno nazivno vhodno napetost.
Pomembne informacije vključujejo:
Najmanjša vhodna napetost
Nazivna vhodna napetost
Največja vhodna napetost
Zahtevana izhodna napetost
Izhodni tok
Zahteve za DC izhod
To omogoča, da se zasnova transformatorja prilagodi celotnemu območju delovanja napajalnika.
3. Upoštevajte frekvenco preklopa
Delovna frekvenca je eden od parametrov, ki določajo visokofrekvenčni transformator.
Ko se preklopna frekvenca poveča, lahko transformator na splošno uporablja manjše magnetno jedro za dano raven moči. Vendar pa višja frekvenca poveča tudi določene izgube, vključno z izgubami v jedru in-povezanimi z navitji.
Zato pogostosti ne bi smeli obravnavati preprosto kot "višja kot je, bolje je".
Proizvajalec transformatorja mora poznati dejansko preklopno frekvenco ali frekvenčno območje napajalnika.
Tipični vidiki načrtovanja vključujejo:
Preklopna frekvenca
Sprememba frekvence
Jedro materiala
Izguba jedra
Izguba navitja
Dvig temperature
Transformatorja, zasnovanega za eno frekvenčno območje, ne bi smeli samodejno zamenjati z drugim transformatorjem preprosto zato, ker sta napetost in moč videti podobni.
4. Izberite ustrezno magnetno jedro
Magnetno jedro je v središču delovanja visokofrekvenčnega transformatorja.
Material jedra in geometrija vplivata na:
Izguba jedra
Značilnosti nasičenosti
Dvig temperature
Velikost transformatorja
Delovna frekvenca
Zmogljivost prenosa energije
Feritna jedra se pogosto uporabljajo v visokofrekvenčnih preklopnih aplikacijah zaradi njihove primernosti za visoko-frekvenčno delovanje in sorazmerno nizke izgube jedra v primerjavi z materiali, namenjenimi za ni-frekvenčne aplikacije.
Pomembna je tudi geometrija jedra. Različne izvedbe lahko uporabljajo različne oblike jedra, odvisno od razpoložljivega prostora za namestitev, ravni moči, razporeditve navitij in toplotnih zahtev.
Za visokofrekvenčne transformatorje po meri je zato treba jedro izbrati glede na celotne električne in mehanske zahteve in ne samo glede na velikost.
5. Bodite pozorni na zasnovo navitja
Navitje je še en pomemben dejavnik, ki vpliva na zmogljivost transformatorja.
Pri višjih frekvencah se tokovna porazdelitev v prevodniku spremeni in izmenični upor lahko postane pomemben vir izgube. Razporeditev navitij vpliva tudi na induktivnost uhajanja, parazitsko kapacitivnost, izolacijsko razdaljo in sklopitev med primarnim in sekundarnim navitjem.
Glede na aplikacijo bo morda treba pri oblikovanju upoštevati:
Premer žice
Število obratov
Razporeditev navijanja
Spajanje primarnega-na-sekundarnega
Izolacija med navitji
Lezenje in zračnost
Induktivnost puščanja
Parazitska kapacitivnost
Za stikalne napajalne transformatorje lahko dobro-zasnovana navitna struktura pomaga uravnotežiti električno zmogljivost, zahteve glede izolacije in toplotno učinkovitost.
6. Preverite dvig temperature
Dvig temperature je pomemben praktični parameter, ki ga ne smemo spregledati.
Izgube transformatorja so v glavnem povezane z magnetnim jedrom in navitji. Če so te izgube prevelike za razpoložljive pogoje hlajenja, lahko temperatura transformatorja med neprekinjenim delovanjem čezmerno naraste.
Pri izbiri transformatorja upoštevajte:
Neprekinjen čas delovanja
Temperatura okolja
Pogoji zaprtja
Naravno ali prisilno hlajenje
Izguba jedra
Izguba bakra
Prostor za namestitev
Transformator, ki dobro deluje v laboratorijskih pogojih, lahko zahteva drugačno zasnovo, če je nameščen znotraj kompaktnega, zaprtega napajalnika.
Iz tega razloga je treba toplotno okolje vključiti v specifikacijo za razvoj transformatorja po meri.
7. Določite izolacijo in izolacijske zahteve
Za izolirane stikalne napajalnike je električna izolacija med primarno in sekundarno stranjo kritična konstrukcijska zahteva.
Zahtevana izolacijska struktura je odvisna od uporabe, delovne napetosti, varnostnih zahtev in veljavnih standardov.
Specifikacija transformatorja bo morda morala opredeliti:
Izolacijska napetost
Primarna-do-sekundarna izolacija
Izolacijski material
Plazna pot
Varna razdalja
Izolacijski trak ali druge izolacijske strukture
Te zahteve je treba določiti pred proizvodnjo, ker lahko neposredno vplivajo na razporeditev navitja, izbiro bobina, dimenzije transformatorja in proizvodni proces.
8. Razmislite o prostoru za namestitev
Električna zmogljivost je le del izbire transformatorja. Transformator mora ustrezati tudi končnemu napajalniku.
Za aplikacije, nameščene na tiskano vezje, so še posebej pomembne mehanske mere in konfiguracija nožic.
Preden izberete transformator, preverite:
Največja dolžina
Največja širina
Največja višina
Pin konfiguracija
Način namestitve PCB
Zahtevana lezna stran in razdalja
Razpoložljiv prostor okoli transformatorja
To je še posebej pomembno pri zamenjavi obstoječega transformatorja. Komponenta s podobnimi električnimi specifikacijami je lahko še vedno neprimerna, če so njene mehanske mere ali razporeditev zatičev drugačne.
9. Upoštevajte induktivnost uhajanja in parazitske parametre
Za visoko{0}}frekvenčne preklopne aplikacije ni mogoče domnevati idealnega obnašanja transformatorja.
Induktivnost uhajanja in parazitska kapacitivnost lahko vplivata na preklopne valovne oblike, napetostne konice, zmogljivost EMI in splošno učinkovitost pretvornika.
Pomembnost teh parametrov je odvisna od topologije in preklopnih pogojev.
Za nekatere aplikacije je zmanjšanje induktivnosti uhajanja pomembno za izboljšanje sklopitve med primarnim in sekundarnim navitjem. Pri drugih izvedbah je lahko v magnetno zasnovo namerno vključena nadzorovana količina induktivnosti uhajanja.
Zato je treba induktivnost uhajanja obravnavati kot del celotne zasnove pretvornika in ne oceniti neodvisno.
10. Pri naročilu transformatorja po meri navedite popolne informacije
Pri projektih OEM in stikalnih napajalnikov po meri nepopolne specifikacije pogosto vodijo do nepotrebnih revizij dizajna.
Pri stiku s proizvajalcem visokofrekvenčnih transformatorjev je koristno zagotoviti:
| Parameter | Informacije, ki jih je treba zagotoviti |
|---|---|
| Aplikacija | Preklopni napajalnik / pretvornik / polnilec / industrijska oprema |
| Vhodna napetost | Najmanjše / nominalno / največje |
| Izhodna napetost | Zahtevana izhodna napetost |
| Izhodni tok | Nazivni in največji tok |
| Moč | Zahtevano območje moči |
| Preklopna frekvenca | Delovna frekvenca ali obseg |
| Topologija | Polet nazaj / naprej / potisni-vlečni / pol-most / polni-most |
| Izolacija | Zahtevana izolacijska napetost |
| Delovna temperatura | Temperatura okolice in pričakovana temperatura |
| Dimenzije | Največji razpoložljiv prostor za namestitev |
| Montaža | PCB / skozi-luknjo / drugo |
| Količina | Prototip / majhna serija / množična proizvodnja |
Bolj kot je popolna začetna specifikacija, lažje je za proizvajalca transformatorja oceniti magnetno zasnovo, strukturo navitja, zahteve glede izolacije in izvedljivost proizvodnje.
Kateri je pravi visokofrekvenčni transformator za vaš napajalnik?
Ni enega samega visokofrekvenčnega transformatorja, ki bi ustrezal vsakemu stikalnemu napajalniku.
Pravilna izbira je odvisna od razmerja med močjo, napetostjo, frekvenco, topologijo, magnetnim jedrom, zasnovo navitja, izolacijo, toplotnimi pogoji in mehanskim prostorom.
Za standardne aplikacije lahko zadostuje obstoječi stikalni napajalni transformator. Za opremo proizvajalca originalne opreme, industrijske napajalnike, polnilnike, pretvornike in druge sisteme-za specifične aplikacije je mogoče visokofrekvenčni transformator po meri oblikovati glede na dejanske električne in mehanske zahteve.
Ključno je zagotoviti proizvajalcu transformatorja popolne pogoje delovanja, namesto da bi izbrali komponento samo na podlagi napetosti ali moči.
Ključni zaključki
Pri izbiri visokofrekvenčnega transformatorja za stikalni napajalnik bodite še posebej pozorni na:
- Zahtevana moč in izhodni tok
- Razpon vhodne in izhodne napetosti
- Preklopna frekvenca
- Topologija pretvornika
- Material in velikost magnetnega jedra
- Konfiguracija navitja in izbira žice
- Dvig temperature in pogoji hlajenja
- Zahteve glede izolacije in izolacije
- Induktivnost uhajanja in parazitski parametri
- Mehanske dimenzije in zahteve za montažo
Pravilno usklajen transformator lahko pomaga stikalnemu napajalniku doseči zahtevano električno zmogljivost, toplotno stabilnost, izolacijo in dolgoročno-zanesljivost delovanja.