Sursele de tensiune în comutație din zilele noastre au depășit cu mult sursele de tensiune liniare convenționale mulțumită înaltului randament. Deși designul lor este mai complex, este mai mic și mai ușor. Aceasta înseamnă că poate fi utilizat cu unități de volum mediu, precum atunci când un circuit complet trebuie să se potrivească pe o placă de dimensiuni reduse. Randamentul mult mai mare al unității înseamnă că aceasta consumă mai puține resurse de material brut pentru fabricație, astfel fiind mult mai prietenoasă cu mediul.
Cu toate acestea, în ceea ce privește sursele de tensiune de calitate redusă, există un risc de căderi de tensiune, care pot opri unitatea din funcționare.
Astfel, sursele de tensiune în comutație de top sunt din ce în ce mai solicitate nu numai pentru echipamentele de înaltă calitate. Factorii cheie în acest caz sunt pierderea redusă de putere și volumul magnetic mic, după cum este nevoie, datorită transformării la frecvență mai mare. Mai mult, tranzistorul rareori se încălzește pentru că totdeauna este complet blocat sau complet deschis.
Secretele tehnologiei pentru transformatoare
Diferitele topologii de circuite necesită adesea un transmițător de putere sau un transformator pentru a alimenta tensiuni de ieșire izolate – aceasta însemnând izolarea tensiunilor de ieșire de tensiunile de intrare. Transformatorul de putere este construit din miezuri de ferită, deoarece materialul feromagnetic are cele mai bune proprietăți pentru frecvența de comutație. Aceasta înseamnă, de exemplu, că posedă o conductivitate magnetică mult mai bună decât aerul și astfel permite un flux magnetic mult mai mare. Cu toate acestea, una dintre proprietățile sale este aceea că devine saturat pentru anumite nivele de densitate de flux magnetic. În schimb, acest lucru reduce conductivitatea sa magnetică, rezultând astfel o caracteristică de transmisie neliniară.
Transformatoarele diferă ca formă, dimensiune și ca proprietăți de material ale feritei. Aceste caracteristici influențează puternic randamentul sursei de tensiune în funcție de temperatura de operare și de frecvență. Pentru transformatoarele sale standard, producătorul Wah Hing utilizează un material magnetic soft (acestea se magnetizează sau se demagnetizează ușor) testat și dovedit, material cu pierderi reduse cu o densitate de flux de înaltă saturație pentru frecvențe de până la 200kHz sau 300kHz.
Miezurile EF de la Wah Hing sunt caracterizate de un gol de aer în piciorul central care este uzual găsit în implementările tehnicii de flyback și care se găsește acolo unde este stocată majoritatea energiei de câmp. Această energie este necesară pe partea consumatorului. Pentru a activa energia stocată în primar pentru a fi descărcată din nou pe partea secundarului atunci când tranzistorul este comutat off, înfășurările de intrare și de ieșire sunt cuplate magnetic foarte apropiat.
Schemă de conectare convertor flyback
De la standard la particularizat
Transformatoarele standard EF20/EF25 orizontale cu fir de la Wah Hing, cu tensiune de intrare în domeniul 85V … 265V și un domeniu al puterii de la 5W la 30W, sunt în linie cu tendința generală a celor mai recente aplicații de pe piață, de stabilizatoare în mod de comutație. Tensiunile de ieșire sunt de 3.3V, 5V și 12V. Producătorul oferă, de asemenea, și alte designuri în clasele de putere adiționale. De obicei, este necesară particularizare, iar acesta este un lucru în care Wah Hing este foarte bine specializată.
La volume de 10,000 de unități sau mai mult, are sens dezvoltarea unor transformatoare particularizate. Aceasta implică opțiunea de specificare a transformatorului cu o gamă largă de tensiuni de intrare/ieșire și clase de izolare pentru o varietate de aplicații.
Designul înfășurărilor poate fi adaptat aplicației, deoarece, adesea, clienții solicită înfășurări speciale sau înfășurări cu ieșiri multiple. Deoarece sunt comandate unități de surse de alimentare în comutație din ce în ce mai mici, datorită miniaturizării din ce în ce mai răspândite, dimensiunile transformatoarelor pot, de asemenea, varia.
Unele aplicații necesită mai mult decât o izolare funcțională – numită în principiu izolație de bază sau izolație consolidată. La o izolație funcțională, sunt acoperite cu lac numai firele înfășurării. Pentru o izolație de bază, înfășurările de intrare și de ieșire sunt separate de o barieră izolatoare. Izolația consolidată constă din cel puțin două bariere izolatoare separate. Aceasta este uzual implementată cu folii speciale și o tehnică de înfășurare specială pentru cerințe de înaltă calitate, precum cazul tehnologiei medicale.
Adaptarea de precizie este posibilă
Personalizarea surselor de alimentare în comutație cu transformatoare este strâns legată de abilitatea de adaptare la cerințele specifice utilizatorului final și de oportunitatea clienților de a-și aduce propria contribuție, deoarece o sursă de tensiune trebuie să respecte o gamă largă de criterii de calitate în funcție de aria de aplicabilitate, precum un curent de pornire definit, consum energetic redus în mod de așteptare sau timpi exacți de conectare în punte. Acest lucru necesită în schimb componente și materiale de înaltă calitate.
Arii de aplicare
Sursele de tensiune în comutație cu transformatoare suportă o gamă largă de aplicații: Încărcătoarele de baterii necesită echipamente de încărcare mici și ușoare, caracterizate de consum redus de putere în mod de așteptare și un randament ridicat sub toate sarcinile. Tendința în ceea ce privește adaptoarele este către un randament mult mai ridicat, în special în condiții de încărcare parțială. În domeniul iluminării cu LED-uri, sursele de tensiune în comutație furnizează o iluminare mai eficientă cu durată mai mare de viață, reglare a luminozității și cost redus al sistemului.
Sectorul electrocasnicelor este caracterizat de panouri de control chiar mai avansate, cu ecrane LED/LCD și matrice de comutație semnalizate vizual, împreună cu un consum energetic redus.
Cu scopul de a asigura procese eficiente, cooperarea apropiată între client, distribuitor și producător este importantă în mod particular în dezvoltarea de transformatoare particularizate pentru sursele de tensiune în comutație. Încrederea reciprocă, accesibilitatea ușoară a tuturor părților interesate și canalele scurte de comunicare sunt esențiale atunci când vine vorba de a se ajunge la un acord cu privire la diversele faze de dezvoltare. Distribuitorul poate juca un rol intermediar vital în acest proces, în special dacă – precum Rutronik – menține strânse legăturile cu producătorul.
Autor: Jochen Neller, Suport tehnic inductoare și dispozitive de temporizare
Rutronik | www.rutronik.com
