Utilizarea transformatoarelor de putere plane și a plăcilor pe un substrat duraluminiu în sursele de alimentare moderne. Proiectarea transformatorului de putere planar

Invenția se referă la inginerie electrică și radio și poate fi utilizată la fabricarea unui transformator plan destinat dispozitivelor radio electrice portabile. Rezultatul tehnic este o creștere a fiabilității operaționale a conexiunilor electrice interstrat ale înfășurărilor transformatorului datorită lipirii plăcilor de contact ale înfășurărilor, posibilității de a produce spire ale înfășurărilor cu o secțiune transversală mare și, în consecință, cu o valoare mare a curentului admisibil, realizând valoarea optimă a raportului de transformare și, în consecință, a tensiunii de ieșire a transformatorului, posibilitatea de a integra înfășurările transformatorului în placa de circuit imprimat multistrat în procesul de fabricație comună a acestora. Se realizează prin faptul că o înfășurare multistrat este realizată pe suprafața unei matrici metalice electroformatoare prin producție secvențială la începutul înfășurărilor unilaterale cu tampoane de contact interne și externe, apoi, pe baza lor, înfășurări imprimate pe două fețe, din care se realizează o înfăşurare multistrat. Tampoanele de contact interne și externe sunt realizate simultan cu spirele înfășurărilor unilaterale prin depunerea electrolitică a cuprului pe golurile unei măști fotorezistente aplicate pe suprafața matricei. Padurile de contact interne ale înfășurărilor adiacente sunt conectate prin lipire, atunci când se realizează înfășurări cu două fețe, iar plăcuțele de contact externe sunt conectate prin lipire după așezarea înfășurărilor cu două fețe într-un pachet de înfășurare multistrat. Astfel, înfășurările primare și secundare ale transformatorului sunt realizate, sunt lipite între ele. Apoi sunt perforate găuri în înfășurări, în care este instalat miezul de ferită și se obține un transformator plan bazat pe o placă de circuit imprimat multistrat. Metoda face posibilă fabricarea transformatoarelor plane bazate pe o placă de circuit imprimat multistrat folosind atât un miez de ferită miniatural de tip EH / 3,5 / 5 în sistemul EE, cât și un miez mare de tip Ш 68/21/50, la care se pot obtine caracteristicile de iesire ale transformatorului 100 V si 100 A, cu o tensiune de alimentare de 12 V. 1 C.p. f-ly, 7 ill.

Invenția se referă la inginerie electrică și radio și poate fi utilizată în dispozitive radio electrice portabile.

Metoda de fabricare a unui transformator plan bazat pe o placă de circuit imprimat multistrat poate găsi o aplicație practică largă dacă permite fabricarea unei plăci de circuit imprimat multistrat mamă cu joncțiuni interstrat fiabile, cu spire de grosime mare, la care secțiunea transversală a bobinei va corespunde valorilor optime ale curentului admisibil.

Metoda trebuie să fie potrivită pentru producția în masă a transformatoarelor plane.

O metodă cunoscută de formare a inductanțelor plane, care constă în faptul că suprafața unei folii subțiri, pe ambele părți ale benzii principale, este împărțită în secțiuni dreptunghiulare și prin fotolitografie se aplică un model de spire bobine pe fiecare secțiune și pe banda suplimentară este aplicat un model de tampoane de contact. Tampoanele de contact de pe ambele părți ale benzii sunt conectate electric prin metalizarea chimică și galvanică a găurilor de trecere. Apoi, prin gravare chimică, cuprul este îndepărtat din zonele suprafeței benzii de folie care nu sunt protejate de o mască fotorezistentă. În același timp, se obțin liniile de demarcație între secțiuni, apoi elementele filmului sunt pliate de-a lungul liniilor de împărțire a acestora într-un acordeon cu compresie simultană, în timp ce elementele sunt amplasate unul deasupra celuilalt cu formarea în -înfăşurări de fază. La început, sunt pliate benzi suplimentare cu tampoane de contact, iar apoi banda principală este pliată. Izolarea între elementele secțiunilor adiacente în procesul de pliere a benzilor într-un acordeon se realizează prin aplicarea unui strat adeziv sau distanțiere suplimentare și se obține o inductanță plană.

Dezavantajele metodei cunoscute includ fiabilitatea scăzută a joncțiunilor interstrat ale unei bobine multistrat, limitând grosimea spirelor bobinei prin grosimea foliei pe dielectricul foliei, amplasarea plăcuțelor de contact pe benzi suplimentare, ceea ce face dificilă așează elementele bobinei și își mărește volumul.

O metodă cunoscută de fabricare a unui transformator plan bazat pe o placă de circuit imprimat multistrat, în conformitate cu care înfășurările imprimate ale transformatorului pe un dielectric folie sunt realizate prin gravarea foliei în locuri neprotejate cu o mască fotorezistentă. Înfășurările imprimate sunt apoi asamblate într-un pachet. Acestea sunt separate prin distanțiere adezive. Apoi punga este presată la temperatura de întărire a lipiciului. Conexiunile electrice interstrat se realizează între înfășurările adiacente într-o înfășurare imprimată multistrat prin metalizarea chimico-galvanică a găurilor traversante. Astfel, sunt fabricate atât înfășurările primare, cât și cele secundare ale transformatorului. Ele sunt conectate între ele prin lipire. Apoi, se fac găuri în înfășurarea transformatorului pentru instalarea unui miez de ferită. Un miez de ferită este instalat și fixat în înfășurarea transformatorului și se obține un transformator plan bazat pe o placă de circuit imprimat multistrat. Grosimea înfășurării multistrat este limitată de spațiul liber din miezul de ferită. Tipurile de miezuri de ferită sunt date de la tipul miniatural E14 / 35/5 până la maxim 64/10/50. Metoda este luată ca un prototip.

Dezavantajele metodei prototip includ fiabilitatea scăzută a conexiunilor electrice interstrat obținute prin metalizarea chimico-galvanică a găurilor traversante, grosimea mică a spirelor de înfășurare, care este limitată de grosimea foliei pe dielectricul placat cu folie. Acest lucru face dificilă obținerea spirelor cu o secțiune transversală mare, ceea ce este necesar în transformatoarele plane puternice cu un curent admisibil, de exemplu, 100A și mai mult.

Obiectivul invenției este de a furniza o metodă de fabricare a unui transformator plan bazat pe o placă de circuit imprimat multistrat cu joncțiuni interstrat fiabile, precum și obținerea de spire de înfășurare de o grosime mare, care să facă posibilă obținerea secțiunii transversale necesare de bobina, la care valoarea curentului admisibil este, de exemplu, 100A sau mai mult.

Problema este rezolvată prin faptul că, în metoda cunoscută de fabricare a unui transformator plan bazat pe o placă de circuit imprimat multistrat, spirele de cupru ale înfășurărilor cu plăcuțe de contact sunt realizate în conformitate cu un model imprimat fotorezistiv, în care înfășurările sunt situate separat. secțiuni dreptunghiulare. Apoi înfășurările sunt plasate într-o pungă cu tampoane adezive introduse între înfășurări. Pachetul este presat la temperatura de întărire a adezivului. Creați conexiuni electrice interstrat ale înfășurărilor. Înfășurările multistrat primare și secundare sunt realizate și lipite împreună. În înfășurări sunt create găuri, în care este instalat un miez de ferită, caracterizat prin aceea că spirele înfășurărilor cu plăcuțe de contact interne și externe sunt realizate prin depunerea electrolitică a cuprului pe suprafața unei matrici galvanoplastice metalice, care este anterior acoperită cu o mască fotorezistentă cu un model pozitiv de înfășurări și tampoane de contact, înfășurările sunt aranjate pe două rânduri, în timp ce numărul total de înfășurări este egal cu numărul de straturi ale unei înfășurări multistrat, cuprul este depus electrolitic la o grosime dată pe spații goale ale măștii fotorezistenți, apoi se creează micro-rugozitate pe suprafața acesteia, se îndepărtează masca fotorezistentă și se pune o bandă adezivă cu ferestre pe suprafața spirelor de cupru tampoane de contact interne și externe, garnitura este presată în spire la temperatura de întărire a adezivului și se obțin înfășurări imprimate pe o singură față, se aplică pastă de lipit pe suprafața plăcuțelor de contact interne și se refundă Apoi matricea este împărțită în două părți, pe fiecare dintre care există un rând de înfășurări unilaterale, după care ambele părți sunt combinate, așezându-le într-o pungă, în timp ce lipiciul este aplicat preliminar pe suprafețele garniturilor, înfășurările unilaterale sunt lipite împreună și se obțin înfășurări imprimate pe două fețe, după care matricea este separată de o parte a pachetului, plăcuțele de contact interne sunt lipite, contactele lipite sunt protejate cu lac izolant electric, apoi pe matrice rămâne doar o singură înfășurare cu două fețe, iar restul sunt separate de matrice, se așează secvențial într-o pungă pe înfășurarea rămasă pe matrice, adeziv pre-aplicat pe suprafața înfășurărilor, contactul extern tampoanele sunt dispuse pe rând pe matrice și sunt conectate în perechi prin lipire, începând de la al doilea și terminând cu penultimul, în timp ce primul și ultimul tampon de contact sunt începutul și sfârșitul înfășurării multistrat, după care plăcuțele adezive sunt așezate. plasate pe tampoanele de contact exterioare și țineți un presso pachetul, se obține o înfășurare imprimată multistrat, înfășurările primare și secundare ale transformatorului realizate astfel sunt lipite împreună, după care matricele sunt separate de ambele părți ale înfășurării și după crearea găurilor în înfășurări și instalarea unei ferite. miez, se obține un transformator plan bazat pe o placă multistrat.

Metoda este ilustrată prin desene, figurile 1-7.

Figura 1 prezintă o matrice de aluminiu, pe care sunt realizate spirele înfășurărilor cu plăcuțe de contact și o garnitură izolatoare electrică cu ferestre. Garnitura este proiectată pentru a transfera spirele de cupru către ea cu formarea de înfășurări unilaterale.

Figura 2 prezintă înfășurări cu două fețe care sunt obținute după lipirea înfășurărilor unilaterale

Figura 3 prezintă o înfășurare secundară multistrat formată prin lipirea înfășurărilor cu două fețe.

Figura 4 prezintă înfășurarea primară.

Figura 5 prezintă înfășurarea transformatorului obținută după lipirea înfășurărilor primare și secundare cu un orificiu pentru instalarea miezului.

6 prezintă un transformator plan bazat pe o placă de circuit imprimat multistrat.

7 prezintă un transformator plan integrat într-o placă de circuit imprimat multistrat.

Metoda este implementată după cum urmează

Turnurile de cupru ale unei înfășurări cu plăcuțe de contact sunt realizate prin depunerea electrolitică a cuprului pe suprafața unei matrice de electroformare a metalului. Din sortimentul mare de matrice de electroformare a metalelor, cea mai eficientă pentru rezolvarea sarcinii în cauză este matricea de aluminiu. Deoarece este posibil să transferați conductori imprimați din cupru de la matrice la o bază dielectrică subțire dintr-o matrice de aluminiu. De asemenea, este posibilă descărcarea produselor imprimate din cupru din matricea de aluminiu. Prin urmare, din matricea de aluminiu, este posibil să se transfere simultan spirele imprimate cu cupru ale înfășurărilor către distanțierul dielectric și să se separe plăcuțele de contact de matrice. Ca matrice de aluminiu 1 (figura 1) a folosit aliaj de aluminiu laminat, de exemplu, gradul D16T, cu o grosime de 0,1-0,3 mm. Matricea este pregătită pentru acoperirea metalului prin anodizare în acid sulfuric 4N la o densitate de curent de 1A/dm2. Materialul măștii fotorezistenți este utilizat în funcție de grosimea spirelor produse ale înfășurărilor. Pentru viraje subțiri de până la 50 de microni, se poate folosi un film fotorezistent, de exemplu, de marca SPF-VShch-2-50. Pentru spire care depășește o grosime de 50 de microni, se folosește o vopsea galvanizată, de exemplu, gradul STZ.13, care se aplică prin serigrafie. Pe suprafața matricei 1 (figura 1), se aplică o mască fotorezistentă 2 cu un model pozitiv de spire de înfășurare 3 cu tampoane de contact interne 4 și externe 5. Modelul fotorezistent al măștii 2 constă din două rânduri de înfășurări 3. numărul de înfășurări 3 în două rânduri corespunde numărului de straturi dintr-o înfășurare multistrat. Cuprul este depus electrolitic pe spațiile goale ale modelului fotorezistent din electrolitul acid sulfat de placare cu cupru al compoziției în g / l: sulfat de cupru - 250, acid sulfuric - 70, densitate de curent 4 A / dm 2, temperatură 20 ± 2 °C. După atingerea grosimii specificate a depozitului de cupru, pe suprafața sa se depune un depozit brut de cupru, destinat creșterii rezistenței de aderență între spirele înfășurărilor și distanțierul dielectric 6. Depozitul brut se depune în regim de impuls dintr-o soluție. a compoziției în g/l: sulfat de cupru 35-45, acid sulfuric 180-200, temperatură 22-26 ° C, timp de depunere 0,5 min, timp de pauză 0,025 min, densitate de curent 6 A/dm 2. Timp de depunere pentru a obține o suprafață rugoasă până la o valoare Ra de 2 µm. Apoi, masca fotorezistentă este îndepărtată din matricea 1 prin dizolvarea în solvenții corespunzători: film fotorezistent în soluție alcalină 5% și vopsea rezistentă la galvanic într-un solvent organic, de exemplu, în clorură de etilenă. După aceea, o garnitură izolatoare electrică din fibră de sticlă laminată 6, impregnată cu un liant adeziv nepolimerizat, cu o temperatură de întărire de 155 ± 5 ° C, de exemplu, a mărcii SP-1-01, este plasată pe spirele de cupru. Ferestrele 7 sunt decupate în garnitura 6 în locațiile plăcuțelor de contact 4 și 5 (Fig. 1). Grosimea totală a garniturii 6 ar trebui să fie de cel puțin două ori grosimea spirelor 3, deoarece la presarea garniturilor 6 în spirele de cupru 3, acestea din urmă sunt plasate în garnitura 6 pentru întreaga grosime a spirei. sunt presate în spirele 3 la temperatura de întărire a liantului adeziv. În acest caz, se formează înfășurări unilaterale 8. Pasta de lipit 9, de exemplu, gradul PP1, bazată pe lipire POS-61, cu un punct de topire de 190-230 ° C, este aplicată pe suprafața plăcuțelor de contact interne și pasta de lipit este refluxată la o temperatură de 90-100 ° C. Înfășurările adiacente 3 din fiecare rând au o astfel de aranjare a plăcuțelor de contact interne 4, încât în ​​cazul stivuirii înfășurărilor adiacente una peste alta, plăcile de contact 4 coincid și conectarea lor prin lipire este posibilă. În acest caz, plăcuțele de contact exterioare ale celor 5 înfășurări adiacente vor fi amplasate la o distanță egală cu pasul dintre spirele adiacente în înfășurare. Pentru a combina înfășurări adiacente situate pe două rânduri și a forma înfășurări tipărite pe două fețe, matricea 1 este împărțită în două părți, fiecare dintre ele având un rând de înfășurări unilaterale 8. Apoi părțile separate ale matricei 1 sunt plasate într-un pachet în în conformitate cu locația semnelor de referință 10 pe fiecare parte a matricei. Pachetul este lipit, în timp ce se folosește garnitura 6 (Fig. 2), care are ferestre 7 la locațiile plăcuțelor de contact 5. Pe o parte a pachetului, matricea 1 este separată, apoi contactele interne 4 ale adiacente. înfășurările sunt lipite. Apoi contactele lipite 4 sunt acoperite cu un lac electroizolant 11, de exemplu, marca KO-926, și se obțin înfășurări imprimate pe două fețe 12. O bandă adezivă 6 "Fig. 2 cu o grosime de 0,06-0,1 mm se așează pe înfășurările cu două fețe 12 cu ferestre 7 în locurile locației plăcuțelor de contact exterioare 5 și se lipește sub presă la temperatura de întărire a adezivului. Pentru a obține o înfășurare imprimată multistrat din înfășurările cu două fețe 12, numai o înfășurare cu două fețe 12 este lăsată pe matrice, iar restul sunt separate de matrice și sunt plasate succesiv într-un sac peste înfășurarea rămasă pe matrice 12. În acest caz, plăcuțele de contact externe 5 sunt plasate pe un rând. 13 pe matricea 1. Părțile de contact 5 sunt conectate în perechi prin lipire cu lipire cu o temperatură de topire mai mare decât temperatura de întărire a liantului adeziv, de exemplu, lipire marca POS-61. Conexiunile în perechi ale plăcuțelor de contact încep de la al doilea contact și se termină cu penultimul. În acest caz, primul și ultimul disc de contact 5 sunt începutul și sfârșitul înfășurării multistrat 14 (figura 3). Întregul rând de tampoane de contact 13 este presat pe suprafața matricei 1 cu distanțiere adezive până când se atinge grosimea pachetului de înfășurare multistrat 14. După aceea, pachetul este presat la temperatura de întărire a adezivului și o înfășurare secundară multistrat 14 este presată. obţinute (fig. 3). Înfășurarea primară 15 este realizată în mod similar (fig. 4). Apoi înfășurările 14 și 15 sunt lipite împreună sub o presă. Matricea 1 este separată de ambele părți ale înfășurării imprimate a transformatorului. Apoi găurile 16 sunt tăiate în înfășurarea transformatorului, care sunt necesare pentru instalarea miezului de ferită (Fig. 5), miezul de ferită 17 (Fig. 6) este instalat în înfășurare, fixat cu o placă 18 și un transformator plan cu se obţine o placă de circuit imprimat multistrat 19.

Posibilitatea de integrare a transformatorului plan 19 într-o placă de circuit imprimat multistrat se bazează pe faptul că în tehnologia de fabricare a unui transformator plan și a unei plăci de circuit imprimat multistrat există operații tehnologice similare. Deci, la fabricarea unui transformator plan, înfășurările primare și secundare sunt lipite, iar la fabricarea unei plăci de circuite imprimate multistrat, se lipesc semifața de la plăcile de circuite imprimate pe o față sau pe două fețe. Prin urmare, se propune să se realizeze lipirea simultană a înfășurărilor transformatorului și a pieselor de prelucrat ale plăcii de circuit imprimat multistrat. O caracteristică distinctivă a unei astfel de legături este că se realizează înainte ca înfășurările să fie separate de matrice (Fig. 3 și Fig. 4). Prin urmare, suprafața înfășurărilor este protejată de efectele soluțiilor agresive, care sunt utilizate după lipirea semifabricatelor unei plăci de circuit imprimat multistrat în procesul de fabricare a joncțiunilor interstrat de metalizare chimico-galvanică, precum și la crearea topologiei conductoare imprimate cu cupru pe straturile exterioare prin gravarea chimică a unui dielectric placat cu folie. După finalizarea fabricării plăcii de circuit imprimat multistrat, matrițele sunt separate de suprafața înfășurărilor. În înfășurări sunt create găuri, în care este instalat miezul de ferită 17 (Fig. 7). 7 prezintă o placă de circuit imprimat multistrat în care este integrat un transformator plan. După cum se poate vedea, înfășurările transformatorului 14 și 15, precum și semifabricatele plăcii de circuit imprimat multistrat 21 și 22, sunt lipite împreună cu un singur distanțier 20. Ca urmare, transformatorul plan 19 se bazează pe circuitul imprimat multistrat. placa 14 și 15 este integrată în placa de circuit imprimat multistrat 23.

Astfel, metoda dezvoltată face posibilă fabricarea unui transformator plan bazat pe o placă de circuit imprimat multistrat cu fiabilitate operațională ridicată, deoarece conexiunile electrice interstrat sunt realizate prin lipirea plăcilor de contact ale înfășurărilor adiacente. În plus, metoda face posibilă producerea bobinelor cu o grosime mare. Metoda nu limitează numărul de înfășurări cu două fețe stivuite într-un pachet atunci când se formează o înfășurare multistrat, prin urmare, este posibil să se obțină un raport de transformare optim. Metoda este potrivită pentru producția de masă, deoarece principalele operațiuni tehnologice ale metodei pot fi efectuate pe echipamente de înaltă performanță stăpânite de întreprinderile industriale, și anume: aplicarea unui model fotorezistent pe matrice prin fotolitografie, depunerea electrolitică a cuprului pe spațiile goale. a modelului fotorezistiv cu formarea de spire de cupru și plăci de contact, formarea plăcilor de circuite imprimate pe o singură față prin transferul unui circuit imprimat de cupru la o bază izolatoare electric, formând o placă de circuit imprimat multistrat pe bază de imprimat pe o singură față și pe două fețe. plăci de circuite. În plus, a fost dezvoltată o metodă pentru integrarea unui transformator plan într-o placă de circuit imprimat multistrat în timpul fabricării lor în comun.

Metoda se realizează după cum urmează.

Exemplul 1. Un transformator plan este realizat pe baza unei plăci de circuit imprimat multistrat cu un miez de ferită miniatural tip E 14 / 3,5 / 5, în care spațiul liber pentru plasarea înfășurării multistrat este de 4 × 2 mm, unde 4 mm este lățimea a spațiului liber și 2 mm - înălțime. Înfășurarea primară a transformatorului este alimentată de o sursă de curent cu o tensiune de 3 V. Curentul admis într-o tură a înfășurării secundare este de 0,25 A. Determinăm secțiunea transversală necesară a spirelor înfășurării secundare pe baza valorii curentului admis prin conductorul de cupru imprimat, care este realizat prin depunerea galvanică a cuprului și este egal cu 20 A / mm 2. Secțiunea transversală a bobinei de cupru a înfășurării secundare la un curent admisibil egal cu 0,25 A, respectiv, este egală cu 0,0125 mm 2. Apoi, când lățimea spirei înfășurării secundare este egală cu 0,25 mm 2, grosimea spirei este de 0,05 mm.

Determinați numărul de straturi de înfășurări care pot fi poziționate de-a lungul înălțimii spațiului liber al miezului, egală cu 2 mm. În spațiul liber al miezului, este necesar să plasați înfășurările primare și secundare ale transformatorului, care sunt interconectate cu o garnitură adezivă. În acest caz, este posibilă distribuția spațiului liber al miezului: înfășurarea primară este de 0,6 mm, înfășurarea secundară este de 1,2 mm, banda adezivă este de 0,2 mm.

Rolele de cupru 3, depuse pe matricea 1, sunt presate în garnitura electroizolantă 6 pentru întreaga grosime a bobinei 3. Prin urmare, grosimea garniturii 6 trebuie să aibă o grosime de cel puțin două ori grosimea bobinei 3. Cu grosimea unei spire a înfășurării secundare egală cu 0,05 mm, grosimea benzii ar trebui să fie egală cu 0,2 mm. Prin urmare, grosimea unui strat al înfășurării este de 0,2 mm. Prin urmare, numărul de straturi din înfășurarea secundară cu o grosime de 1,2 mm este de șase. Cu șase straturi în secundar și șase spire într-un singur strat al înfășurării, numărul de spire în secundar este de treizeci și șase. Cu numărul de spire ale înfășurării primare egal cu 4, raportul de transformare este 9. Cu o tensiune la intrarea înfășurării primare egală cu 3 V, tensiunea la ieșirea înfășurării secundare atunci când transformatorul este în gol este de 27 V.

Pentru fabricarea înfășurării secundare, pe suprafața matricei de aluminiu sunt realizate șase straturi de înfășurări cu tampoane de contact. Sunt dispuse pe două rânduri cu câte trei înfășurări în fiecare rând (figura 1). Fiecare înfășurare constă din 3 spire, plăcuțe de contact interne 4 și plăcuțe de contact externe 5. Suprafața matricei necesară pentru fabricarea a șase înfășurări este determinată din dimensiunea suprafeței necesare pentru o înfășurare egală cu 14 × 18 mm și distanța dintre înfășurări egale cu 30 mm... Suprafața matriței destinată fabricării înfășurării secundare este de 58 × 145 mm. Un model fotorezistent pozitiv de șase înfășurări cu tampoane de contact este aplicat pe suprafața matricei prin fotolitografie folosind un film fotorezistent de marca SPF-VShch-2-50. Cuprul este depus electrolitic dintr-un electrolit de placare cu sulfat acid de 0,05 mm grosime în golurile din modelul fotorezistent, apoi un depozit brut de cupru este precipitat electrolitic dintr-un electrolit de sulfat de placare cu cupru epuizat în conținut de cupru într-un mod pulsat. Apoi filmul fotorezistent este îndepărtat într-o soluție slabă alcalină. Pe spirele de cupru ale înfășurărilor se pune o garnitură laminată din fibră de sticlă 6 cu o grosime de 0,2 mm, impregnată cu un liant adeziv termorigid. Anterior, ferestrele 7 sunt tăiate în garnitură în locațiile plăcuțelor de contact 4 și 5. Roturile a 3 înfășurări sunt presate în garnitură și se obțin șase înfășurări unilaterale 8. Pasta de lipit 9 este aplicată pe plăcuțele de contact. 4 și pasta este refluxată la o temperatură de 90-100 ° C.

Matricea 1 este împărțită în două secțiuni, fiecare având câte un rând de înfășurări. Apoi, în conformitate cu marcajele de referință 10, secțiunile separate ale matricelor sunt plasate într-un pachet (Fig. 2) în așa fel încât plăcuțele de contact interioare 4 ale înfășurărilor adiacente să coincidă pentru conectarea lor ulterioară prin lipire, și cele exterioare. plăcuțele de contact 5 sunt situate una lângă alta la o distanță corespunzătoare pasului dintre spire (fig. 2). Ambele jumătăți ale matricei 1 sunt lipite sub o presă la temperatura de întărire a adezivului. Apoi scoateți matricea de pe o singură parte a pungii. După aceea, plăcuțele de contact interne ale 4 înfășurări adiacente sunt lipite. Contactele lipite 4 sunt protejate cu un lac izolator 11 și pe matricea 1 se obțin trei înfășurări cu două fețe 12. Pe suprafața tuturor înfășurărilor 12 se lipește sub presă cu ferestre o garnitură de 6" cu grosimea de 0,1 mm. 7 la locațiile plăcuțelor de contact 5 (Fig. 2).

După aceea, o înfășurare cu două fețe 12 este lăsată pe matricea 1 și două înfășurări cu două fețe sunt separate de matrice. Acestea sunt plasate secvenţial într-un pachet cu un strat adeziv intermediar deasupra înfăşurării 12 rămase pe matrice.În acest caz, plăcuţele de contact exterioare 5 ale fiecărei înfăşurări 12 sunt plasate pe un rând 13 pe matricea 1 (Fig. 3). Padurile de contact 5 sunt conectate în perechi prin lipire cu lipire cu o temperatură de topire mai mare decât temperatura de întărire a liantului adeziv. Conexiunile lipite în perechi încep de la al doilea contact 5 și se termină cu penultimul contact 5 din rândul 13. Primele și ultimele plăci de contact sunt începutul și sfârșitul înfășurării secundare multistrat 14. Apoi, plăcuțele de contact 13 sunt presate pe matricea 1 cu un tampon adeziv. Pe acesta este plasat un tampon de aliniere până când se atinge grosimea pachetului 14. După aceea, pachetul este presat la temperatura de întărire a adezivului și se obține o înfășurare secundară multistrat a unui transformator plan, care se află pe matricea 1. , Fig. 3.

Înfășurarea primară a unui transformator plan este realizată în mod similar. Grosimea totală a înfășurării primare este de 0,6 mm. Înfășurarea primară este formată din două straturi. Grosimea stratului de înfășurare este de 0,3 mm. Acest lucru face posibilă producerea de spire ale înfășurării primare cu o grosime de 0,1 mm sau mai mult. Lățimea spațiului liber din miez este de 4 mm, iar în el trebuie plasate două spire ale înfășurării primare, astfel încât lățimea spirei poate fi egală cu 1 mm, ținând cont de distanța dintre spire, care este de asemenea egal cu 1 mm. Secțiunea transversală a spirelor înfășurării primare este de 0,1 mm 2, ceea ce corespunde curentului admisibil în spirele înfășurării primare, egal cu 2,5 A. Suprafața fiecărei înfășurări este de 14 × 18 mm. Pentru fabricarea a două înfășurări unilaterale, se utilizează o matrice de aluminiu 1 cu o dimensiune de 110 × 60 mm. Ca mască fotorezistentă se folosește o vopsea galvanizată, care se aplică prin serigrafie. Apoi, spirele de cupru ale înfășurărilor cu o grosime de 0,1 mm sunt crescute electrolitic. Plăcuțele de contact a 4 înfășurări adiacente sunt conectate prin lipire. Două contacte externe 5 servesc drept început și sfârșit al înfășurării primare (figura 4). Apoi înfășurările secundare 14 și primarul 15 sunt plasate într-un pachet cu un distanțier intermediar de 0,2 mm grosime. Înfășurările sunt lipite sub o presă la temperatura de întărire a adezivului. Matricele 1 sunt separate de ambele părți ale înfășurării transformatorului. Găurile 16 (Fig. 5) sunt perforate pentru miezul 17 (Fig. 6). Setați miezul 17 tip E 14 / 3.5 / 5. Se fixează cu o placă 18 și se obține un transformator plan pe baza unei plăci de circuit imprimat multistrat 19 cu o tensiune de intrare de 3 V și o tensiune de ieșire de 27 V.

Exemplul 2. Determinați parametrii unui miez de ferită potrivit pentru un transformator plan bazat pe o placă de circuit imprimat multistrat cu o tensiune de funcționare de 100 V și un curent de sarcină pe termen scurt de 100 A. Transformatorul este alimentat de la o sursă de curent cu un tensiune de 12 V. Transformatorul plan este fabricat după metoda exemplului 1 ...

Este necesar să se determine dimensiunea spațiului liber din miezul de ferită, care poate găzdui înfășurările primare și secundare ale transformatorului și distanțierul adeziv dintre ele.

Determinați dimensiunea înfășurării secundare și primare a transformatorului. Cunoscând valoarea tensiunii de ieșire a transformatorului și mărimea tensiunii de alimentare, determinăm raportul de transformare egal cu 8. Presupunem că numărul de spire în înfășurarea primară este de patru, apoi numărul de spire în înfășurarea secundară. are treizeci și doi. Secțiunea transversală a înfășurării secundare trebuie să corespundă unui curent de scurtă durată de 100 A. La un curent de 100 A, secțiunea transversală a buclei trebuie să fie de 2,5 mm 2. Prin urmare, cu lățimea bobinei de 3 mm, grosimea acesteia este de 0,83 mm. Distanța dintre ture este, de asemenea, de 3 mm, deci este nevoie de un spațiu lat de 6 mm pentru fiecare tură. Cu patru spire într-un singur strat al înfășurării, este necesară o lățime de spațiu liber în miez de 24 mm.

Deoarece există treizeci și două de spire în înfășurarea secundară, acestea pot fi aranjate în opt straturi de înfășurări, patru spire în fiecare înfășurare.

Înălțimea necesară a spațiului liber din miez este determinată de suma grosimilor înfășurărilor primare și secundare și a grosimii tamponului adeziv. Grosimea înfășurării secundare este determinată de suma celor opt grosimi ale distanțierilor în care sunt presate spirele de cupru ale înfășurărilor. Cu o grosime a bobinei de cupru de 0,83 mm, grosimea garniturii este de 2 mm. Apoi grosimea înfășurării secundare este de 16 mm.

Determinați grosimea înfășurării primare. Lățimea spațiului liber din miez pentru înfășurările secundare și primare este aceeași și egală cu 24 mm. Înfășurarea primară conține patru spire în două straturi. Prin urmare, într-un strat al înfășurării, există două spire cu lățimea spirei egală cu 6 mm, cu o distanță între spire tot de 6 mm. Cu o grosime a bobinei de 0,5 mm, grosimea distanțierului este de 2 mm. Apoi grosimea înfășurării primare este de 4 mm. Dacă grosimea benzii adezive este de 0,2 mm, atunci înălțimea totală a spațiului liber din miez pentru a găzdui înfășurarea transformatorului ar trebui să fie de 20,2 mm. Astfel, un miez de ferită cu un spațiu liber de 24 x 20,2 mm este potrivit pentru un transformator planar de mare putere.

Determinați dimensiunile miezului de ferită în formă de W (Fig. 6). Lungimea miezului de ferită în formă de W constă din două secțiuni pentru plasarea unei înfășurări imprimate multistrat a transformatorului, situată pe ambele părți ale tijei centrale, Fig. 6. Cu o bară centrală de 10 mm lățime și bare laterale de 5 mm lățime, lungimea totală a unui transformator plan este (24 × 2) +10+ (5 × 2) = 68 mm. Înălțimea miezului de ferită constă din înălțimea spațiului liber al miezului și grosimea părții principale a miezului, de la care se extind tijele centrale și laterale. Cu înălțimea spațiului liber al miezului egală cu 20,2 mm, grosimea părții principale a miezului egală cu 6 mm, înălțimea miezului de ferită este egală cu 26,2 mm.

Astfel, miezul de ferită în formă de W pentru un transformator plan puternic cu o tensiune de ieșire de 100 V și un curent de 100 A alimentat de la o sursă de curent de 12 V are dimensiunile de 68 / 26,2 / 50 mm. Când utilizați un nucleu de tip E pentru sistemul E-E, nucleul va fi de tip E68 / 13.1 / 50.

Exemplul 3. O placă de circuit imprimat multistrat este fabricată cu un transformator plan integrat în ea.

O placă de circuit imprimat multistrat este fabricată prin presare în perechi. Pentru care iau două semifabricate dintr-o folie dielectrică pe ambele părți. Pe interiorul fiecărei piese de prelucrat, o topologie de circuit imprimat din cupru este creată prin gravarea foliei în zonele neprotejate de o mască fotorezistentă. Apoi, se forează găuri traversante în fiecare piesă de prelucrat și se realizează metalizarea lor prin depunere chimico-galvanică de cupru. După aceea, piesa de prelucrat este lipită împreună.

Conform tehnologiei exemplului 1, înfășurarea primară 15 și înfășurarea secundară 14 sunt realizate pe matricea 1 (Fig. 3 și Fig. 4), care sunt, de asemenea, supuse lipirii. Luați o garnitură din fibră de sticlă impregnată cu adeziv (Fig. 7), pe ambele părți ale căreia sunt așezate semifabricatele unei plăci de circuit imprimat multistrat 21 și 22, precum și înfășurările 14 și 15. Pachetul este presat la temperatura adezivului. vindecare. Apoi, este finalizată fabricarea plăcii de circuit imprimat multistrat 23, pentru care sunt găurite pentru a crea tranziții interstrat, se realizează metalizarea lor chimic-galvanică. Apoi, topologia circuitului imprimat de cupru este creată pe straturile exterioare ale plăcii prin gravarea foliei în locurile neprotejate de masca fotorezistentă. În procesul de finalizare a fabricării plăcii de circuit imprimat multistrat, înfășurările 14 și 15 ale transformatorului plan sunt protejate de acțiunea soluțiilor agresive de către matricea 1. După finalizarea fabricării plăcii multistrat 23, matrițele sunt separate de înfășurările 14 și 15, se creează găuri pentru instalarea miezului de ferită 17. Se instalează miezul de ferită 17. La acesta este atașată o placă de ferită 18. Se obține un transformator plan 19, integrat într-o placă de circuit imprimat multistrat 23 .

Rezultat tehnic

Metoda propusă face posibilă fabricarea unui transformator plan cu fiabilitate operațională ridicată, deoarece îmbinările interstraturilor unei înfășurări imprimate multistrat se obțin prin lipirea plăcuțelor de contact cu un lipit refractar. Metoda face posibilă producerea spirelor înfășurărilor de grosime mare și, prin urmare, cu o valoare transversală mare a spirei și, prin urmare, cu un curent admisibil mare în tură.

Absența limitării numărului de înfășurări cu două fețe, din care sunt realizate înfășurări multistrat, permite umplerea completă a spațiului liber al miezului și realizarea numărului optim de spire în înfășurarea multistrat.

Metoda face posibilă integrarea unui transformator plan într-o placă de circuit imprimat multistrat în timpul fabricării lor în comun. Pe baza metodei propuse, este posibil să se realizeze producția de masă a transformatoarelor plane bazate pe o placă de circuit imprimat multistrat.

Surse de informare

1. O metodă de formare a inductanțelor plane. Rezumat al invenției Rusiei, cererea 93006715/07 din 1993.02.03, publicată 1995.04.20.

2. Transformator plan bazat pe plăci de circuite imprimate multistrat. Componente și tehnologii. 2003, nr. 6", p. 106-112. Prototip.

3. Galvanizarea. M .: metalurgie, 1987, p. 572-573.

6. Tehnologia plăcilor cu circuite imprimate multistrat. M .: Radio și comunicare, 1990, p. 63, 74.

7. Tehnologia plăcilor cu circuite imprimate multistrat. M .: Radio și comunicare, 1990, p. 46.

8. Tehnologia plăcilor cu circuite imprimate multistrat. M .: Radio și comunicare, 1990, p. 38.

9. Montare la suprafață. M .: Editura de standarde, 1991, p. 28.

10. Carte de referință despre materiale electrice. M .: Energie, 1974, p. 253.

11. Fedulova A.A. etc. Plăci cu circuite imprimate multistrat. M .: Radio sovietică, 1977, p. 183-193.

12. Arenkov A.B. Elemente tipărite și filmate ale echipamentelor radio-electronice. L .: Energie, 1971, p. 19.

1. O metodă de fabricare a unui transformator plan bazat pe o placă de circuit imprimat multistrat, inclusiv fabricarea spirelor de cupru ale înfășurărilor cu plăcuțe de contact în conformitate cu un model imprimat fotorezist, în care înfășurările sunt situate în secțiuni dreptunghiulare separate, apoi înfășurările sunt plasate într-un pachet cu includerea distanțierilor adezivi între înfășurări, presarea se efectuează pachetul la temperatura de întărire a adezivului, se creează conexiuni electrice interstrat ale înfășurărilor, se realizează înfășurări multistrat primare și secundare și se lipesc împreună, se creează găuri în înfășurările în care este instalat un miez de ferită, caracterizate prin aceea că înfășurările cu plăcuțe de contact interne și externe sunt realizate prin depunerea electrolitică a cuprului pe suprafața unei matrice de electroformare metalică, care este acoperită în prealabil cu o mască fotorezistentă cu un model pozitiv de rotații ale înfășurărilor și plăcuțelor de contact, înfășurările sunt dispuse pe două rânduri, în timp ce h total Numărul de înfășurări este egal cu numărul de straturi ale înfășurării multistrat, cuprul este depus electrolitic pe spațiile goale ale măștii fotorezistente la o grosime predeterminată, apoi se creează micro-rugozită pe suprafața sa, masca fotorezistentă este îndepărtată și o bandă adezivă cu ferestre este plasată pe suprafața spirelor de cupru în locațiile plăcilor de contact interne și externe, presată în așezarea pe rând la temperatura de întărire a adezivului și se obțin înfășurări imprimate pe o singură față, se aplică pasta de lipit pe suprafața plăcuțelor de contact interioare și topită, apoi matricea este împărțită în două părți, pe fiecare dintre care există un rând de înfășurări unilaterale, după care ambele părți sunt combinate, așezându-le într-un pachet, în timp ce lipici se aplică în prealabil pe suprafețele garniturii, înfășurările unilaterale sunt lipite împreună și se obțin înfășurări imprimate pe două fețe, după care matricea este separată de o parte a pachetului, plăcuțele de contact interne sunt lipite, contactele lipite protejează circuitul electric lac izolator, apoi pe matrice rămâne doar o singură înfășurare cu două fețe, iar restul sunt separate de matrice, acestea sunt plasate secvențial într-o pungă pe înfășurarea rămasă pe matrice, lipiciul se aplică preliminar pe suprafața înfășurărilor , plăcuțele externe de contact sunt așezate pe rând pe matrice și conectate în perechi prin lipire , începând cu al doilea și terminând cu penultimul, în timp ce primul și ultimul contact sunt începutul și sfârșitul înfășurării multistrat, după care pe plăcuțele de contact exterioare se pun plăcuțe adezive și se presează pachetul, se obține o înfășurare imprimată multistrat, astfel se realizează înfășurările primare și secundare ale transformatorului, lipite între ele, după care matricele sunt separate de ambele părți ale înfășurării, iar după crearea găurilor în înfășurări și instalarea unui miez de ferită se obține un transformator plan bazat pe o placă multistrat.

2. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că lipirea înfășurărilor primare și secundare ale transformatorului plan se realizează concomitent cu lipirea semifabricatelor straturilor plăcii de circuit imprimat multistrat folosind o garnitură comună, apoi producerea ulterioară a placa de circuit imprimat multistrat se realizeaza prin formarea topologiei circuitului de cupru prin gravarea unui dielectric placat cu folie si realizarea de conexiuni electrice interstrat prin metalizare chimico-galvanica, in timpul acestor operatii, infasurarile transformatorului sunt protejate de actiunea agresivitatii. soluții prin matrice, după fabricarea plăcii de circuit imprimat multistrat, matricele sunt separate de suprafața înfășurărilor, se creează găuri în ele, se instalează un miez de ferită și se obține un transformator plan integrat în placa de circuit imprimat multistrat. .

Brevete similare:

Invenția se referă la inginerie electrică și radio și poate fi utilizată la fabricarea unui transformator plan proiectat pentru dispozitive radio electrice portabile.

Aplicarea transformatoarelor și plăcilor de putere plane pe un substrat duraluminiu în sursele de alimentare moderne Vyacheslav Makarov
Alexandru Rushikhin

Cerințele moderne pentru reducerea dimensiunii și greutății surselor de alimentare comutatoare obligă dezvoltatorul să găsească un compromis între prețul și dimensiunile sale, pentru a obține o scădere a masei și o creștere a eficienței. Aproape totul a fost deja făcut pentru miniaturizarea surselor de comutare - au fost realizate microcircuite de control speciale, chei masive cu pierderi mici și, se pare, designul a fost elaborat până la cel mai mic detaliu.

În același timp, pentru transformatoare de putere și șocuri, este necesar să se utilizeze componente tradiționale cu fir bobinat, care, datorită cadrului utilizat, măresc masa și dimensiunile sursei de alimentare.

O altă discrepanță populară este, de obicei, cea mai mare disipare de căldură a surselor de alimentare, a tastelor masive și a plăcilor de alimentare pentru controlul motoarelor electrice - toate acele părți ale echipamentelor radio pe care le numim electronică de putere. La aceasta trebuie adăugate cele mai mari tensiuni și potențiale de funcționare ale dispozitivelor similare.

Dar tehnologiile moderne ale plăcilor de circuite imprimate, expuse pe piața rusă de către compania comună ruso-suedeză „NKAB-ERIKON” și implementate în producția de masă de către compania rusă MMP „IRBIS”, fac posibilă creșterea fiabilității și producției inductive. părți ale oricărei surse de alimentare și îndepărtați căldura în exces.

Pentru prima dată, transformatoarele de putere plane (Fig. 1), dezvoltate la sfârșitul anilor 1980, nu s-au răspândit din cauza tehnologiei complexe de producție, care rămâne complexă și astăzi.

Orez. 1. Transformator plan

Dar îmbunătățirea constantă a procesului tehnologic din ultimii ani a făcut posibilă reducerea semnificativă a prețului transformatoarelor de putere și bobinelor și să le facă competitive pe piața modernă de alimentare cu energie.

Avantajele lor în comparație cu produsele clasice de sârmă:

• greutate redusă - 15 g la 100 W de putere;
• mai ales cea mai mare fiabilitate;
• inductanță de scurgere scăzută, pierderi reduse la cea mai mare frecvență;
• gamă largă de frecvențe de operare: de la 50 kHz la 1 MHz;
• Eficiența de peste 98% și răcirea nu proastă a structurii fac posibilă transferarea puterii de la 10 wați la unități de kW;
• temperatura de lucru de la -40 la +130 ° C;
• tensiunile de funcționare între înfășurări sunt mai mari de 1000 V;
• repetabilitate excelentă a caracteristicilor datorită tehnologiei de producție utilizate;
• posibilitatea asamblarii automate;
• înălțime redusă a transformatorului, compatibil cu componentele SMD.
• Dacă este necesar, înălțimea poate fi redusă prin utilizarea înfășurărilor de poliimidă (Fig. 2);
• capacitatea de a crește puterea unui transformator de putere folosind pachete de înfășurări (Fig. 3).

Orez. 2. Înfășurări de poliimidă

Orez. 3. Pachete de înfășurări ale transformatorului de putere

Acum, introducerea unor copii unice ale transformatoarelor plane rămâne nepractică din cauza judecăților cu privire la cel mai mare preț al acestora. Dar deja în lot, acest preț devine aplicabil, iar în producția de masă este semnificativ mai mic decât prețul analogilor convenționali. Cu toate acestea, meritele trăsăturilor sunt de necontestat.

Folosind noile perspective, MMP „IRBIS” a dezvoltat cea mai nouă serie de surse de alimentare SMP50 ... SMP150 cu introducerea componentelor magnetice fără cadru cu caracteristici tehnice și energetice ulterioare (vezi tabel, Fig. 4).

Orez. 4. Graficul eficienței față de puterea de ieșire pentru modulul SMPE150S (Uout = 15 V) la Uin = 48 V

Masa. Proprietățile tehnice ale modulelor de putere SMP50 ... SMP150

Convertorul de frecvență de tensiune al acestei serii de module de putere este realizat conform circuitului cu doi transformatori prezentat în Fig. 5.

Orez. 5. Convertor de tensiune de frecvență
Avantajele acestei scheme sunt:

Comutarea „soft” a tranzistoarelor de putere, absența supratensiunii asupra acestora și, ca urmare, posibilitatea utilizării tranzistoarelor de tensiune joasă cu cel mai mic Rdson;

ciclu complet de inversare a magnetizării miezului transformatorului de putere (lucrare în primul și al treilea cadran al planului B-H);

o gamă largă de curenți de sarcină de funcționare de la repaus la Imax;

cea mai mare eficienta.

În plus, în circuitul combinat nu există șoke de ieșire, rolul său este făcut de flyback trans-choke T2, care este similar ca caracteristici cu transformatorul de putere direct T1, care simplifică și unifică procesul de producție.

Transformatoarele de putere T1 și T2 sunt realizate pe miezuri plane ELP22 (material N87), înfășurarea este un circuit integrat multistrat. Avantajele esențiale ale componentelor magnetice plane sunt:

• mărime mică;
• inductanță de scurgere scăzută;
• repetabilitate bună a caracteristicilor;
• caracteristici mai bune de pierdere a căldurii.

Măsurătorile de performanță ale transformatoarelor plane cu înfășurări PCB multistrat arată că rezistența termică a acestor dispozitive este semnificativ mai mică în comparație cu transformatoarele de putere convenționale cu fir bobinat cu același volum efectiv de miez Ve. Acest lucru se datorează raportului mai mare dintre suprafața miezului și volumul său. Astfel, având o capacitate de răcire supraestimată, transformatoarele plane pot fi controlate cu o densitate mai mare a puterii de transmisie, păstrând în același timp creșterea temperaturii în limite acceptabile.

Conform datelor inițiale furnizate de specialiștii companiei MMP „IRBIS”, proiectarea și fabricarea plăcilor de circuite imprimate multistrat ale transformatoarelor de putere T1, T2 a fost realizată de compania rusă „NKAB-ERIKON”. Roturile înfășurărilor primare și secundare sunt plasate în mai multe straturi ale plăcii de circuit imprimat, într-un strat există o tură. Izolarea galvanica de 1500 V este asigurata intre infasurarile primar si secundar.

Pentru astfel de piste plate din cupru, pierderea în cupru AC din cauza efectelor de piele și de proximitate este mai mică decât pentru un fir rotund cu aceeași zonă de secțiune transversală. Dar, în funcție de abilitate, este necesar să se excludă spirele de înfășurare de la intrarea în zona golului, unde inducția este cea mai mare și este orientată perpendicular pe planul de înfășurare.

Un alt punct pozitiv este că atunci când înfășurările sunt poziționate una deasupra celeilalte, cuplajul magnetic se îmbunătățește și sunt atinse valori ale coeficientului de cuplare aproape de 100%.

Astfel, utilizarea practică a transformatoarelor plane cu plăci cu circuite imprimate multistrat (Fig. 6) cuplate cu un circuit electronic eficient (Fig. 5) a confirmat posibilitatea obținerii celei mai mari puteri specifice de 3390 W/dm3 cu dimensiunile de gabarit ale 61O58O. modul de putere 12,5 mm. Domenii de implementare recomandate:

Orez. 6. Un exemplu de utilizare a unei plăci de circuit imprimat multistrat ca înfășurare a unui transformator de putere pentru un modul de putere SMPE150S

Orez. 7. Transformatoare de putere pentru scopuri industriale și militare generale

Orez. 8. Transformatoare de semnal ale sistemelor de telecomunicații

Folosite în electronica de putere pentru a îndepărta căldura, plăcile de pe un substrat duraluminiu sunt o structură (Fig. 9) dintr-un substrat de disipare a căldurii, un dielectric și un strat de folie de cupru. Designul poate fi cu mai multe straturi și poate avea vias. Substratul de disipare a căldurii este de obicei duraluminiu. Este mult mai ieftin decât policortical sau titalanic (Al + Ti2O3) și poate fi folosit în producția de masă. În plus, vă permite să creșteți de câteva ori sarcina curentă a conductorilor imprimați ai plăcii.

Orez. 9. Placa pe substrat duraluminiu

Stratul dielectric cu o grosime de 50-150 microni asigură o tensiune de rupere de 6-14 kV și o conductivitate termică de 1,1-2,2 kW/(m2 °C). Grosimea foliei de cupru este de 35-350 microni. Procesul de fabricație pentru aceste PCB-uri este similar cu cel pentru FR4, dar are caracteristici de design asociate cu folie groasă și, de obicei, cea mai mare tensiune din circuitele de alimentare.

În fig. 10 prezintă un exemplu de proiectare a unui echipament electronic utilizând dielectricul descris.

Orez. 10. Un exemplu de proiectare a unei unități RED

Transformatori planare și șocuri Payton (2005)

Una dintre sarcinile principale în dezvoltarea unui transformator este de a reduce dimensiunile sale totale, în timp ce crește puterea efectivă. Astăzi, transformatorul se confruntă cu o a doua renaștere - o nouă tehnologie plană înlocuiește tehnologia tradițională a transformatorului. Principiul construcției dispozitivelor electromagnetice folosind noua tehnologie este utilizarea plăcilor de circuite imprimate în locul unui ansamblu de cadru și înfășurare de sârmă. Rolul înfășurării în tehnologia plană este jucat de pistele imprimate pe tablă. Plăcile sunt stivuite în mai multe straturi, separate printr-un material izolator și închise într-un miez de ferită.

Tehnologia plană
Până la mijlocul anilor 1980, tehnologia transformatoarelor plane s-a limitat în principal la evoluțiile din industria militară, aviație și spațială. La originile aplicării comerciale active a tehnologiilor plane s-a aflat Alex Estrov, care a publicat în 1986 câteva date despre evoluțiile sale în domeniul transformatoarelor plane care funcționează la o frecvență de rezonanță de 1 MHz. Succesul a așteptat ideea. Un timp mai târziu, A. Estrov a organizat o companie (azi se numește Payton Power Magnetics Ltd.), care a lansat producția în masă de transformatoare plane de putere și bobine.
Ce este tehnologia plană și cum este remarcabilă? Luați în considerare un exemplu care explică principiul construcției transformatoarelor plane (Fig. 1). Figura prezintă o vedere explodată a transformatorului. Este alcătuit din mai multe plăci cu spire de înfășurare aplicate acestora și plăci izolatoare care separă plăcile de înfășurare unele de altele. Înfășurarea transformatorului este realizată sub formă de piste pe plăci de circuite imprimate sau secțiuni de cupru imprimate pe placă. Toate straturile sunt stivuite unul peste altul și ținute pe loc de două bucăți dintr-un miez de ferită.
Dorința de a reduce dimensiunile generale în timp ce crește puterea este scopul principal al dezvoltării dispozitivelor moderne de putere. În același timp, transformatoarele plane, spre deosebire de cele tradiționale, au o zonă de răcire eficientă relativ mare și sunt mai ușor de răcit - puteți utiliza diverse opțiuni: radiator natural, forțat, unilateral și cu două fețe, răcire lichidă.
O altă caracteristică pozitivă a dispozitivelor plane este răspândirea mică a parametrilor electrici de la dispozitiv la dispozitiv. Un transformator bobinat are o împrăștiere mare de parametri, deoarece firul este așezat neuniform pe cadru în timpul procesului de înfășurare, ceea ce nu poate decât să afecteze parametrii dispozitivului (de exemplu, inductanța, factorul Q). Transformatoarele plane sunt asamblate pe baza de plăci de circuite imprimate multistrat. Fiecare placă este fabricată în același mod. Urmele de pe plăci sunt și ele imprimate. Plăcile de gravare sunt întotdeauna același proces. Erorile parametrilor unui transformator plan sunt de o sută de ori mai mici decât erorile unui transformator tradițional cu fir bobinat.
Transformatoarele plane sunt ideale pentru sisteme de telecomunicații, calculatoare, sisteme de bord aeronavelor, surse de alimentare, aparate de sudură, sisteme de încălzire prin inducție - i.e. oriunde sunt necesare transformatoare de putere cu randament ridicat si dimensiuni reduse.
Principalele avantaje ale transformatoarelor plane:
putere mare cu dimensiuni de gabarit reduse (10 W - 20 kW);
eficiență ridicată a dispozitivelor (97–99%);
interval larg de temperatură de funcționare: de la -40 la + 130 ° С;
rigiditatea dielectrică a dispozitivelor 4-5 kV;
inductanță de scurgere scăzută;
intervalul de frecvență de funcționare al dispozitivelor plane se află în intervalul de la 20 kHz la 2,5 MHz;
putere mare cu dimensiuni mici: transformatoarele plane includ de obicei de la una la șapte înfășurări;
împrăștiere mică de parametri în timpul producției în serie a dispozitivelor;
nivel foarte scăzut de interferență electromagnetică;
dimensiuni si greutate reduse.

Transformatoare plane Payton
Payton produce o gamă largă de transformatoare plane de la 5W la 20kW. Transformatoarele Payton sunt de dimensiuni mici (Fig. 2), capabile să funcționeze la putere mare și oferă performanțe termice bune. Tabelul 1 prezintă date despre mărimea puterii, greutatea și dimensiunea miezului.

Linia de produse Payton include dispozitive concepute pentru diferite niveluri de putere pentru utilizare în echipamente de telecomunicații, surse de alimentare, convertoare de tensiune AC/DC și DC/DC etc. Tabelul 2 prezintă principalele caracteristici ale unor tipuri de transformatoare plane Payton.
Inițial, dezvoltatorii Payton s-au concentrat pe producția de transformatoare numai pentru surse de alimentare în comutație (SMPS), pentru utilizare în mașini de sudură și sisteme de încălzire prin inducție. Cu toate acestea, acum sunt folosite aproape peste tot.
Transformatoarele moderne Payton sunt ideale pentru utilizare în SMPS pentru mașini de sudură. Transformatoarele se potrivesc perfect în structura sursei, garantând o durată lungă de funcționare a acesteia. Se știe că aparatele de sudură SMPS generează valori extrem de mari ale curenților de ieșire. Prin urmare, în cele mai multe cazuri, există doar câteva ture secundare. Prin urmare, transformatoarele plane sunt potrivite pentru funcționarea cu curenți mari și pot fi utilizate în echipamentele de sudare. Utilizarea transformatoarelor plane poate reduce semnificativ dimensiunea și greutatea dispozitivului final.

De asemenea, transformatorul plan se potrivește bine în structura surselor de alimentare pentru sistemele de încălzire prin inducție. În aceste scopuri, de exemplu, a fost produs un transformator de 20kW (Fig. 3) cu dimensiunile de 180x104x20mm.
Payton Power Magnetics oferă transformatoare de trecere pentru o varietate de metode de montare, cu opțiuni atât pentru montare la suprafață, cât și prin montare pe PCB. Suprafețele plane ale miezurilor sunt potrivite pentru asamblarea automată. În plus, există dispozitive cu prize pentru montare la suprafață.

Chokes Planar Payton
Payton produce o gamă largă de șocuri asamblate folosind tehnologia plană. Choke-urile Payton, ca și transformatoarele, oferă o putere semnificativă în ciuda dimensiunilor lor mici. Choke-urile sunt fabricate folosind tehnologia de premagnetizare a miezului. Deși această tehnologie este cunoscută de mult timp, nu și-a găsit o aplicație largă din cauza costului ridicat al materialelor magnetice speciale utilizate în mod tradițional pentru fabricarea miezurilor, a incapacității de a opera dispozitive la frecvențe înalte și a degradării caracteristicilor ca urmare de demagnetizare a miezului. Inginerii Payton au eliminat aceste neajunsuri folosind miezuri feromagnetice - un înlocuitor ieftin și eficient pentru miezurile speciale de magnet.
Tehnologia de premagnetizare a nucleelor ​​vă permite să dublați valoarea inductanței inductorului fără a schimba curentul sau să dublați valoarea curentului cu o inductanță constantă. Noua tehnologie de producere a șocurilor poate reduce pierderile de putere de 4 ori și poate reduce zona de contact cu 30–40% (Fig. 4).
Testarea șocurilor pentru deteriorarea proprietăților magnetice a arătat că la frecvențe de funcționare de până la 1 MHz, deteriorarea proprietăților magnetice ale miezurilor nu are loc chiar și atunci când intensitatea câmpului este de 10 ori mai mare decât valoarea normală de funcționare.

Chokes hibrid Payton
În plus, Payton dezvoltă în mod activ tehnologii pentru construirea de șocuri plane hibride care sunt capabile să funcționeze la frecvențe de rezonanță înalte. Aceste dispozitive sunt construite pe baza unui miez feromagnetic plan „6-genunchi”, combinat cu o înfășurare multinucleu. Această combinație vă permite să obțineți un factor de înaltă calitate la frecvențe înalte. De exemplu, valoarea factorului Q al unei bobine cu o inductanță de 40 μH la un curent de 3 A și o frecvență de funcționare de 1 MHz este 500!

Filtre de sufocare Payton
Payton produce, de asemenea, șocuri plane concepute special pentru a atenua zgomotul în modul comun. Raportul dintre inductanța de scurgere și auto-inductanța dispozitivului este redus la 0,005%. Datorită capacității lor intrinseci mari, bobinele planare în mod comun pot include condensatoare de intrare și de ieșire. Prin urmare, acest tip de șoc poate fi folosit ca filtru de zgomot în mod comun. Filtrele de șoc planare sunt deja în curs de dezvoltare, care vor funcționa la curenți de până la 200A.

Concluzie
Datorită stabilității caracteristicilor tehnice, eficienței ridicate și unei metode eficiente de răcire a componentelor electromagnetice plane Payton, utilizarea acestora este o soluție atractivă pentru producătorii de surse de alimentare. Tendința descendentă a producției de PCB multistrat face transformatoarele plane din ce în ce mai accesibile pentru o mare varietate de aplicații. Se poate presupune că, în viitorul apropiat, dispozitivele plane vor înlocui complet transformatoarele tradiționale bobinate.

Transformatoarele plane au fost dezvoltate pentru prima dată la sfârșitul anilor 1980, cu toate acestea, datorită tehnologiei complexe de fabricație, nu s-au răspândit. Tehnologia modernă de producție a transformatoarelor plane nu poate fi numită simplă, însă, datorită îmbunătățirii constante a procesului tehnologic, costul transformatoarelor plane a scăzut și acest lucru le-a permis să concureze pe piața de alimentare cu energie.

Transformatoarele plane sunt o alternativă excelentă la transformatoarele convenționale atunci când sunt necesare componente magnetice mici.

Transformatoarele plane pot fi folosite ca componente suspendate, ca PCB-uri cu un singur strat sau ca plăci mici multistrat.

Beneficiile componentelor magnetice plane

Principalele beneficii pot fi rezumate după cum urmează:

Fig 1. Tipuri de transformatoare plane

Caracteristicile tehnologiei

Tehnologia de producție plană prevede că, în procesul de fabricare a componentelor inductive, pistele de pe o placă de circuit imprimat sau secțiuni de cupru acționează ca înfășurări, care sunt imprimate și separate prin straturi de material izolator. Înfășurările pot fi, de asemenea, construite din plăci de circuite imprimate multistrat.

În orice caz, înfășurările sunt plasate între miezuri de ferită de dimensiuni mici. Componentele plane articulate sunt cele mai apropiate de componentele inductive convenționale și pot fi utilizate în locul componentelor convenționale pe PCB-uri cu un singur strat sau multistrat.

Pentru a reduce înălțimea componentei cu balamale, este necesar să plasați miezul în decupajul PCB-ului, astfel încât înfășurarea să se sprijine pe suprafața PCB-ului.

Un pas înainte arată tipul hibrid, în care unele înfășurări sunt încorporate în placa de bază, iar restul sunt pe o placă multistrat care se conectează la placa de bază.

În același timp, placa de bază trebuie să aibă orificii pentru miezul de ferită.

Cel din urmă tip de componentă plană are o înfășurare complet integrată în PCB-ul multistrat.

Fig 2. Transformatoare plane pe o placă de circuit imprimat

Diferențele dintre transformatoarele plane și transformatoarele tradiționale cu bobină

1. Transformatoarele plane au o zonă eficientă de răcire relativ mare și sunt mult mai ușor de răcit. Pentru a face acest lucru, puteți utiliza radiator natural, forțat, lichid, unilateral sau cu două fețe.
2. Mică împrăștiere a parametrilor electrici de la dispozitiv la dispozitiv.
3. Erorile parametrilor unui transformator plan sunt de sute de ori mai mici decât erorile unui transformator tradițional.

Unde se folosesc transformatoarele plane?

Transformatoarele plane și-au găsit drumul în sistemele de telecomunicații, sistemele de bord ale aeronavelor, computerele, sursele de alimentare, mașinile de sudură și sistemele de încălzire prin inducție. In general, transformatoarele plane pot fi folosite oriunde este nevoie de transformatoare de putere care au randament ridicat si in acelasi timp au dimensiuni reduse.

Dimensiunea în continuă scădere a produselor electronice, în special a dispozitivelor mobile, înseamnă că designerii trebuie să folosească cele mai mici componente posibile. Pentru componentele semiconductoare, precum și pentru cele pasive, precum rezistențele și condensatorii, alegerea este destul de mare și variată. Vom lua în considerare un înlocuitor de dimensiuni mici pentru încă un element pasiv - transformatoare și bobine. În cele mai multe cazuri, proiectanții folosesc transformatoare și șocuri standard. Vom lua în considerare avantajele transformatoarelor plane (PT) bazate pe plăci de circuite imprimate multistrat. Costul PCB-urilor multistrat este în scădere constantă, astfel încât transformatoarele plane sunt un bun înlocuitor pentru transformatoarele convenționale.

Transformatoarele plane oferă o alternativă atractivă la transformatoarele convenționale atunci când sunt necesare componente magnetice mici. Cu tehnologia plană de fabricare a componentelor inductive, rolul înfășurărilor poate fi jucat de piste pe o placă de circuit imprimat sau secțiuni de cupru, aplicate printr-o metodă tipărită și separate prin straturi de material izolator și, în plus, înfășurările pot fi construite din plăci de circuite imprimate multistrat. Aceste înfășurări sunt plasate între miezuri de ferită de dimensiuni mici. Prin proiectare, componentele plane sunt împărțite în mai multe tipuri. Cel mai apropiat lucru de componentele inductive convenționale sunt componentele plane suspendate, care pot fi folosite în locul componentelor convenționale pe PCB-uri cu un singur și multistrat. Înălțimea atașamentului poate fi redusă prin scufundarea miezului în decupajul din PCB, astfel încât înfășurarea să se sprijine pe suprafața PCB. Step Up este un tip hibrid în care unele înfășurări sunt încorporate în placa de bază, iar unele sunt pe un PCB multistrat separat care este conectat la placa de bază. Placa de bază trebuie să aibă găuri pentru miezul de ferită. În cele din urmă, cu cel din urmă tip de componentă plană, înfășurarea este complet integrată în PCB-ul multistrat.

Ca și în cazul componentelor bobinate convenționale, jumătățile miezului pot fi unite între ele prin lipire sau prindere, în funcție de capacitățile și preferințele producătorului. FERROXCUBE oferă o gamă largă de miezuri E plane pentru o varietate de aplicații.

Beneficiile tehnologiei planare

Tehnologia plană pentru fabricarea componentelor magnetice are mai multe avantaje față de înfășurarea convențională a firului. Primul avantaj clar este spațiul foarte scăzut, ceea ce face ca componentele plane să fie promițătoare pentru aplicații portabile și montate în rack de înaltă densitate.

Componentele magnetice plane sunt potrivite pentru proiectarea convertoarelor de putere comutată de înaltă performanță. Pierderile scăzute de cupru AC și factorii de cuplare mari asigură o conversie mai eficientă. Inductanța de scurgere scăzută reduce supratensiunile și fluctuațiile, care pot cauza deteriorarea componentelor MOS și o sursă suplimentară de interferență.

Tehnologia planară este simplă și fiabilă de fabricat. Tabelele 1-3 descriu avantajele și limitările acestei tehnologii.

Tabelul 1. Beneficii de dezvoltare

Tabelul 2. Beneficii de producție

Tabelul 3. Limitări

(1) Costul PCB-urilor multistrat este în scădere. Costul total: nu este nevoie de cadru, dimensiunea miezului mai mică.

Componente integrate versus atașamente

Componentele plane integrate sunt utilizate acolo unde complexitatea circuitelor din jur necesită utilizarea unui PCB multistrat. Aplicațiile tipice sunt convertoarele de putere redusă și dispozitivele de procesare a semnalului. Ele folosesc în principal o combinație de miez în formă de W și o placă mică. Principalele cerințe de proiectare aici sunt înălțimea scăzută și performanța bună la frecvență înaltă.

• Atașamentele sunt folosite diferit. Aplicațiile tipice sunt convertoarele de mare putere; ele folosesc în principal o combinație de două miezuri mari în formă de W. Performanța termică este principala cerință de proiectare. Designul înfășurării depinde, în special, de mărimea curentului.

Conectarea componentelor de atașare în placă vă permite să reduceți înălțimea ansamblului fără a schimba poziția componentelor.

Componentele hibride reduc numărul de înfășurări suspendate prin intermediul pistelor PCB, iar în versiunea integrată nu există deloc înfășurări suspendate. Sunt posibile și combinații ale celor două. De exemplu, un convertor de putere poate avea un transformator primar și un reactor de filtru de linie încorporat în placa de bază, în timp ce reactorul secundar și de ieșire sunt pe plăci de circuite imprimate separate (Figura 3).

Lipire versus prindere

Alegerea între lipire și prindere depinde în principal de capacitățile și preferințele producătorului, dar există și cerințe specifice aplicației care pot determina ce metodă este mai de dorit.

Primul domeniu de aplicare pentru transformatoarele plane a fost conversia puterii. În consecință, în acest caz, au fost utilizate ferite puternice de frecvență medie și înaltă. Inductanța filtrului de linie poate fi crescută prin înlocuirea feritei puternice cu un material cu permeabilitate magnetică ridicată. În transmisia semnalului de impuls, un transformator de bandă largă între circuitul integrat al generatorului de impulsuri și cablu asigură izolarea și potrivirea impedanței. În cazul interfeței S sau T, trebuie să fie și o ferită cu permeabilitate ridicată. La gama de produse FERROXCUBE au fost adăugate miezuri de ferită 3E6 cu permeabilitate ridicată. O listă de aplicații în care utilizarea tehnologiei planare poate oferi beneficii este prezentată mai jos.

Conversia puterii

• Componente
  • Transformatoare de putere, bobine de ieșire sau rezonante, bobine de filtru de linie.
• Redresoare (surse de alimentare)
  • Comutarea surselor de alimentare.
  • Încărcătoare (telefoane mobile, laptopuri).
  • Echipamente de control si masura.
• Convertoare DC/DC
  • Module de conversie a puterii.
  • Comutatoare de rețea.
  • Telefoane mobile (sursa principală de alimentare).
  • Computere laptop (sursa principală de alimentare).
  • Vehicule electrice (tensiune de tracțiune la convertor de 12 V).
• Convertoare AC (surse de alimentare)
  • Convertoare compacte pentru lămpi fluorescente.
  • Incalzire prin inductie, sudura.
• Invertoare (surse de alimentare cu baterii)
  • Telefoane mobile (iluminare de fundal LCD).
  • Calculatoare laptop (iluminare de fundal LCD).
  • Faruri auto cu descărcare în gaz (balast).
  • Luneta încălzită a mașinii (convertor step-up).

Transmitere puls

• Componente
  • Transformatoare de bandă largă.
  • S 0 -interfeţe (linie telefonică abonatului).
  • Interfețe U (linie de abonat ISDN).
  • Interfețe T1 / T2 (linie trunchială între comutatoarele de rețea).
  • Interfețe ADSL.
  • interfețe HDSL.

Tabelul 4. Caracteristicile materialelor

Tabel 5. Miezuri pentru lipire (fără caneluri)

Tabelul 6. Materiale de bază pentru lipire

(*) - jumătate din miezuri pentru utilizare în combinație cu miezul în formă de W fără un spațiu sau o placă.

(**) - jumătate din miezuri cu permeabilitate magnetică ridicată.

E160 - E - jumătate de miez cu joc simetric. A L = 160 nH (măsurat în combinație cu clearance-ul jumătate simetric).

A25 - E - jumătate de miez cu joc asimetric. A L = 25 nH (măsurat în combinație cu jumătate de miez fără spațiu liber).

A25 - P - jumătate de miez cu joc asimetric. AL = 25 nH (măsurat în combinație cu placa).

1100/1300 - jumătate de miez fără joc. AL = 1100/1300 nH (măsurat în combinație cu jumătate de miez fără joc/placă).

Valoarea AL (nH) a fost măsurată la B≤0,1 mT, f≤10 kHz, T = 25 ° C.

Toleranță A L:

Tabelul 7. Dependența caracteristicilor de putere (miezuri pentru lipire)

Tabel 8. Miezuri cu racord de prindere

Gamă de produse

FERROXCUBE oferă o gamă largă de miezuri plane în formă de W în gama de dimensiuni 14–64 mm. În versiunea de bază pentru lipire, secțiunea transversală este întotdeauna uniformă, ceea ce permite utilizarea optimă a volumului de ferită. Pentru fiecare dimensiune există un miez în formă de W (notat cu litera E) și placa corespunzătoare (notat cu literele PLT). Setul poate consta dintr-un miez în formă de E și o placă sau două miezuri în formă de E. În acest din urmă caz, înălțimea ferestrei de înfășurare este dublată. Pentru cele mai mici dimensiuni, există și un set de miez și placă în formă de W în varianta cu racord de prindere. Utilizează un miez crestat în formă de W (notat cu E/R) și o inserție canelată (notat cu PLT/S). Clema (denumită CLM) se fixează în locașurile din miez și asigură o conexiune puternică prin apăsarea plăcii în două puncte. Canelura previne dislocarea inserției chiar și în cazul șocurilor sau vibrațiilor puternice și asigură, de asemenea, alinierea. O conexiune cu clemă nu este furnizată pentru o combinație de două miezuri E.

Tabel 9. Materialele miezurilor cu racord de prindere

(1) - jumătăți de miez pentru utilizare în combinație cu o placă.

A63 - P - jumătate de miez cu joc asimetric. AL = 63 nH (măsurat în combinație cu placa).

1280 - jumătate de miez fără spațiu liber.

AL = 1280 nH (măsurat în combinație cu placa).

Valoarea A L (nH) a fost măsurată la B≤0,1 mT, f≤10 kHz, T = 25 ° C.

Toleranță A L:

Tabel 10. Dependența caracteristicilor de putere (nuclee cu conexiune de prindere)

Miezurile puternice de ferită 3F3 (frecvența de operare până la 500 kHz) și 3F4 (500 kHz - 3 MHz) sunt disponibile în toate dimensiunile. Cele mai mari nuclee sunt, de asemenea, fabricate din ferită 3C85 (frecvență de operare de până la 200 kHz), deoarece nucleele mari sunt adesea folosite în aplicații de joasă frecvență de mare putere. De asemenea, sunt disponibile cele mai mici miezuri din ferită 3E6 de înaltă permeabilitate (μ i = 12000) pentru utilizare în bobine de filtru de linie și transformatoare de bandă largă.

Pachet

Folia de plastic este folosită ca ambalaj standard pentru miezurile și plăcile plane în formă de W.

Tabelul 11. Ambalare

Tabelul 12. Cutie cu miezuri

Tabel 13. Cutie de borne

Tabel 14. Ambalare cu bandă

Pentru miezurile E14 / 3.5 / 5 și E18 / 4/10, a fost dezvoltat un prototip de ambalare cu bandă pentru a fi utilizat cu asamblarea automată a componentelor SMD. Metoda de ambalare este conformă cu IEC-286 partea 3. Plăcile sunt ambalate în același mod ca și miezurile E corespunzătoare.

Dezvoltare a

Pentru a profita la maximum de avantajele tehnologiei planare, trebuie urmat un alt concept de design decât în ​​cazul înfăşurării cu sârmă. Mai jos sunt câteva considerații care să vă ghideze în acest sens.

Selecția de bază

• Inductie magnetica

Performanța termică îmbunătățită permite o pierdere de putere de două ori mai mare decât un design convențional pentru aceeași cantitate de câmp magnetic, astfel încât densitatea optimă a fluxului va fi mai mare decât în ​​mod normal.

• Strat de aer

Lacunele mari sunt nedorite în proiectele plane, deoarece creează flux de scurgere. Fluxul marginii depinde de raportul dintre înălțimea ferestrei de înfășurare și lățimea spațiului de aer, care este mai mic pentru miezurile plate. Dacă înălțimea ferestrei este doar de câteva ori mai mare decât lățimea golului, iar lățimea este de câteva ori mai mare decât lățimea părții centrale a miezului, atunci va apărea un flux semnificativ între partea de sus și de jos a miezului . Valorile mari ale fluxurilor de margine și intersectări duc la pierderi mari de curenți turbionari în înfășurare.

Design înfășurat

• Rezistenta DC

Cele mai frecvent utilizate șine de cupru sunt de 35, 70, 100 și 200 de microni grosime. Dacă aria secțiunii transversale a căii este insuficientă pentru a obține o rezistență DC acceptabilă, este posibil să se conecteze șinele în paralel pentru toate sau o parte din viraje.

• rezistență AC

Pierderea de curent alternativ datorată efectelor de piele și de proximitate este mai mică pentru pistele plate de cupru decât pentru un fir rotund cu aceeași zonă de secțiune transversală. Curenții turbionari induși în vecinătatea întrefierului pot fi diminuați prin eliminarea câtorva spire în locul în care inducția este maximă și este direcționată perpendicular pe planul de înfășurare. Combinația dintre un miez E și o placă are un flux de scurgere puțin mai mic decât o combinație de două miezuri E, datorită locației spațiului de aer.

• Inductanța de scurgere

Când înfășurările sunt dispuse una deasupra celeilalte, cuplarea magnetică este foarte puternică, iar valorile coeficientului de cuplare apropiate de 100% sunt atinse (Fig. 13, a).

Designul anterior duce la o capacitate mai mare de întrepătrundere. Această capacitate poate fi redusă prin plasarea pistelor înfășurărilor adiacente în golurile între ele (Fig. 13, b).

Mai mult decât atât, repetabilitatea valorii capacității permite să fie compensată în restul circuitului, precum și să fie utilizată în designuri rezonante. În acest din urmă caz, puteți crea în mod intenționat o capacitate mare prin plasarea pistelor înfășurărilor adiacente una față de cealaltă (Fig. 13, c).

Productie

Asamblare

Când utilizați cleme, trebuie mai întâi să fixați clema în adânciturile miezului și apoi să aliniați placa lateral.

Pentru componentele integrate, asamblarea este combinată cu asamblarea.

Montare

Când utilizați componente suplimentare, puteți utiliza fie plăci cu orificii prin găuri, fie montaj SMD. Nu există diferențe semnificative față de procesul obișnuit

Suprafața miezului plat este potrivită pentru montarea automată.

Pentru componentele integrate, instalarea se face cel mai bine în doi pași:

1. Lipiți jumătate din miez pe PCB. Pentru a face acest lucru, puteți folosi același adeziv ca și pentru montarea componentelor SMD, iar acest pas este combinat în mod logic cu montarea componentelor SMD pe această parte a PCB-ului.
2. Lipiți a doua jumătate a miezului de prima. Aceasta include aceleași comentarii care au fost făcute cu privire la asamblarea componentelor suplimentare.

Lipirea

Se aplică numai transformatoarelor cu balamale.

În cazul lipirii prin reflow, convecția la cald este metoda de încălzire preferată, mai degrabă decât radiația infraroșie, deoarece prima metodă asigură egalizarea temperaturilor suprafețelor de lipit. Atunci când este încălzită cu radiație infraroșu folosind materiale standard, buna conductivitate termică a componentei plane poate duce la o temperatură prea scăzută a pastei de lipit, iar dacă puterea de radiație crește, temperatura PCB este prea mare. Dacă se folosește încălzirea cu infraroșu, se recomandă să selectați o pastă de lipit și/sau un material PCB diferit.

Desemnarea dimensiunilor standard

Toate numerele afișate se referă la jumătate de nuclee. Este necesar să ordonați cele două jumătăți ale miezului în combinația corectă. Există patru tipuri de jumătăți de miez, din care se fac seturi de trei tipuri:

• două miezuri în formă de W (E + E);
• Miez și placă în formă de W (E + PLT);
• Miez crestat în formă de W și placă canelată (E / R + PLT / S).

Ultimul set include și o clemă (CLM).

Următorul articol va oferi o metodologie pentru calcularea transformatoarelor de putere plane pentru comutarea surselor de alimentare.