Përdorimi i transformatorëve të rrafshët të fuqisë dhe pllakave në një nënshtresë duralumini në furnizimet moderne të energjisë. Projektimi i transformatorëve planar të fuqisë

Shpikja ka të bëjë me inxhinierinë elektrike dhe radio dhe mund të përdoret në prodhimin e një transformatori planar të destinuar për pajisjet portative elektrike dhe inxhinierike radio. Rezultati teknik- rritja e besueshmërisë operacionale të ndërshtresës lidhjet elektrike mbështjelljet e transformatorit për shkak të bashkimit të jastëkëve të kontaktit të dredha-dredha, mundësia e prodhimit të kthesave të dredha-dredha me një seksion kryq të madh dhe, në përputhje me rrethanat, me vlera të mëdha rryma e lejueshme, duke arritur vlerën optimale të raportit të transformimit dhe, në përputhje me rrethanat, tensionin e daljes së transformatorit, mundësinë e integrimit të mbështjelljeve të transformatorit në një tabelë qark të shtypur me shumë shtresa gjatë prodhimit të tyre të përbashkët. Arrihet duke prodhuar një mbështjellje shumështresore në sipërfaqen e një matrice metalike galvanoplastike duke prodhuar në mënyrë sekuenciale, së pari, mbështjellje të njëanshme me jastëkë kontakti të brendshëm dhe të jashtëm, pastaj, në bazë të tyre, mbështjellje të printuara të dyanshme, të cilat përbëjnë një shumështresore. dredha-dredha. Mbështesat e kontaktit të brendshëm dhe të jashtëm bëhen njëkohësisht me kthesat e mbështjelljeve të njëanshme nga depozitimi elektrolitik i bakrit në zonat e zbrazëta të një maske fotorezistente të aplikuar në sipërfaqen e matricës. Mbështjellësit e kontaktit të brendshëm të mbështjelljeve ngjitur lidhen me saldim gjatë prodhimit të mbështjelljeve të dyanshme, dhe jastëkët e kontaktit të jashtëm lidhen me saldim pas vendosjes së mbështjellësve të dyanshëm në një paketë dredha-dredha me shumë shtresa. Në këtë mënyrë bëhen dhe ngjiten mbështjelljet parësore dhe dytësore të transformatorit. Pastaj priten vrimat në mbështjelljet, në të cilat është instaluar një bërthamë ferriti dhe merret një transformator planar bazuar në një bord qarku të shtypur me shumë shtresa. Metoda bën të mundur prodhimin e transformatorëve planarë të bazuar në një bord qarku të printuar me shumë shtresa duke përdorur si një bërthamë ferriti miniaturë të tipit EH/3.5/5 në sistemin E-E, ashtu edhe me një bërthamë të madhe të tipit Sh 68/21/50, mbi të cilën karakteristikat e daljes së transformatorit mund të merren 100 V dhe 100 A, me një tension furnizimi 12 V. 1 c.p. f-ly, 7 i sëmurë.

Shpikja ka të bëjë me inxhinierinë elektrike dhe radio dhe mund të përdoret në pajisjet portative elektrike dhe inxhinierike radio.

Metoda e prodhimit të një transformatori planar bazuar në një tabelë qarku të printuar me shumë shtresa mund të gjejë aplikim të gjerë. përdorim praktik, nëse lejon prodhimin e një bord qarku të printuar me shumë shtresa të motherboard me via të besueshme ndërshtresore, me kthesa me trashësi të madhe, në të cilën seksioni kryq i kthesës do të korrespondojë me vlerat optimale të rrymës së lejuar.

Metoda duhet të jetë e përshtatshme për prodhim masiv transformatorë planarë.

Ekziston një metodë e njohur për formimin e induktancave planare, e cila konsiston në ndarjen e sipërfaqes së një shiriti kryesor të hollë, të veshur me fletë nga të dy anët, në seksione drejtkëndëshe dhe duke përdorur fotolitografi për të aplikuar një model rrotullimesh në çdo seksion, dhe në një shtesë. shirit aplikohet një model i jastëkëve të kontaktit. Mbushjet e kontaktit në të dy anët e shiritit janë të lidhura elektrikisht me metalizim kimik dhe galvanik të vrimave të brendshme. Më pas, duke përdorur gravurë kimike, bakri hiqet nga zonat e sipërfaqes së shiritit të fletëve që nuk mbrohen nga një maskë fotorezistente. Në të njëjtën kohë, merren linjat e demarkacionit midis seksioneve, pastaj elementët e filmit rrotullohen përgjatë vijave të tyre ndarëse në një fizarmonikë me ngjeshje të njëkohshme, ndërsa elementët vendosen njëri mbi tjetrin për të formuar mbështjellje në fazë. Së pari, kaseta shtesë me jastëkë kontakti janë mbështjellë, dhe më pas kaseta kryesore mbështillet. Izolimi midis elementeve të seksioneve ngjitur gjatë procesit të palosjes së shiritave në një fizarmonikë kryhet duke aplikuar një shtresë ngjitëse ose guarnicione shtesë dhe fitohet induktiviteti planar.

Disavantazhet e kësaj metode të njohur përfshijnë besueshmërinë e ulët të tranzicioneve ndërshtresore të një mbështjelljeje me shumë shtresa, kufizimin e trashësisë së rrotullimit të spirales nga trashësia e fletës në dielektrike të fletës, vendndodhjen e jastëkëve të kontaktit në kaseta shtesë, të cilat e bën të vështirë shtrimin e elementeve të spirales dhe rrit volumin e saj.

Ekziston një metodë e njohur për prodhimin e një transformatori planar bazuar në një tabelë qark të shtypur me shumë shtresa, sipas së cilës mbështjelljet e printuara të transformatorit bëhen në një dielektrik me fletë metalike duke e gravuar fletën në vende që nuk mbrohen nga një maskë fotorezistente. Mbështjelljet e printuara më pas mblidhen në një paketë. Ato ndahen me ndarës ngjitës. Pastaj qesja shtypet në temperaturën e forcimit të ngjitësit. Lidhjet elektrike ndërshtresore bëhen ndërmjet mbështjelljeve ngjitur në një mbështjellje të printuar shumështresore me metalizim kimik-galvanik të vrimave. Kështu, bëhen mbështjelljet parësore dhe dytësore të transformatorit. Ato lidhen me njëra-tjetrën me ngjitje. Pastaj krijohen vrima në mbështjelljen e transformatorit për të instaluar bërthamën e ferritit. Një bërthamë ferriti është instaluar dhe siguruar në mbështjelljen e transformatorit dhe një transformator planar është marrë bazuar në një bord qarku të printuar me shumë shtresa. Trashësia e mbështjelljes me shumë shtresa është e kufizuar nga hapësira e lirë në bërthamën e ferritit. Llojet e bërthamave të ferritit janë dhënë nga tipi miniaturë E14/35/5 deri në maksimum 64/10/50. Metoda është miratuar si një prototip.

Disavantazhet e metodës së prototipit përfshijnë besueshmërinë e ulët të lidhjeve elektrike ndërshtresore të marra nga metalizimi kimik-galvanik i vrimave përmes, trashësia e vogël e kthesave të mbështjelljes, e cila kufizohet nga trashësia e fletës në dielektrike të fletës. Kjo e bën të vështirë marrjen e kthesave me një seksion kryq të madh të kërkuar në transformatorët planarë me fuqi të lartë me rrymë e lejuar, për shembull, 100A ose më shumë.

Objektivi i shpikjes është të krijojë një metodë për prodhimin e një transformatori planar bazuar në një tabelë qark të printuar me shumë shtresa me via të besueshme ndërshtresore, si dhe marrjen e kthesave dredha-dredha me trashësi të madhe, gjë që bën të mundur marrjen e seksionit kryq të kërkuar të kthesë, në të cilën vlera aktuale e lejueshme është, për shembull, 100A ose më shumë.

Problemi zgjidhet nga fakti se në metodën e njohur të prodhimit të një transformatori planar të bazuar në një bord qarku të shtypur me shumë shtresa, kthesat e bakrit të mbështjelljeve me jastëkë kontakti prodhohen në përputhje me një model të printuar fotorezistues, në të cilin mbështjelljet janë të vendosura në mënyrë të veçantë. seksione drejtkëndëshe. Pastaj mbështjelljet vendosen në një qese me jastëkë ngjitës të futur midis mbështjelljeve. Qesja shtypet në temperaturën e forcimit të ngjitësit. Krijohen lidhjet elektrike ndërshtresore të mbështjelljeve. Mbështjelljet primare dhe dytësore me shumë shtresa bëhen dhe ngjiten së bashku. Në mbështjelljet në të cilat është instaluar një bërthamë ferriti krijohen vrima, të karakterizuara nga fakti se rrotullimet e mbështjelljes me jastëkë kontakti të brendshëm dhe të jashtëm bëhen nga depozitimi elektrolitik i bakrit në sipërfaqen e një matrice metalike galvanoplastike, e cila është e veshur paraprakisht me një fotorezist. maskë me një model pozitiv të kthesave dredha-dredha dhe pads kontakti, mbështjelljet vendosen në dy rreshta, ndërsa numri total dredha-dredha është e barabartë me numrin e shtresave të një dredha-dredha me shumë shtresa, bakri depozitohet elektrolitikisht në boshllëqet e maskës fotorezistente në një trashësi të caktuar, më pas krijohet mikro-vrazhdësi në sipërfaqen e saj, hiqet maska ​​fotorezistuese dhe një copë litari ngjitëse me dritare vendoset në sipërfaqen e kthesave të bakrit në vendet e jastëkëve të kontaktit të brendshëm dhe të jashtëm, guarnicioni shtypet në kthesa në temperaturën e ngurtësimit të ngjitësit dhe fitohen mbështjellje të shtypura njëanshme, në sipërfaqe aplikohet paste saldimi. e jastëkëve të kontaktit të brendshëm dhe u rimbush, atëherë matrica ndahet në dy pjesë, në secilën prej të cilave ka një rresht mbështjelljesh të njëanshme, pas së cilës të dyja pjesët kombinohen, duke i vendosur ato në paketë, ndërsa së pari ngjitet aplikuar në sipërfaqet e guarnicioneve, mbështjelljet e njëanshme janë ngjitur së bashku dhe merren mbështjellje të shtypura të dyanshme, pas së cilës matrica ndahet nga njëra anë e paketës, jastëkët e kontaktit të brendshëm janë bashkuar, kontaktet e bashkuara mbrohen me llak izolues elektrik, pastaj mbetet vetëm një në mbështjelljen e dyanshme të matricës, dhe pjesa tjetër ndahet nga matrica, vendosen në mënyrë sekuenciale në një paketë në mbështjelljen e mbetur në matricë, së pari aplikohet ngjitësi në sipërfaqja e mbështjelljeve, jaskat e kontaktit të jashtëm vendosen në një rresht në matricë dhe lidhen në çift me saldim, duke filluar nga e dyta dhe duke përfunduar me atë të parafundit, me në këtë rast, jastëkët e parë dhe të fundit të kontaktit janë fillimi dhe fundi i mbështjelljes me shumë shtresa, pas së cilës vendosen jastëkë ngjitës në jastëkët e kontaktit të jashtëm dhe shtypet paketa, merret një mbështjellje e shtypur me shumë shtresa, mbështjelljet primare dhe dytësore të transformatorit të prodhuar në këtë mënyrë ngjiten së bashku, pas së cilës të dyja anët e mbështjelljes Matricat janë të ndara dhe pas krijimit të vrimave në mbështjellje dhe instalimit të një bërthame ferriti, fitohet një transformator planar i bazuar në një tabelë shumështresore.

Metoda është ilustruar me vizatime, Fig.

Figura 1 tregon një matricë alumini mbi të cilën mbështjellja rrotullohet me jastëkë kontakti dhe është bërë një copë litari izoluese elektrike me dritare. Guarnicioni është projektuar për të transferuar kthesat e bakrit mbi të për të formuar mbështjellje të njëanshme.

Figura 2 tregon mbështjelljet e dyanshme, të cilat fitohen pas ngjitjes së mbështjelljeve të njëanshme

Figura 3 tregon një mbështjellje dytësore shumështresore të formuar nga ngjitja e mbështjelljeve të dyanshme.

Figura 4 tregon mbështjelljen parësore.

Figura 5 tregon mbështjelljen e transformatorit të marrë pas ngjitjes së mbështjelljes parësore dhe dytësore me një vrimë për instalimin e bërthamës.

Figura 6 tregon një transformator planar të bazuar në një bord qarku të printuar me shumë shtresa.

Figura 7 tregon një transformator planar të integruar në një bord qarku të printuar me shumë shtresa.

Metoda zbatohet si më poshtë

Kthesat e mbështjelljes së bakrit me jastëkë kontakti bëhen nga depozitimi elektrolitik i bakrit në sipërfaqen e një matrice galvanoplastike metalike. Nga asortimenti i madh i matricave galvanoplastike metalike, më efektive për zgjidhjen e problemit është matrica e aluminit. Meqenëse nga një matricë alumini është e mundur të transferohen përçuesit e printuar prej bakri nga matrica në një bazë të hollë dielektrike. Është gjithashtu e mundur që produktet e bakrit të shtypura të hidhen nga matrica e aluminit. Prandaj, nga matrica e aluminit është e mundur që njëkohësisht të transferohen kthesat e printuara të bakrit të mbështjelljes në një ndarës dielektrik dhe të ndahen jastëkët e kontaktit nga matrica. Si një matricë alumini 1 (Fig. 1), përdoret aliazh alumini i mbështjellë, për shembull, klasa D16T, me trashësi 0,1-0,3 mm. Matrica përgatitet për veshjen e metaleve duke anodizuar në acid sulfurik 4N me një densitet të rrymës prej 1A/dm2. Materiali i maskës fotorezistuese përdoret në varësi të trashësisë së kthesave të dredha-dredha të prodhuara. Për kthesa të holla deri në 50 mikronë, mund të përdorni një fotorezist të filmit, për shembull, markë SPF-VShch-2-50. Për kthesat që tejkalojnë një trashësi prej 50 mikron, përdoret bojë rezistente ndaj galvanisë, për shembull, marka STZ.13, e cila aplikohet me printim në ekran. Një maskë fotorezistente 2 me një model pozitiv të kthesave të mbështjelljes 3 me jastëkë kontakti të brendshëm 4 dhe të jashtëm 5 aplikohet në sipërfaqen e matricës 1 (Fig. 1 Modeli i fotorezistit të maskës 2 përbëhet nga dy rreshta mbështjelljesh 3). Numri i mbështjelljeve 3 në dy rreshta korrespondon me numrin e shtresave në një mbështjellje me shumë shtresa Bakri depozitohet elektrolitikisht në zonat e zbrazëta të modelit fotorezistues nga një elektrolit sulfat acid i përbërjes së bakrit në g/l: sulfat bakri - 250, acid sulfurik - 70, dendësia e rrymës 4 A/dm 2, temperatura 20±2°C . Pas arritjes së një trashësie të caktuar të depozitës së bakrit, në sipërfaqen e saj depozitohet një depozitë e ashpër bakri, e cila synon të rrisë forcën ngjitëse midis kthesave të mbështjelljes dhe ndarësit dielektrik 6. Depozita e përafërt depozitohet në modaliteti i pulsit nga një tretësirë ​​e përbërjes në g/l: sulfat bakri 35-45, acid sulfurik 180-200, temperatura 22-26 ° C, koha e depozitimit 0,5 min, koha e pauzës 0,025 min, dendësia e rrymës 6 A/dm 2. Kohëzgjatja e depozitimit për të arritur një sipërfaqe të ashpër në një vlerë Ra prej 2 µm. Pastaj maska ​​e fotorezistencës hiqet nga matrica 1 duke e tretur në tretës të përshtatshëm: fotorezist i filmit në një tretësirë ​​alkali 5% dhe bojë rezistente ndaj galvanisë në një tretës organik, për shembull, klorur etilen. Pas kësaj, në mbështjelljet e bakrit vendoset një copë litari me tekstil me fije qelqi izolues elektrik 6, i ngopur me një lidhës ngjitës nën polimerizuar, me një temperaturë ngurtësimi prej 155 ± 5 ° C, për shembull, marka SP-1-01. Në guarnicionin 6, dritaret 7 janë prerë në vendet e jastëkëve të kontaktit 4 dhe 5 (Fig. 1). Trashësia totale e copë litari 6 duhet të jetë të paktën dy herë më e madhe se trashësia e kthesave 3, pasi kur shtypni guarnicionet 6 në kthesat e bakrit 3, këto të fundit vendosen në copë litari 6 për të gjithë trashësinë e kthesës. Guarnicionet 6 shtypen në kthesat 3 në temperaturën e ngurtësimit të lidhësit ngjitës. Në këtë rast, formohen mbështjellje të njëanshme 8, për shembull, shkalla PP1, e bazuar në saldimin POS-61 me një pikë shkrirjeje 190-230 ° C, aplikohet në sipërfaqen e jastëkëve të kontaktit të brendshëm dhe. pasta e saldimit derdhet në një temperaturë prej 90-100°C. Mbështjelljet ngjitur 3 në çdo rresht kanë një rregullim të tillë të jastëkëve të kontaktit të brendshëm 4 që nëse mbështjelljet ngjitur vendosen njëra mbi tjetrën, mbështjelljet e kontaktit 4 përkojnë dhe është e mundur t'i lidhni ato me saldim. Në këtë rast, jastëkët e kontaktit të jashtëm të 5 mbështjelljeve ngjitur do të vendosen në një distancë të barabartë me hapin midis kthesave ngjitur në mbështjellje. Për të kombinuar mbështjelljet ngjitur të vendosura në dy rreshta dhe për të formuar mbështjellje të shtypura të dyanshme, matrica 1 ndahet në dy pjesë, në secilën prej të cilave ka një rresht mbështjelljesh të njëanshme 8. Më pas vendosen pjesët e ndara të matricës 1. në një paketë në përputhje me vendndodhjen e shenjave të referencës 10 në secilën pjesë të matricës. Paketa është ngjitur, duke përdorur një copë litari 6 (Fig. 2), e cila ka dritare 7 në vendet e jastëkëve të kontaktit 5. Në njërën anë të paketës, matrica 1 është e ndarë dhe më pas kryhet saldimi kontaktet e brendshme 4 mbështjellje ngjitur. Pas kësaj, kontaktet e salduara 4 janë të veshura me llak izolues elektrik 11, për shembull, markë KO-926, dhe përftohen mbështjellje të dyfishta të printuara 12, një jastëk ngjitës 6" Fig. 2 me trashësi 0,06-0,1 mm me dritare. 7 në disa vende vendoset në mbështjelljet e dyanshme 12 vendndodhja e jastëkëve të kontaktit të jashtëm 5 dhe ngjitet nën presion në temperaturën e ngurtësimit të ngjitësit Për të marrë një mbështjellje të printuar me shumë shtresa nga mbështjelljet e dyanshme 12, vetëm një. mbështjellja e njëanshme 12 lihet në matricë, dhe pjesa tjetër ndahet nga matrica dhe vendoset në mënyrë sekuenciale në një paketë sipër mbështjelljes 12 të mbetur në matricë 1 (Fig. 3 Mbajtësit e kontaktit 5 janë të lidhur në çifte me saldim me një temperaturë shkrirjeje më të lartë se temperatura e ngurtësimit të lidhësit, për shembull, saldimi i markës POS-61 fillon nga kontakti i dytë). me atë të parafundit.Në këtë rast, jastëkët e parë dhe të fundit të kontaktit 5 janë fillimi dhe fundi i mbështjelljes me shumë shtresa 14 (Fig.3). I gjithë rreshti i jastëkëve të kontaktit 13 shtypet në sipërfaqen e matricës 1 me jastëkë ngjitës derisa të arrihet trashësia e paketës së mbështjelljes me shumë shtresa 14 Më pas paketimi shtypet në temperaturën e forcimit të ngjitësit dhe fitohet një mbështjellje dytësore shumështresore 14. Fig. 3). Dredha-dredha kryesore 15 prodhohet në mënyrë të ngjashme (Fig. 4). Pastaj mbështjelljet 14 dhe 15 janë ngjitur së bashku nën një shtyp. Ndani matricën 1 nga të dy anët e mbështjelljes së printuar të transformatorit. Pastaj vrimat 16 priten në mbështjelljen e transformatorit, të nevojshme për instalimin e një bërthame ferriti (Fig. 5), një bërthamë ferriti 17 është instaluar në mbështjellje (Fig. 6), e siguruar me një pllakë 18 dhe një transformator planar me një shumë shtresa bordi i qarkut të printuar 19.

Mundësia e integrimit të një transformatori planar 19 në një bord qarku të printuar me shumë shtresa bazohet në faktin se teknologjia e prodhimit të një transformatori planar dhe një bordi qarku të printuar me shumë shtresa ka operacione të ngjashme teknologjike. Kështu, në prodhimin e një transformatori planar, mbështjelljet parësore dhe dytësore janë ngjitur, dhe në prodhimin e një bordi qark të shtypur me shumë shtresa, boshllëqet nga bordet e qarkut të printuar të njëanshëm ose të dyanshëm janë ngjitur së bashku. Prandaj, propozohet të kryhet ngjitja e njëkohshme e mbështjelljeve të transformatorit dhe boshllëqeve të bordit të qarkut të printuar me shumë shtresa. Tipar dallues Ngjitje e tillë është se kryhet përpara se mbështjelljet të ndahen nga matrica (Fig. 3 dhe Fig. 4). Prandaj, sipërfaqja e mbështjelljeve mbrohet nga efektet e zgjidhjeve agresive, të cilat përdoren pas ngjitjes së boshllëqeve të një bordi qarku të shtypur me shumë shtresa në procesin e prodhimit të kryqëzimeve ndërshtresore të metalizimit kimiko-galvanik, si dhe gjatë krijimit të topologjisë së bakrit. përçuesit e shtypur në shtresat e jashtme me gravurë kimike të një dielektrike me fletë metalike. Pas përfundimit të prodhimit të një bordi qark të printuar me shumë shtresa, matricat ndahen nga sipërfaqja e mbështjelljes. Në mbështjelljet në të cilat është instaluar një bërthamë ferriti 17 krijohen vrima (Fig. 7). Figura 7 tregon një tabelë qark të printuar me shumë shtresa në të cilën është integruar një transformator planar. Siç shihet, mbështjelljet e transformatorit 14 dhe 15, si dhe boshllëqet 21 dhe 22 të bordit të printuar me shumë shtresa, janë ngjitur së bashku me një copë litari të vetme 20. Si rezultat, transformatori planar 19 i bazuar në tabelën e qarkut të printuar me shumë shtresa 14 dhe 15 është i integruar në tabelën e qarkut të printuar me shumë shtresa 23.

Kështu, metoda e zhvilluar bën të mundur prodhimin e një transformatori planar të bazuar në një bord qarku të printuar me shumë shtresa me besueshmëri të lartë operacionale, pasi lidhjet elektrike të ndërlidhura bëhen duke bashkuar jastëkët e kontaktit të mbështjelljeve ngjitur. Përveç kësaj, metoda bën të mundur prodhimin e mbështjelljeve me trashësi të madhe. Metoda nuk kufizon numrin e mbështjelljeve të dyanshme të vendosura në një paketë kur formohet një mbështjellje me shumë shtresa, kështu që është e mundur të arrihet një raport optimal i transformimit. Metoda është e përshtatshme për prodhim masiv, pasi operacionet kryesore teknologjike të metodës mund të kryhen në pajisje me performancë të lartë të zotëruara nga ndërmarrjet industriale, përkatësisht: aplikimi i një modeli fotorezistues në matricë duke përdorur fotolitografi, depozitimi elektrolitik i bakrit në zonat boshe. i modelit fotorezistues me formimin e kthesave të bakrit dhe jastëkëve të kontaktit, formimi i pllakave të qarkut të printuar të njëanshëm duke transferuar bakër qark i printuar në një bazë izoluese elektrike, formimi i një bord qarku të printuar me shumë shtresa të bazuara në bordet e qarkut të printuar të njëanshëm dhe të dyanshëm. Përveç kësaj, është zhvilluar një metodë për integrimin e një transformatori planar në një bord qarku të printuar me shumë shtresa gjatë prodhimit të tyre të përbashkët.

Metoda kryhet si më poshtë.

Shembulli 1. Një transformator i rrafshët prodhohet në bazë të një bord qarku të printuar me shumë shtresa me një bërthamë ferriti në miniaturë të tipit E 14/3.5/5, në të cilin hapësira e lirë për vendosjen e një mbështjelljeje shumështresore është 4 × 2 mm, ku 4 mm është gjerësia e hapësirës së lirë, dhe 2 mm - lartësia. Dredha-dredha kryesore e transformatorit mundësohet nga një burim rrymë me tension 3 V. Rryma e lejuar në një kthesë të mbështjelljes dytësore është 0.25A. Ne përcaktojmë seksionin kryq të kërkuar të kthesave të mbështjelljes dytësore bazuar në vlerën e rrymës së lejuar përmes përçuesit të printuar të bakrit, i cili bëhet nga depozitimi galvanik i bakrit dhe është i barabartë me 20 A/mm 2. Seksioni kryq i kthesës së bakrit të mbështjelljes dytësore me një rrymë të lejuar prej 0,25 A është përkatësisht e barabartë me 0,0125 mm 2. Pastaj, me një gjerësi kthese të mbështjelljes dytësore të barabartë me 0,25 mm 2, trashësia e kthesës është 0,05 mm.

Ne përcaktojmë numrin e shtresave të mbështjelljeve që mund të rregullohen sipas lartësisë së hapësirës së lirë të bërthamës, e barabartë me 2 mm. Në hapësirën e lirë të bërthamës është e nevojshme të vendosen mbështjelljet parësore dhe dytësore të transformatorit, të cilat janë të lidhura me njëra-tjetrën me një copë litari ngjitëse. Në këtë rast, është e mundur të shpërndahet hapësira e lirë e bërthamës: dredha-dredha parësore - 0,6 mm, sekondare - 1,2 mm, ndarës ngjitës - 0,2 mm.

Kthesat e bakrit 3, të depozituara në matricën 1, shtypen në guarnicionin izolues elektrik 6 në të gjithë trashësinë e kthesës 3. Prandaj, trashësia e guarnicionit 6 duhet të ketë një trashësi prej të paktën dy trashësi të kthesës 3. një trashësi prej një kthese të mbështjelljes dytësore të barabartë me 0.05 mm, trashësia e copë litari duhet të jetë e barabartë me 0.2 mm. Prandaj, trashësia e një shtrese dredha-dredha është 0.2 mm. Prandaj, numri i shtresave në mbështjelljen dytësore me trashësi 1.2 mm është gjashtë. Me gjashtë shtresa në mbështjelljen dytësore dhe gjashtë rrotullime në një shtresë mbështjelljeje, numri i kthesave në mbështjelljen dytësore është tridhjetë e gjashtë. Kur numri i kthesave të mbështjelljes parësore është 4, raporti i transformimit është 9. Me një tension në hyrje të mbështjelljes parësore të barabartë me 3 V, tensioni në daljen e mbështjelljes dytësore kur transformatori është në boshe është 27 V. .

Për të prodhuar mbështjelljen dytësore, në sipërfaqen e matricës së aluminit bëhen gjashtë shtresa mbështjelljesh me jastëkë kontakti. Ato janë të rregulluara në dy rreshta me tre mbështjellje në çdo rresht (Fig. 1). Çdo mbështjellje përbëhet nga 3 rrotullime, 4 jastëkë kontakti të brendshëm dhe 5 jastëkë kontakti të jashtëm. Sipërfaqja e mbështjelljes që kërkohet për të bërë gjashtë mbështjellje përcaktohet nga madhësia e sipërfaqes së kërkuar për një mbështjellje, e barabartë me 14x18 mm, dhe distanca midis mbështjelljes, e barabartë me 30. mm . Sipërfaqja në matricën e destinuar për prodhimin e mbështjelljes dytësore është 58 × 145 mm. Një model pozitiv fotorezistues prej gjashtë mbështjelljesh me jastëkë kontakti aplikohet në sipërfaqen e matricës duke përdorur fotolitografi duke përdorur fotorezistuesin e filmit të markës SPF-VShch-2-50. Bakri depozitohet elektrolitikisht në zonat e boshllëkut të modelit fotorezistues nga një elektrolit acid i sulfatit të bakrit me një trashësi prej 0,05 mm, më pas një depozitim i ashpër bakri depozitohet elektrolitikisht nga një elektrolit i sulfatit të bakrit i varfëruar në përmbajtjen e bakrit në një mënyrë pulsi. Pastaj fotorezisti i filmit hiqet në një zgjidhje të dobët alkaline. Një copë litari me tekstil me fije qelqi 6 me trashësi 0,2 mm, e ngopur me një lidhës ngjitës termorregullues vendoset në kthesat e bakrit të mbështjelljes. Së pari, dritaret 7 janë prerë në guarnicionin në vendet e jastëkëve të kontaktit 4 dhe 5. Kthesat me 3 mbështjellje shtypen në copë litari dhe përftohen gjashtë mbështjellje të njëanshme 8 Pasta e saldimit 9 pasta shkrihet në temperaturën 90-100°C.

Matrica 1 është e ndarë në dy seksione, secila prej të cilave ka një rresht mbështjelljesh. Pastaj, në përputhje me shenjat e referencës 10, seksionet e ndara të matricave vendosen në një paketë (Fig. 2) në mënyrë të tillë që jastëkët e kontaktit të brendshëm 4 të mbështjelljeve ngjitur të përkojnë për lidhje të mëtejshme me saldim, dhe kontakti i jashtëm jastëkët 5 janë të vendosur afër në një distancë që korrespondon me hapin midis kthesave (Fig.2). Të dyja gjysmat e matricës 1 janë ngjitur së bashku nën presion në temperaturën e forcimit të ngjitësit. Pastaj matrica ndahet vetëm nga njëra anë e paketës. Pastaj jastëkët e kontaktit të brendshëm të 4 mbështjelljeve ngjitur janë bashkuar. Kontaktet e salduara 4 mbrohen me llak izolues elektrik 11 dhe tre mbështjellje të dyanshme 12 janë marrë në matricën 1. Në sipërfaqen e të gjitha mbështjelljeve 12, një copë litari 6" me trashësi 0,1 mm me dritaret 7 është ngjitur nën një shtypni në vendet e jastëkëve të kontaktit 5 (Fig. 2).

Pas kësaj, një mbështjellje e dyanshme 12 lihet në matricën 1 dhe dy mbështjellje të dyanshme ndahen nga matrica. Ato vendosen në mënyrë sekuenciale në një pako me një shtresë ngjitëse të ndërmjetme mbi mbështjelljen 12 të mbetur në matricë. Mbushjet e kontaktit 5 lidhen në çifte duke bashkuar me saldim me një temperaturë shkrirjeje më të lartë se temperatura e ngurtësimit të lidhësit ngjitës. Lidhjet e saldimit në çift fillojnë me kontaktin e dytë 5 dhe përfundojnë me kontaktin e parafundit 5 në rreshtin 13. Në këtë rast, jastëkët e parë dhe të fundit të kontaktit janë fillimi dhe fundi i mbështjelljes dytësore shumështresore 14. Më pas jastëkët e kontaktit 13 shtypen në matrica 1 me një jastëk ngjitës. Mbi të vendoset një copë litari nivelimi derisa të arrihet trashësia e paketimit 14 Pas së cilës paketimi shtypet në temperaturën e ngurtësimit të ngjitësit dhe fitohet një mbështjellje dytësore shumështresore e transformatorit planar, i cili ndodhet në matricën 1, Fig. 3.

Dredha-dredha kryesore e një transformatori planar prodhohet në mënyrë të ngjashme. Trashësia totale e mbështjelljes primare është 0.6 mm. Dredha-dredha kryesore përbëhet nga dy shtresa. Trashësia e shtresës së mbështjelljes është 0.3 mm. Kjo bën të mundur prodhimin e kthesave të mbështjelljes parësore me trashësi 0,1 mm ose më shumë. Gjerësia e hapësirës së lirë në bërthamë është 4 mm, dhe në të duhet të vendosen dy kthesa të mbështjelljes parësore, kështu që gjerësia e kthesës mund të jetë e barabartë me 1 mm, duke marrë parasysh distancën midis kthesave, e cila është gjithashtu e barabartë me 1 mm. Seksioni kryq i kthesave të mbështjelljes parësore është i barabartë me 0,1 mm 2, që korrespondon me rrymën e lejuar në kthesat e mbështjelljes primare të barabartë me 2,5 A. Sipërfaqja e secilës mbështjellje është 14 × 18 mm. Për të prodhuar dy mbështjellje të njëanshme, përdoret një matricë alumini 1 me përmasa 110×60 mm. Bojë galvano-rezistente përdoret si maskë fotorezistente, e cila aplikohet me printim në ekran. Pastaj kthesat e bakrit të mbështjelljes rriten elektrolitikisht në një trashësi prej 0,1 mm. Mbushjet e kontaktit të 4 mbështjelljeve ngjitur janë të lidhura me saldim. Dy kontakti i jashtëm 5 shërbejnë si fillimi dhe fundi i mbështjelljes parësore (Fig. 4). Pastaj mbështjelljet sekondare 14 dhe 15 primare vendosen në një paketë me një copë litari të ndërmjetme 0,2 mm të trashë. Dredha-dredha janë ngjitur nën presion në temperaturën e forcimit të ngjitësit. Ndani matricat 1 nga të dyja anët e mbështjelljes së transformatorit. Vrimat 16 (Fig.5) janë prerë për bërthamën 17 (Fig.6). Instaloni bërthamën 17 të tipit E 14/3.5/5. Është fiksuar me pllakën 18 dhe një transformator planar është marrë në bazë të një bord qarku të printuar me shumë shtresa 19 me një tension hyrje 3 V dhe një tension daljeje 27 V.

Shembulli 2. Përcaktohen parametrat e një bërthame ferriti të përshtatshme për një transformator të rrafshët të bazuar në një tabelë qarku të printuar me shumë shtresa me tension operativ 100 V dhe rrymë ngarkese afatshkurtër prej 100 A. Transformatori mundësohet nga një burim rrymë me një tension prej 12 V. Transformatori planar është prodhuar sipas metodës së shembullit 1 .

Është e nevojshme të përcaktohet madhësia e hapësirës së lirë në bërthamën e ferritit, e cila mund të akomodojë mbështjelljet parësore dhe dytësore të transformatorit dhe ndarësin ngjitës midis tyre.

Përcaktoni madhësinë e mbështjelljes dytësore dhe primare të transformatorit. Duke ditur vlerën e tensionit të daljes së transformatorit dhe vlerën e tensionit të furnizimit, përcaktojmë raportin e transformimit të barabartë me 8. Supozojmë se numri i kthesave të mbështjelljes parësore është katër, pastaj numri i kthesave në mbështjelljen dytësore është tridhjetë e dy. Seksioni kryq i mbështjelljes dytësore duhet të korrespondojë me vlerën e një rryme afatshkurtër prej 100 A. Në një rrymë prej 100 A, seksioni kryq i kthesës duhet të jetë 2.5 mm 2. Prandaj, me një gjerësi spirale prej 3 mm, trashësia e saj është 0.83 mm. Hendeku midis kthesave është gjithashtu 3 mm, kështu që çdo kthesë kërkon një hapësirë ​​prej 6 mm të gjerë. Me katër kthesa në një shtresë dredha-dredha, kërkohet një gjerësi e hapësirës së lirë në bërthamë prej 24 mm.

Meqenëse ka tridhjetë e dy kthesa në mbështjelljen dytësore, ato mund të vendosen në tetë shtresa mbështjelljesh, katër kthesa në secilën dredha-dredha.

Lartësia e kërkuar e hapësirës së lirë në bërthamë përcaktohet nga shuma e trashësisë së mbështjelljes primare dhe dytësore dhe trashësia e ndarësit ngjitës. Trashësia e mbështjelljes dytësore përcaktohet nga shuma e tetë trashësive të copëzave në të cilat shtypen kthesat e bakrit të mbështjelljes. Me një trashësi spirale bakri prej 0,83 mm, trashësia e copë litari është 2 mm. Pastaj trashësia e mbështjelljes dytësore është 16 mm.

Përcaktoni trashësinë e mbështjelljes primare. Gjerësia e hapësirës së lirë në bërthamë për mbështjelljet sekondare dhe parësore është e njëjtë dhe e barabartë me 24 mm. Dredha-dredha kryesore përmban katër kthesa në dy shtresa. Prandaj, në një shtresë të mbështjelljes ka dy kthesa me gjerësi kthese 6 mm, me një distancë midis kthesave gjithashtu 6 mm. Me një trashësi spirale prej 0,5 mm, trashësia e copë litari është 2 mm. Pastaj trashësia e mbështjelljes primare është 4 mm. Nëse trashësia e jastëkut ngjitës është 0,2 mm, atëherë lartësia totale e hapësirës së lirë në bërthamë për të akomoduar mbështjelljen e transformatorit duhet të jetë 20,2 mm. Kështu, një bërthamë ferriti me një hapësirë ​​të lirë prej 24x20.2 mm është e përshtatshme për një transformator planar me fuqi të lartë.

Ne përcaktojmë dimensionet e bërthamës së ferritit në formë W (Fig. 6). Gjatësia e bërthamës së ferritit në formë W përbëhet nga dy seksione për vendosjen e një mbështjelljeje të printuar shumështresore të transformatorit, e vendosur në të dy anët e shufrës qendrore, Fig.6. Me një gjerësi shufre qendrore prej 10 mm dhe shufra anësore 5 mm, gjatësia totale e transformatorit planar është (24×2)+10+(5×2)=68 mm. Lartësia e bërthamës së ferritit përbëhet nga lartësia e hapësirës së lirë të bërthamës dhe trashësia e pjesës kryesore të bërthamës nga e cila shtrihen shufrat qendrore dhe anësore. Me një lartësi të hapësirës së lirë të bërthamës të barabartë me 20.2 mm, një trashësi të pjesës kryesore të bërthamës e barabartë me 6 mm, lartësia e bërthamës së ferritit është 26.2 mm.

Kështu, bërthama e ferritit në formë W për një transformator të fuqishëm planar me një tension dalës 100 V dhe një rrymë prej 100 A, i mundësuar nga një burim rrymë 12 V, ka dimensione 68/26.2/50 mm. Kur përdorni një bërthamë të tipit E për një sistem E-E, bërthama do të jetë e tipit E68/13.1/50.

Shembulli 3. Një bord qarku i printuar me shumë shtresa është prodhuar me një transformator planar të integruar në të.

Një tabelë e qarkut të printuar me shumë shtresa është bërë duke përdorur metodën e shtypjes në çift. Pse të merrni dy boshllëqe me fletë dielektrike në të dyja anët. Në pjesën e brendshme të secilës pjesë të punës, krijohet një topologji e qarkut të printuar prej bakri duke e gravuar fletën në zona që nuk mbrohen nga një maskë fotorezistente. Më pas, në secilën pjesë të punës hapen përmes vrimave dhe metalizimi i tyre kryhet me depozitim kimiko-galvanik të bakrit. Pas kësaj, pjesët e punës janë ngjitur së bashku.

Duke përdorur teknologjinë e shembullit 1, një mbështjellje primare 15 dhe një mbështjellje dytësore 14 bëhen në matricën 1 (Fig. 3 dhe Fig. 4), të cilat gjithashtu i nënshtrohen ngjitjes. Merrni një jastëk me tekstil me fije qelqi 20 (Fig. 7) të ngopur me ngjitës, në të dy anët e së cilës janë shtruar boshllëqet e një bordi qarku të printuar me shumë shtresa 21 dhe 22, si dhe mbështjelljet 14 dhe 15 Paketa shtypet në temperaturën e ngurtësimit ngjitësin. Më pas përfundon prodhimi i tabelës së qarkut të printuar shumështresor 23, për të cilin hapen vrima për të krijuar viza ndërshtresore dhe ato i nënshtrohen metalizimit kimiko-galvanik. Topologjia e qarkut të printuar prej bakri krijohet më pas në shtresat e jashtme të tabelës duke e gravuar fletën në zona që nuk mbrohen nga maska ​​fotorezistuese. Në procesin e përfundimit të prodhimit të një bordi qarku të printuar me shumë shtresa, mbështjelljet 14 dhe 15 të transformatorit planar mbrohen nga efektet e zgjidhjeve agresive nga matrica 1. Pas përfundimit të prodhimit të tabelës me shumë shtresa 23, matricat ndahen nga mbështjelljet 14 dhe 15, krijohen vrima për instalimin e bërthamës së ferritit 17. Bërthama e ferritit 17 është instaluar, një pllakë ferriti 18 është ngjitur në të. Përftohet një transformator i rrafshët 19, i integruar në një bord qarku të printuar me shumë shtresa.

Rezultati teknik

Metoda e propozuar bën të mundur prodhimin e një transformatori planar me besueshmëri të lartë operacionale, sepse lidhjet ndërshtresore të një dredha-dredha të printuar me shumë shtresa merren duke bashkuar jastëkët e kontaktit duke përdorur saldim zjarrdurues. Metoda bën të mundur prodhimin e kthesave dredha-dredha me trashësi të madhe, dhe për këtë arsye me një vlerë të madhe tërthore të kthesës dhe për rrjedhojë me një rrymë të madhe të lejueshme në kthesë.

Mungesa e kufizimeve në numrin e mbështjelljeve të dyanshme nga të cilat bëhen mbështjelljet me shumë shtresa lejon mbushjen e plotë të hapësirës së lirë të bërthamës dhe arritjen e numrit optimal të kthesave në një mbështjellje me shumë shtresa.

Metoda bën të mundur integrimin e një transformatori planar në një bord qarku të printuar me shumë shtresa gjatë prodhimit të tyre të përbashkët. Bazuar në metodën e propozuar, është e mundur të kryhet prodhimi masiv i transformatorëve planar bazuar në një bord qarku të shtypur me shumë shtresa.

Burimet e informacionit

1. Metoda e formimit të induktorëve planarë. Abstrakt i shpikjes ruse, aplikimi 93006715/07 datë 03.02.1993, botuar 20.04.1995.

2. Transformator planar i bazuar në bordet e qarkut të printuar me shumë shtresa. Komponentët dhe teknologjitë. 2003, nr 6”, fq 106-112. Prototip.

3. Elektrplimi. M.: Metalurgji, 1987, fq 572-573.

6. Teknologjia e bordit të qarkut të printuar me shumë shtresa. M.: Radio dhe komunikim, 1990, fq. 63, 74.

7. Teknologjia e bordit të qarkut të printuar me shumë shtresa. M.: Radio dhe komunikim, 1990, f.46.

8. Teknologjia e bordit të qarkut të printuar me shumë shtresa. M.: Radio dhe komunikim, 1990, f.38.

9. Montimi në sipërfaqe. M.: Shtëpia Botuese Standarde, 1991, f.28.

10. Manual i materialeve elektrike. M.: Energjia, 1974, f.253.

11. Fedulova A.A. dhe të tjera tabela të shtypura me shumë shtresa. M.: Radio Sovjetike, 1977, fq 183-193.

12. Arenkov A.B. Elemente të printuara dhe filmike pajisje radio-elektronike. L.: Energjia, 1971, f.19.

1. Një metodë për prodhimin e një transformatori planar bazuar në një tabelë qarku të printuar me shumë shtresa, duke përfshirë prodhimin e kthesave të bakrit të mbështjelljeve me jastëkë kontakti në përputhje me një model të printuar fotorezistues, mbi të cilin mbështjelljet janë të vendosura në seksione të veçanta drejtkëndore, pastaj mbështjelljet vendosen në një pako me jastëkë ngjitës të përfshirë midis mbështjellësve, shtypja kryhet në paketim në temperaturën e ngurtësimit të ngjitësit, krijohen lidhje elektrike ndërshtresore të mbështjellësve, bëhen mbështjellje primare dhe dytësore me shumë shtresa dhe ngjiten së bashku, krijohen vrima në mbështjellje në të cilat është instaluar një bërthamë ferriti, e karakterizuar në atë që kthesat e mbështjelljeve me jastëkë kontakti të brendshëm dhe të jashtëm bëhen nga depozitimi elektrolitik i bakrit në sipërfaqen e një matrice metalike galvanoplastike, e cila është e veshur paraprakisht me një maskë fotorezistente me një model pozitiv të kthesat e mbështjelljes dhe jastëkëve të kontaktit, mbështjelljet janë të rregulluara në dy rreshta, me numrin e përgjithshëm të mbështjelljeve të barabartë me numrin e shtresave të një mbështjelljeje me shumë shtresa, bakri depozitohet elektrolitikisht në zonat e boshllëkut të maskës fotorezistente në një trashësi të caktuar; Në sipërfaqen e saj krijohet mikrovrazhdësi, hiqet maska ​​e fotorezistencës dhe vendoset një copë litari ngjitëse me dritare në sipërfaqen e kthesave të bakrit në vendet e jastëkëve të kontaktit të brendshëm dhe të jashtëm, guarnicioni shtypet në kthesat në kurim. Përftohet temperatura e ngjitësit dhe mbështjelljet e shtypura të njëanshme, aplikohen në sipërfaqen e pastës së saldimit të jastëkëve të kontaktit të brendshëm dhe kryhet rikthimi i saj, më pas matrica ndahet në dy pjesë, në secilën prej të cilave ka një rresht. të mbështjelljeve të njëanshme, pas së cilës të dyja pjesët kombinohen, duke i vendosur në një qese, ndërsa ngjitja aplikohet fillimisht në sipërfaqet e guarnicioneve, mbështjelljet e njëanshme ngjiten së bashku dhe fitohen mbështjellje të shtypura të dyanshme, pas së cilës matrica ndahet nga njëra anë e paketimit, jastëkët e kontaktit të brendshëm janë bashkuar, kontaktet e salduara mbrohen me llak izolues elektrik, më pas në matricë ka mbetur vetëm një mbështjellje e dyanshme dhe pjesa tjetër ndahet nga matricë, ato vendosen në mënyrë sekuenciale në paketim në mbështjelljen që mbetet në matricë, ngjitja aplikohet fillimisht në sipërfaqen e mbështjelljeve, jastëkët e kontaktit të jashtëm vendosen në një rresht në matricë dhe lidhen në çifte me saldim, duke filluar nga e dyta dhe duke përfunduar me atë të parafundit, ndërsa jastëkët e parë dhe të fundit të kontaktit janë fillimi dhe fundi i mbështjelljes me shumë shtresa, pas së cilës jastëkët e kontaktit të jashtëm vendosen me jastëkë ngjitës dhe shtypet paketa, fitohet një mbështjellje e printuar me shumë shtresa. , mbështjelljet parësore dhe dytësore të transformatorit prodhohen kështu, ngjiten së bashku, pas së cilës matricat ndahen nga të dy anët e mbështjelljes dhe pas krijimit të vrimave në mbështjellje dhe instalimit të një bërthame ferriti, përftohet një transformator i rrafshët bazuar në bordin me shumë shtresa. .

2. Metoda sipas pretendimit 1, karakterizuar nga fakti që ngjitja e mbështjelljeve parësore dhe dytësore të transformatorit planar kryhet njëkohësisht me ngjitjen e pjesëve të zbrazëta të shtresave të tabelës së qarkut të printuar me shumë shtresa duke përdorur një copë litari të përbashkët, pastaj prodhimi i mëtejshëm i bordit të qarkut të printuar me shumë shtresa kryhet duke formuar topologjinë e qarkut të bakrit duke gdhendur dielektriken e fletës dhe duke krijuar lidhje elektrike ndërshtresore me metalizimin kimiko-galvanik, gjatë këtyre operacioneve mbështjelljet e transformatorit mbrohen nga veprimi i solucioneve agresive nga një matricë pas prodhimit të një bord qarku të printuar me shumë shtresa, matricat ndahen nga sipërfaqja e mbështjelljes, krijohen vrima në to, instalohet një bërthamë ferrit dhe fitohet një transformator planar i integruar në bordin e qarkut të printuar me shumë shtresa.

Patenta të ngjashme:

Shpikja ka të bëjë me inxhinierinë elektrike dhe radio dhe mund të përdoret në prodhimin e një transformatori planar të destinuar për pajisje portative elektrike dhe inxhinierike radio.

Zbatimi i planit transformatorë të fuqisë dhe dërrasat në një substrat duralumini në burimet moderne të ushqyerit Vyacheslav Makarov
Alexander Rushikhin

Kërkesat moderne për zvogëlimin e madhësisë dhe peshës së furnizimit me energji komutuese e detyrojnë zhvilluesin të gjejë një kompromis midis çmimit dhe dimensioneve të tij, për të arritur një ulje të peshës dhe një rritje të efikasitetit. Pothuajse gjithçka është prodhuar tashmë për miniaturizimin e furnizimeve me energji komutuese - janë bërë çipa speciale të kontrollit, çelsat masive me humbje të ulëta dhe, siç duket, dizajni është përpunuar deri në detajet më të vogla.

Në të njëjtën kohë, për transformatorët e fuqisë dhe mbytet, është e nevojshme të përdoren komponentë tradicionalë të mbështjellë me tela, të cilët, për shkak të kornizës së përdorur, rrisin masën dhe dimensionet e burimit të energjisë.

Një problem tjetër popullor është gjenerimi zakonisht i lartë i nxehtësisë së furnizimeve me energji, çelsave masive dhe tabelave të energjisë për kontrollin e disqeve të motorëve elektrikë - të gjitha ato pjesë të pajisjeve radio që ne i quajmë elektronikë të energjisë. Kësaj duhet t'i shtojmë edhe tensionet dhe potencialet më të larta të funksionimit të pajisjeve të ngjashme.

Por teknologjitë moderne të bordit të qarkut të printuar, të ekspozuara në tregun rus nga kompania e përbashkët ruso-suedeze NKAB-ERIKON dhe të zbatuara në prodhim masiv nga kompania ruse MMP IRBIS, bëjnë të mundur rritjen e besueshmërisë dhe prodhimit të pjesëve induktive të çdo fuqie. burim dhe hiqni nxehtësinë e tepërt.

Transformatorët planar të fuqisë (Fig. 1), të zhvilluar për herë të parë në fund të viteve 80, nuk u përdorën gjerësisht për shkak të teknologjisë komplekse të prodhimit, e cila mbetet komplekse edhe sot.

Oriz. 1. Transformator planar

Por përmirësim i vazhdueshëm procesi teknologjik V vitet e fundit bëri të mundur uljen e ndjeshme të çmimit të transformatorëve të fuqisë dhe mbytjeve dhe bërjen e tyre konkurruese në treg modern burimet e energjisë.

Përparësitë e tyre në krahasim me produktet klasike të telit:

• peshë e lehtë - 15 g për 100 W fuqi;
• besueshmëri veçanërisht e lartë;
• induktivitet i ulët i rrjedhjes, humbje të ulëta në frekuencën më të lartë;
• Gama e gjerë e frekuencës së funksionimit: nga 50 kHz në 1 MHz;
• Efikasiteti prej më shumë se 98% dhe ftohja e mirë e strukturës bëjnë të mundur transmetimin e fuqisë nga 10 vat në njësi kW;
• temperatura e funksionimit nga -40 në +130 °C;
• Tensionet e funksionimit midis mbështjelljeve janë më shumë se 1000 V;
• përsëritshmëri e shkëlqyer e karakteristikave për shkak të teknologjisë së prodhimit të përdorur;
• mundësia e montimit automatik;
• lartësia e transformatorit me fuqi të ulët, i pajtueshëm me komponentët SMD.
• Nëse është e nevojshme, lartësia mund të zvogëlohet duke përdorur mbështjellje poliimide (Fig. 2);
• aftësia për të rritur fuqinë e një transformatori të fuqisë duke përdorur paketat e mbështjelljeve (Fig. 3).

Oriz. 2. Mbështjelljet poliimide

Oriz. 3. Paketat e mbështjelljeve të transformatorit të fuqisë

Tani futja e transformatorëve planarë në kopje të vetme mbetet e papërshtatshme sipas gjykimeve të tyre çmimi më i lartë. Por tashmë në një grup ky çmim bëhet i zbatueshëm, dhe në prodhimin masiv është dukshëm më i ulët se çmimi i analogëve konvencionalë. Me gjithë këtë, meritat e tipareve janë të pakundërshtueshme.

Duke përdorur perspektivat e reja, MMP "IRBIS" ka zhvilluar serinë më të fundit të furnizimeve me energji SMP50...SMP150 me futjen e komponentëve magnetikë pa kornizë me veçori të mëvonshme teknike dhe energjetike (shih tabelën, Fig. 4).

Oriz. 4. Grafiku i efikasitetit kundrejt fuqisë dalëse për modulin SMPE150S (Uout = 15 V) në Uin = 48 V

Tabela. Karakteristikat teknike të moduleve të fuqisë SMP50...SMP150

Një konvertues frekuence Tensioni i kësaj serie të moduleve të fuqisë bëhet sipas një qarku me dy transformatorë të paraqitur në Fig. 5.

Oriz. 5. Konvertuesi i tensionit të frekuencës
Përparësitë e kësaj skeme janë:

Ndërrimi "i butë" i transistorëve të energjisë, mungesa e rritjeve të tensionit në to dhe, si rezultat, mundësia e përdorimit të më shumë tranzistorë të tensionit të ulët me Rdson më të vogël;

cikli i plotë i përmbysjes së magnetizimit të bërthamës së transformatorit të fuqisë (puna në kuadrantin e parë dhe të tretë të planit B-H);

gamë të gjerë të rrymave të ngarkesës së funksionimit nga pa ngarkesë në Inmax;

efikasitetin më të lartë.

Për më tepër, në qarkun e kombinuar nuk ka mbytje dalëse, roli i tij luhet nga trans-mbytja T2, e cila është e ngjashme në karakteristika me transformatorin e fuqisë përpara T1, i cili thjeshton dhe unifikon procesin e prodhimit.

Transformatorët e fuqisë T1 dhe T2 janë bërë në bërthama planare ELP22 (material N87), dredha-dredha është shumështresore qark i integruar. Përparësitë e nevojshme të komponentëve magnetikë planar janë:

• madhësi të vogla;
• induktivitet i ulët i rrjedhjes;
• përsëritshmëri e mirë e karakteristikave;
• karakteristika më të mira të humbjes së nxehtësisë.

Matjet e karakteristikave të performancës së transformatorëve planarë me mbështjellje të bëra në bazë të një bordi qarku të printuar me shumë shtresa tregojnë se rezistenca termike e këtyre pajisjeve është dukshëm më e ulët në krahasim me transformatorët e zakonshëm të fuqisë me mbështjellje teli për të njëjtin vëllim efektiv të bërthamës Ve. Kjo justifikohet nga raporti më i lartë i sipërfaqes së bërthamës me vëllimin e tij. Kështu, duke pasur një kapacitet ftohës të rritur, transformatorët planarë janë në gjendje të kontrollohen me një densitet më të lartë të fuqisë së xhiros, duke mbajtur në të njëjtën kohë rritjen e temperaturës brenda kufijve të pranueshëm.

Sipas të dhënave fillestare të ofruara nga specialistë të kompanisë MMP IRBIS, projektimi dhe prodhimi i pllakave të qarkut të printuar me shumë shtresa për transformatorët e fuqisë T1, T2 u krye nga kompania ruse NKAB-ERIKON. Kthesat e mbështjelljes primare dhe dytësore vendosen në disa shtresa të tabelës së qarkut të printuar, me një rrotullim në një shtresë. Një izolim galvanik prej 1500 V sigurohet midis mbështjelljes parësore dhe dytësore.

Për gjurmë të tilla të sheshta të bakrit, humbjet në bakër janë rrymë alternative, për shkak të efektit të lëkurës dhe efektit të afërsisë, rezulton të jetë më pak se për një tel të rrumbullakët me të njëjtën zonë të prerjes tërthore. Por, nëse është e mundur, është e nevojshme të parandaloni që kthesat e mbështjelljes të hyjnë në zonën e hendekut, ku induksioni është më i madh dhe është i orientuar pingul me rrafshin e mbështjelljes.

Nje me shume gjë pozitive Do të jetë që kur mbështjelljet janë të vendosura njëra mbi tjetrën, bashkimi magnetik përmirësohet dhe vlerat e koeficientit të bashkimit afër 100% janë të arritshme.

Kështu, përdorimi praktik i transformatorëve të rrafshët me borde të qarkut të printuar me shumë shtresa (Fig. 6) i shoqëruar me efektiv qark elektronik(Fig. 5) konfirmoi mundësinë e marrjes së densitetit më të lartë të fuqisë prej 3390 W/dm3 me dimensionet e përgjithshme të modulit të fuqisë 61O58O12.5 mm. Fushat e rekomanduara të zbatimit:

Oriz. 6. Një shembull i përdorimit të një bord qarku të printuar me shumë shtresa si një dredha-dredha e transformatorit të energjisë për modulin e energjisë SMPE150S

Oriz. 7. Transformatorët e fuqisë për qëllime të përgjithshme industriale dhe ushtarake

Oriz. 8. Transformatorët e sinjalit për sistemet e telekomunikacionit

E aplikueshme në elektronika e fuqisë për të hequr nxehtësinë, dërrasat në një nënshtresë duralumini janë një strukturë (Fig. 9) e bërë nga një substrat që heq nxehtësinë, një dielektrik dhe një shtresë petë bakri. Dizajni mund të jetë me shumë shtresa dhe të ketë via. Nënshtresa e zhytjes së nxehtësisë është bërë zakonisht prej duralumini. Është shumë më i lirë se policor ose titalan (Al + Ti2O3) dhe mund të përdoret në prodhim masiv. Përveç kësaj, ju lejon të rritni disa herë ngarkesa aktuale përçuesit e bordit të qarkut të shtypur.

Oriz. 9. Pllakë mbi një nënshtresë duralumini

Një shtresë dielektrike me trashësi 50-150 mikron siguron një tension prishjeje prej 6-14 kV dhe përçueshmëri termike prej 1,1-2,2 kW/(m2°C). Trashësia e fletës së bakrit është 35-350 mikron. Procesi i prodhimit për këto borde të qarkut të printuar është i ngjashëm me atë për FR4, por ka veçori të projektimit që lidhen me përdorimin e fletës së trashë dhe zakonisht tension të lartë në qarqet e energjisë.

Në Fig. Figura 10 tregon një shembull të ndërtimit të një njësie REA duke përdorur dielektrikën e përshkruar.

Oriz. 10. Një shembull i projektimit të një njësie EDM

Payton Planar Transformers and Chokes (2005)

Një nga detyrat kryesore gjatë zhvillimit të një transformatori është zvogëlimi i dimensioneve të tij të përgjithshme duke rritur njëkohësisht fuqinë efektive. Sot, transformatori po përjeton një lindje të dytë - teknologjia tradicionale e ndërtimit të një transformatori po zëvendësohet nga një teknologji e re planare. Parimi i ndërtimit të pajisjeve elektromagnetike duke përdorur teknologjinë e re është përdorimi i pllakave të qarkut të printuar në vend të montimit të kornizës dhe mbështjelljes së telit. Roli i dredha-dredha në teknologjinë planare luhet nga gjurmët e shtypura në tabelë. Pllakat vendosen në disa shtresa, të ndara nga materiali izolues dhe të mbyllura në një bërthamë ferriti.

Teknologji planare
Deri në mesin e viteve 1980, teknologjitë e transformatorëve planar ishin të kufizuara kryesisht në zhvillimet në industrinë ushtarake, të aviacionit dhe hapësirës. Në origjinën e aplikimit aktiv tregtar të teknologjive planare ishte Alex Estrov, i cili në 1986 publikoi disa të dhëna mbi zhvillimet e tij në fushën e transformatorëve planarë që funksionojnë në një frekuencë rezonante prej 1 MHz. Ideja pritej të ishte e suksesshme. Pak kohë më vonë, A. Estrov organizoi një kompani (sot quhet Payton Power Magnetics Ltd.), e cila nisi prodhimin masiv të transformatorëve planarë të energjisë dhe mbytjeve.
Çfarë është teknologjia planare dhe pse është e jashtëzakonshme? Le të shqyrtojmë një shembull që shpjegon parimin e ndërtimit të transformatorëve planarë (Fig. 1). Figura tregon transformatorin në formë të çmontuar. Ai përbëhet nga disa pllaka me kthesa dredha-dredha të aplikuara në to dhe pllaka izoluese që ndajnë pllakat mbështjellëse nga njëra-tjetra. Dredha-dredha e transformatorit është bërë në formën e gjurmëve në bordet e qarkut të shtypur ose seksionet e bakrit të shtypura në tabelë. Të gjitha shtresat vendosen njëra mbi tjetrën dhe mbahen nga dy pjesë të bërthamës së ferritit.
Dëshira për të zvogëluar dimensionet e përgjithshme duke rritur fuqinë është qëllimi kryesor i zhvillimit të modernes pajisjet e fuqisë. Në të njëjtën kohë, transformatorët planarë, ndryshe nga ata tradicionalë, kanë një relativisht të madhe zonë efektive ftohje dhe është më e lehtë për t'i ftohur - mund të përdorni opsione të ndryshme: radiator natyral, i detyruar, i njëanshëm dhe i dyanshëm, ftohje e lëngshme.
Një tipar tjetër pozitiv i pajisjeve planare është ndryshimi i vogël në parametrat elektrikë nga pajisja në pajisje. Një transformator me një dredha-dredha teli ka një përhapje të madhe të parametrave, pasi teli gjatë procesit të mbështjelljes shtrihet në mënyrë të pabarabartë në kornizë, gjë që nuk mund të ndikojë në parametrat e pajisjes (për shembull, induktiviteti, faktori i cilësisë). Transformatorët planarë janë montuar në bazë të pllakave të qarkut të printuar me shumë shtresa. Çdo bord është bërë duke përdorur të njëjtën metodë. Gjurmët në dërrasa janë gjithashtu të shtypura. Gdhendja e pllakave është gjithmonë i njëjti proces. Gabimet e parametrave të një transformatori planar janë qindra herë më të vogla se gabimet e një transformatori tradicional me dredha-dredha teli.
Transformatorët planarë janë idealë për sistemet e telekomunikacionit, kompjuterët, sistemet avionike të avionëve, furnizimet me energji elektrike, makinat e saldimit, sistemet e ngrohjes me induksion - d.m.th. kudo ku nevojiten transformatorë fuqie me efikasitet të lartë dhe dimensione të vogla.
Përparësitë kryesore të transformatorëve planarë:
fuqi të lartë me dimensione të vogla të përgjithshme (10 W - 20 kW);
efikasitet të lartë pajisje (97–99%);
Gama e gjerë e temperaturës së funksionimit: nga -40 në +130 ° C;
forca dielektrike e pajisjeve 4-5 kV;
induktivitet i ulët i rrjedhjes;
diapazoni i frekuencës së funksionimit të pajisjeve planare varion nga 20 kHz në 2,5 MHz;
fuqi e lartë me dimensione të vogla: transformatorët planarë zakonisht përfshijnë nga një deri në shtatë mbështjellje;
përhapja e vogël e parametrave gjatë prodhimit masiv të pajisjeve;
Shumë nivel i ulët interferenca elektromagnetike;
dimensionet dhe pesha e vogël.

Transformatorë planar Payton
Payton prodhon një gamë të gjerë transformatorësh planarë me fuqi nga 5W në 20kW. Transformatorët Payton, me përmasa të vogla (Fig. 2), janë të aftë të funksionojnë në kapacitete të larta dhe ofrojnë performancë të mirë termike. Tabela 1 ofron të dhëna për madhësinë e fuqisë, peshën dhe madhësinë e bërthamës.

Linja e produkteve Payton përfshin pajisje të vlerësuara në nivele të ndryshme të fuqisë për përdorim në pajisjet e telekomunikacionit, furnizimet me energji elektrike, konvertuesit e tensionit AC/DC dhe DC/DC, etj. Tabela 2 paraqet karakteristikat kryesore të disa llojeve të transformatorëve planarë nga Payton.
Fillimisht, zhvilluesit e Payton u fokusuan në prodhimin e transformatorëve vetëm për furnizimin me energji komutuese (SMPS), për përdorim në makinat e saldimit dhe sistemet e ngrohjes me induksion. Sidoqoftë, tani ato përdoren pothuajse kudo.
Transformatorët modernë Payton janë idealë për t'u përdorur në SMPS për makinat e saldimit. Transformatorët përshtaten në mënyrë të përkryer në strukturën e burimit, duke garantuar një jetë të gjatë shërbimi. Dihet se makinat e saldimit SMPS gjenerojnë vlera kritike të larta të rrymave dalëse. Prandaj, në shumicën e rasteve ka vetëm disa kthesa dytësore. Prandaj, transformatorët planarë janë të përshtatshëm për rryma të larta dhe mund të përdoren në pajisjet e saldimit. Përdorimi i transformatorëve planarë mund të zvogëlojë ndjeshëm madhësinë dhe peshën e pajisjes përfundimtare.

Transformatori planar gjithashtu përshtatet mirë në strukturën e furnizimit me energji elektrike për sistemet e ngrohjes me induksion. Për këto qëllime, për shembull, është prodhuar një transformator 20 kW (Fig. 3) me përmasa 180x104x20 mm.
Payton Power Magnetics ofron transformatorë me plumb për në mënyra të ndryshme montimi: opsionet si për sipërfaqe ashtu edhe për montim në një tabelë të qarkut të printuar janë të mundshme. Sipërfaqet e sheshta të bërthamave janë të përshtatshme për instalim automatik. Përveç kësaj, ka pajisje me terminale për montim në sipërfaqe.

Mbytje planare Payton
Payton prodhon një gamë të gjerë mbytëse të montuara duke përdorur teknologjinë planare. Payton mbytet, si transformatorët, kur madhësive të vogla ofrojnë fuqi të konsiderueshme. Aspiratat prodhohen duke përdorur teknologjinë kryesore të para-magnetizimit. Edhe pse këtë teknologjiështë i njohur për një kohë të gjatë, nuk është përdorur gjerësisht për shkak të kostos së lartë të speciale materiale magnetike, përdoret tradicionalisht për prodhimin e bërthamave, pamundësia e pajisjeve për të funksionuar frekuencave të larta dhe degradimi i performancës si rezultat i demagnetizimit të bërthamës. Inxhinierët e Payton ishin në gjendje t'i eliminonin këto mangësi duke përdorur bërthama të bëra nga materiale ferromagnetike - një zëvendësim i lirë dhe efektiv për bërthamat e bëra nga magnet të veçantë.
Teknologjia e para-magnetizimit të bërthamave ju lejon të dyfishoni vlerën e induktivitetit të induktorit pa ndryshuar rrymën, ose dyfishoni vlerën aktuale me një induktivitet konstant. Teknologji e re prodhimi i mbytjeve bën të mundur reduktimin e humbjeve të energjisë me 4 herë dhe zvogëlimin e zonës së kontaktit me 30-40% (Fig. 4).
Testimi i mbytjeve për përkeqësimin e vetive magnetike ka treguar se në frekuencat e funksionimit deri në 1 MHz, përkeqësimi i vetive magnetike të bërthamave nuk ndodh edhe kur forca e fushës është 10 herë më e lartë se vlera normale e funksionimit.

Mbytje hibride Payton
Për më tepër, Payton po zhvillon në mënyrë aktive teknologji për ndërtimin e mbytjeve hibride planare që janë të afta të funksionojnë në frekuenca të larta rezonante. Këto pajisje janë ndërtuar mbi bazën e një bërthame të rrafshët ferromagnetike me "6 gjunjë" të kombinuar me një dredha-dredha me shumë bërthama. Ky kombinim bën të mundur arritjen e një faktori të cilësisë së lartë në frekuenca të larta. Për shembull, vlera e faktorit të cilësisë së një mbytjeje me një induktivitet prej 40 μH në një rrymë prej 3A dhe një frekuencë funksionimi prej 1 MHz është 500!

Filtrat e mbytjes Payton
Payton gjithashtu prodhon mbytje planare, i projektuar posaçërisht për të reduktuar ndërhyrjen e modalitetit të zakonshëm. Raporti midis induktivitetit të rrjedhjes dhe vetë-induktivitetit të pajisjes është reduktuar në 0,005%. Falë vlerë të lartë Kapaciteti i natyrshëm, mbytjet planare të modalitetit të zakonshëm mund të përfshijnë kondensatorë hyrës dhe dalës. Prandaj, ky lloj mbytëse mund të përdoret si një filtër i modalitetit të zakonshëm. Sot po zhvillohen tashmë filtra mbytës planar, të cilët do të funksionojnë në rryma deri në 200A.

konkluzioni
Falë stabilitetit të karakteristikave teknike, efikasitetit të lartë dhe metodë efektive ftohja e komponentëve elektromagnetikë planar të Payton, përdorimi i tyre është një zgjidhje tërheqëse për prodhuesit e furnizimit me energji elektrike. Tendenca drejt prodhimit më të lirë të pllakave të qarkut të printuar me shumë shtresa i bën transformatorët planarë gjithnjë e më të disponueshëm për një shumëllojshmëri të gjerë aplikimesh. Mund të supozohet se në të ardhmen e afërt, pajisjet planare do të zëvendësojnë plotësisht transformatorët tradicionalë me tela.

Transformatorët planarë u zhvilluan për herë të parë në fund të viteve '80, por për shkak të teknologjisë komplekse të prodhimit ata nuk u përdorën gjerësisht. Teknologjia moderne për prodhimin e transformatorëve planarë nuk mund të quhet as e thjeshtë, megjithatë, falë përmirësimit të vazhdueshëm të procesit teknologjik, kostoja e transformatorëve planarë është ulur dhe kjo i ka lejuar ata të konkurrojnë në tregun e furnizimit me energji elektrike.

Transformatorët planarë janë një alternativë e shkëlqyer transformatorë konvencionalë kur ka nevojë për komponentë magnetikë të përmasave të vogla.

Transformatorët e rrafshët mund të përdoren si komponentë të montuar në mur, si pllaka qarku të printuar me një shtresë ose si një tabelë e vogël me shumë shtresa.

Përparësitë e komponentëve magnetikë planar

Përparësitë kryesore mund të përshkruhen si më poshtë:

Figura 1. Llojet e transformatorëve planarë

Karakteristikat e teknologjisë

Teknologjia e prodhimit planar siguron që në procesin e prodhimit të komponentëve induktivë, mbështjelljet janë gjurmë në një tabelë të qarkut të printuar ose seksione bakri që shtypen dhe ndahen nga shtresa të materialit izolues. Mbështjelljet mund të ndërtohen gjithashtu nga bordet e qarkut të printuar me shumë shtresa.

Në çdo rast, mbështjelljet vendosen midis bërthamave të vogla të ferritit. Komponentët planarë të sipërm janë më të afërt me komponentët induktivë konvencionalë dhe mund të përdoren në vend të pjesëve konvencionale në PCB me një ose shumë shtresa.

Për të zvogëluar lartësinë e një komponenti të sipërm, është e nevojshme të vendosni bërthamën në prerjen e tabelës së qarkut të printuar në mënyrë që dredha-dredha të shtrihet në sipërfaqen e tabelës.

Një hap përpara tregon llojin hibrid, në të cilin është ndërtuar një pjesë e mbështjelljes motherboard, dhe pjesa tjetër janë në një tabelë me shumë shtresa që lidhet me pllakën amë.

Në të njëjtën kohë, pllaka amë duhet të ketë vrima për bërthamën e ferritit.

Lloji i fundit i komponentit planar ka mbështjelljen plotësisht të integruar në PCB me shumë shtresa.

Figura 2. Transformatorët planarë në një bord qarku të printuar

Dallimet midis transformatorëve planarë dhe transformatorëve tradicionalë të spirales

1. Transformatorët planarë kanë një zonë relativisht të madhe ftohëse efektive dhe janë shumë më të lehtë për t'u ftohur. Për ta bërë këtë, mund të përdorni ftohje natyrale, të detyruar, të lëngshme, një radiator të njëanshëm ose të dyanshëm.
2. Ndryshime të vogla në parametrat elektrikë nga pajisja në pajisje.
3. Gabimet e parametrave të një transformatori planar janë qindra herë më të vogla se gabimet e një transformatori tradicional.

Ku përdoren transformatorët planar?

Transformatorët planarë kanë gjetur aplikimin e tyre në sistemet e telekomunikacionit, aviacionit sistemet në bord, kompjuterë, furnizime me energji elektrike, makina saldimi dhe sisteme ngrohjeje me induksion. Në përgjithësi, transformatorët planarë mund të përdoren kudo ku ka nevojë për transformatorë fuqie që kanë efikasitet të lartë dhe në të njëjtën kohë kanë përmasa të vogla.

Reduktimi i vazhdueshëm i madhësisë së produkteve elektronike, veçanërisht pajisjeve mobile, çon në faktin se zhvilluesit janë të detyruar të përdorin komponentë me dimensione minimale. Për komponentët gjysmëpërçues, si dhe ata pasivë si rezistorët dhe kondensatorët, zgjedhja është mjaft e madhe dhe e larmishme. Ne do të shqyrtojmë një zëvendësim të vogël për një element tjetër pasiv - transformatorë dhe mbytje. Në shumicën e rasteve, projektuesit përdorin transformatorë standardë dhe induktorë me tela. Ne do të shqyrtojmë avantazhet e transformatorëve planarë (PT) të bazuara në bordet e qarkut të printuar me shumë shtresa. Kostoja e bordeve të qarkut të printuar me shumë shtresa po zvogëlohet vazhdimisht, kështu që transformatorët planarë do të jenë një zëvendësim i mirë për ato konvencionale.

Transformatorët planarë janë një alternativë tërheqëse ndaj transformatorëve konvencionalë kur kërkohen komponentë të vegjël magnetikë. Me teknologjinë planare për prodhimin e komponentëve induktivë, roli i mbështjelljes mund të kryhet nga gjurmët në një tabelë të qarkut të printuar ose seksione bakri të depozituara me printim dhe të ndara nga shtresa të materialit izolues, dhe përveç kësaj, mbështjelljet mund të ndërtohen nga shumë shtresa. bordet e qarkut të printuar. Këto mbështjellje vendosen midis bërthamave të vogla të ferritit. Në bazë të dizajnit të tyre, komponentët planarë ndahen në disa lloje. Gjëja më e afërt me komponentët konvencionalë induktivë janë komponentët planarë të montuar në mur, të cilët mund të përdoren në vend të pjesëve konvencionale në PCB-të me një dhe me shumë shtresa. Lartësia e komponentit të sipërm mund të reduktohet duke zhytur bërthamën në prerjen e tabelës së qarkut të printuar në mënyrë që mbështjellja të shtrihet në sipërfaqen e tabelës. Një hap përpara është tipi hibrid, ku disa nga mbështjelljet janë të integruara në pllakën amë dhe disa janë në një PCB të veçantë me shumë shtresa që është i lidhur me motherboard. Pllaka amë duhet të ketë vrima për bërthamën e ferritit. Së fundi, me llojin e fundit të komponentëve planar, dredha-dredha është integruar plotësisht në PCB me shumë shtresa.

Ashtu si me komponentët e zakonshëm të mbështjellë me tela, gjysmat e bërthamës mund të bashkohen me ngjitje ose me shtrëngim, në varësi të aftësive dhe preferencave të prodhuesit. FERROXCUBE ofron një gamë të gjerë bërthamash planare në formë W për aplikime të ndryshme.

Përparësitë e teknologjisë planare

Teknologjia planare për prodhimin e komponentëve magnetikë ka një numër avantazhesh në krahasim me mbështjelljen konvencionale të telit. Së pari avantazh i dukshëmështë një lartësi shumë e ulët, gjë që i bën komponentët planarë premtues për përdorim në pajisjet e montimit në raft dhe në pajisjet portative me densitet të lartë instalimi.

Komponentët magnetikë planar janë të përshtatshëm për zhvillimin e konvertuesve të fuqisë komutuese me efikasitet të lartë. Humbjet e ulëta të bakrit në rrymë alternative dhe koeficienti i lartë i bashkimit ofrojnë më shumë transformim efektiv. Për shkak të induktivitetit të ulët të rrjedhjes, rritjet dhe luhatjet e tensionit, të cilat janë shkaku i dështimit të komponentëve MOS dhe një burim shtesë i ndërhyrjes, zvogëlohen.

Teknologjia planare është e thjeshtë dhe e besueshme në prodhim. Tabelat 1–3 përshkruajnë avantazhet dhe kufizimet e kësaj teknologjie.

Tabela 1. Përfitimet e zhvillimit

Tabela 2. Përfitimet e prodhimit

Tabela 3. Kufizimet

(1) Kostoja e PCB-ve me shumë shtresa po zvogëlohet. Kostot totale: nuk nevojitet kornizë, madhësi më të vogël bërthamë.

Komponentët e integruar kundrejt plug-in

Komponentët planarë të integruar përdoren në aplikacione ku kompleksiteti i qarqeve përreth kërkon përdorimin e një PCB me shumë shtresa. Aplikacionet tipike janë konvertuesit me fuqi të ulët dhe pajisjet e përpunimit të sinjalit. Ata kryesisht përdorin një kombinim të një bërthame në formë W dhe një pllake të vogël. Kërkesat kryesore të projektimit këtu janë lartësia e ulët dhe karakteristikat e mira me frekuencë të lartë.

• Komponentët e bashkangjitur përdoren ndryshe. Aplikacionet tipike janë konvertuesit me fuqi të lartë; ata kryesisht përdorin një kombinim të dy bërthamave të mëdha në formë W. Kërkesat kryesore të projektimit këtu janë performanca termike. Dizajni i mbështjelljes varet, në veçanti, nga madhësia e rrymës.

Zhytja e komponentëve të bashkangjitur në tabelë ju lejon të zvogëloni lartësinë e montimit pa ndryshuar vendndodhjen e përbërësve.

Komponentët hibridë zvogëlojnë numrin e mbështjelljeve të sipërme përmes gjurmëve në tabelën e qarkut të printuar, dhe në versionin e integruar nuk ka fare mbështjellje të sipërme. Kombinimet e këtyre dy llojeve janë gjithashtu të mundshme. Për shembull, një konvertues i fuqisë mund të ketë një mbështjellje primare të transformatorit dhe një induktor mbrojtës i mbitensionit, i integruar në motherboard, dhe mbështjellja dytësore dhe induktori i daljes janë në pllaka të veçanta të qarkut të printuar (Fig. 3).

Lidhja kundrejt shtrëngimit

Zgjedhja midis lidhjes dhe shtrëngimit varet kryesisht nga aftësitë dhe preferencat e prodhuesit, por ka edhe kërkesa aplikim specifik, të cilat mund të përcaktojnë në një mënyrë ose në një tjetër si më të dëshirueshme.

Aplikimi i parë i transformatorëve planar ishte konvertimi i fuqisë. Prandaj, u përdorën ferrite të fuqishme me frekuencë të mesme dhe të lartë. Induktiviteti i mbytjes së filtrit të linjës mund të rritet duke zëvendësuar ferritin e fuqishëm me një material me përshkueshmëri të lartë magnetike. Në transmetimin e sinjalit me puls, një transformator me brez të gjerë i vendosur midis IC gjeneratorit pulsues dhe kabllit siguron shkëputjen dhe përputhjen e rezistencës. Në rastin e një ndërfaqe S- ose T, duhet të jetë gjithashtu ferrit me përshkueshmëri të lartë magnetike. 3E6 bërthama ferrite me përshkueshmëri të lartë janë shtuar në gamën e produkteve FERROXCUBE. Një listë e aplikacioneve ku përdorimi i teknologjisë planare mund të sjellë përfitime është dhënë më poshtë.

Konvertimi i fuqisë

• Komponentët
  • Transformatorët e fuqisë, mbytjet e daljes ose rezonante, mbytjet e filtrit të linjës.
• Ndreqës (furnizimi me energji elektrike)
  • Ndërrimi i furnizimit me energji elektrike.
  • Karikuesit (telefonat celularë, kompjuterët laptop).
  • Pajisjet e kontrollit dhe matjes.
• Konvertuesit DC/DC
  • Modulet e konvertimit të energjisë.
  • Ndërprerësit e rrjetit.
  • Telefonat celularë (burimi kryesor i energjisë).
  • Kompjuterët laptop (burimi kryesor i energjisë).
  • Automjetet elektrike (konvertuesi i tensionit tërheqës në tension 12 V).
• Konvertuesit AC (furnizimi me energji elektrike)
  • Konvertuesit kompakt për llambat fluoreshente.
  • Ngrohje me induksion, saldim.
• Invertorët (furnizimet e baterisë)
  • Telefonat celularë (drita e prapme LCD).
  • Kompjuterët laptop (drita e prapme LCD).
  • Fenerët e automobilave për shkarkimin e gazit (çakëll).
  • Xhami i pasëm me ngrohje të makinës (konverter përforcues).

Transmetimi i pulsit

• Komponentët
  • Transformatorët me brez të gjerë.
  • S 0 -ndërfaqet (linja telefonike e abonentit).
  • Ndërfaqet U (linja e pajtimtarëve ISDN).
  • Ndërfaqet T1/T2 (shtylla kurrizore midis ndërprerësve të rrjetit).
  • Ndërfaqet ADSL.
  • Ndërfaqet HDSL.

Tabela 4. Karakteristikat e materialit

Tabela 5. Bërthama për lidhje (pa prerje)

Tabela 6. Materialet e bërthamës së lidhjes

(*) - gjysmë bërthama për përdorim në kombinim me bërthamën në formë W pa boshllëk ose pllakë.

(**) - gjysma e bërthamave me përshkueshmëri të lartë magnetike.

E160 – E - gjysmë bërthama me hendek simetrik. A L = 160 nH (e matur në kombinim me gjysmë bërthama me boshllëk simetrik).

A25 - E - gjysmë bërthama me hendek asimetrik. A L = 25 nH (e matur në kombinim me gjysmë bërthama pa boshllëk).

A25 - P - gjysmë bërthama me hendek asimetrik. A L = 25 nH (matur në kombinim me pllakën).

1100/1300 - gjysmë bërthama pa boshllëk. AL = 1100/1300 nH (e matur në kombinim me gjysmë bërthama pa boshllëk/pllakë).

Vlera AL (nH) u mat në B≤0.1 mT, f≤10 kHz, T = 25 °C.

Toleranca A L:

Tabela 7. Varësia e karakteristikave nga fuqia (bërthama për lidhje)

Tabela 8. Bërthama me lidhje kapëse

Gama e produkteve

FERROXCUBE ofron një gamë të gjerë bërthamash planare në formë W në diapazonin e madhësisë 14–64 mm. NË versioni bazë për lidhjen, prerja tërthore është gjithmonë uniforme, gjë që lejon përdorimin optimal të vëllimit të ferritit. Për çdo madhësi ekziston një bërthamë në formë W (e caktuar me shkronjën E) dhe një pllakë përkatëse (e caktuar me shkronjat PLT). Kompleti mund të përbëhet nga një bërthamë në formë W dhe një pllakë ose dy bërthama në formë W. Në rastin e fundit, lartësia e dritares dredha-dredha dyfishohet. Për madhësitë më të vogla, ekziston gjithashtu një grup bërthamash dhe pllake në formë W në versionin me një lidhje kapëse. Ai përdor një bërthamë me prerje në formë W (e caktuar E/R) dhe një pllakë me brazdë (e caktuar PLT/S). Kapëse (e caktuar CLM) fiksohet në gropat e bërthamës dhe siguron një lidhje të fortë duke shtypur pllakën në dy pika. Brazda parandalon lëvizjen e pllakës, edhe nën goditje ose dridhje të forta, dhe gjithashtu siguron shtrirjen. Për një kombinim të dy bërthamave në formë W, nuk sigurohet një lidhje kapëse.

Tabela 9. Materialet e bërthamës së lidhjes me kapëse

(1) - gjysmë bërthama për përdorim në kombinim me një pjatë.

A63 - P - gjysmë bërthama me hendek asimetrik. A L = 63 nH (matur në kombinim me pllakën).

1280 - gjysmë bërthama pa boshllëk.

A L = 1280 nH (matur në kombinim me pllakën).

Një vlerë L (nH) u mat në B≤0.1 mT, f≤10 kHz, T = 25 °C.

Toleranca A L:

Tabela 10. Varësia e karakteristikave nga fuqia (bërthama me lidhje kapëse)

Bërthamat e bëra nga ferrite të fuqishme 3F3 ( frekuenca e funksionimit deri në 500 kHz) dhe 3F4 (500 kHz - 3 MHz) janë të disponueshme në të gjitha madhësitë. Bërthamat madhësia më e madhe janë bërë gjithashtu nga ferrit 3C85 (frekuenca e funksionimit deri në 200 kHz), pasi bërthamat e mëdha shpesh përdoren në pajisjet e fuqishme me frekuencë të ulët. Disponohen gjithashtu përmasa më të vogla të bërthamës, të prodhuara nga ferrit 3E6 me përshkueshmëri të lartë (μ i = 12000), për përdorim në mbytjet e filtrave të linjës dhe transformatorët me brez të gjerë.

Paketa

Filmi plastik përdoret si paketim standard për bërthamat dhe pllakat planare në formë W.

Tabela 11. Paketimi

Tabela 12. Kuti me bërthama

Tabela 13. Kuti me kapëse

Tabela 14. Paketimi me shirit

Për bërthamat E14/3.5/5 dhe E18/4/10, u zhvillua një paketim prototip shirit për përdorim me pajisjet e montimit automatik për komponentët SMD. Metoda e paketimit është në përputhje me IEC-286 Pjesa 3. Pllakat paketohen në të njëjtën mënyrë si bërthamat përkatëse W.

Zhvillimi

Për të përfituar sa më shumë nga përfitimet e teknologjisë planare, është e nevojshme të ndiqni një koncept të ndryshëm dizajni sesa mbështjellja e telit. Më poshtë janë një sërë konsideratash për t'ju udhëhequr në këtë drejtim.

Zgjedhja thelbësore

• Induksioni magnetik

Performanca e përmirësuar termike lejon dyfishin e humbjes së fuqisë së një modeli konvencional për të njëjtën sasi të fushës magnetike, kështu që vlera optimale e densitetit të fluksit do të jetë më e lartë se normalja.

• Boshllëk ajri

Boshllëqet e mëdha janë të padëshirueshme në dizajnet planare, sepse ato krijojnë fluks rrjedhjeje. Fluksi i skajit varet nga raporti i lartësisë së dritares së mbështjelljes me gjerësinë e hendekut të ajrit, e cila është më e vogël për bërthamat e sheshta. Nëse lartësia e dritares është vetëm disa herë më e madhe se gjerësia e hendekut, dhe gjerësia është disa herë më e madhe se gjerësia e pjesës qendrore të bërthamës, atëherë do të lindë një rrjedhë e konsiderueshme midis pjesës së sipërme dhe të poshtme të bërthamës. . Vlerat e mëdha të skajeve dhe flukseve kryqëzuese çojnë në humbje të mëdha të rrymës vorbull në dredha-dredha.

Dizajni i dredha-dredha

• Rezistenca në DC

Gjurmët e bakrit më të përdorura janë me trashësi 35, 70, 100 dhe 200 mikron. Nëse zona e seksionit kryq të gjurmës nuk është e mjaftueshme për të marrë një rezistencë të pranueshme DC, gjurmët mund të lidhen paralelisht për të gjitha ose një pjesë të kthesave.

• Rezistenca AC

Humbjet e bakrit AC për shkak të efekteve të lëkurës dhe afërsisë janë më pak për gjurmët e sheshta të bakrit sesa për telat e rrumbullakëta të së njëjtës zonë të prerjes tërthore. Rrymat vorbull të shkaktuara në afërsi të hendekut të ajrit mund të reduktohen duke hequr disa kthesa në pikën ku induksioni është maksimal dhe i drejtuar pingul me rrafshin e mbështjelljes. Kombinimi W-core/pllakë ka pak më pak fluks rrjedhjeje sesa kombinimi me dy bërthama W për shkak të vendndodhjes së hendekut të ajrit.

• Induktiviteti i rrjedhjes

Kur mbështjelljet janë të vendosura njëra mbi tjetrën, bashkimi magnetik është shumë i fortë dhe vlerat e koeficientit të bashkimit afër 100% janë të arritshme (Fig. 13, a).

Dizajni i mëparshëm çon në një kapacitet më të lartë të ndërthurjes. Kjo kapacitet mund të reduktohet duke vendosur gjurmët e mbështjelljeve ngjitur në hapësira ndërmjet njëra-tjetrës (Fig. 13, b).

Për më tepër, përsëritshmëria e vlerës së kapacitetit lejon që ajo të kompensohet në pjesën tjetër të qarkut, si dhe të përdoret në strukturat rezonante. Në rastin e fundit, mund të krijoni me qëllim një kapacitet të madh duke vendosur gjurmët e mbështjelljeve ngjitur përballë njëra-tjetrës (Fig. 13, c).

Prodhimi

Kuvendi

Kur përdorni kapëse, fillimisht duhet të fiksoni kapësin në skutat e bërthamës dhe më pas ta rreshtoni pllakën anash.

Për komponentët e integruar, montimi kombinohet me instalimin.

Instalimi

Kur përdorni komponentë të jashtëm, mund të përdorni pllaka me vrima ose montim SMD. Dallime të rëndësishme nga proces normal i padisponueshem

Sipërfaqja e sheshtë e bërthamës është e përshtatshme për instalim automatik.

Për komponentët e integruar, instalimi bëhet më së miri në dy faza:

1. Ngjiteni gjysmën e bërthamës në tabelën e qarkut të printuar. Për ta bërë këtë, mund të përdorni të njëjtin ngjitës si për montimin e komponentëve SMD, dhe ky hap kombinohet logjikisht me montimin e komponentëve SMD në këtë anë të PCB-së.
2. Ngjiteni gjysmën e dytë të bërthamës me të parën. Të njëjtat komente që janë bërë në lidhje me montimin e komponentëve të bashkëngjitjes vlejnë këtu.

Saldim

Zbatohet vetëm për transformatorët e montuar.

Në rastin e saldimit me rrjedhje, metoda e preferuar e ngrohjes është konvekcioni i nxehtë dhe jo rrezatimi infra të kuq, pasi metoda e parë siguron barazimin e temperaturës së sipërfaqeve që bashkohen. Kur nxehet me rrezatim infra të kuqe duke përdorur materiale standarde, përçueshmëria e mirë termike e komponentit planar mund të shkaktojë që temperatura e pastës së saldimit të jetë shumë e ulët, dhe nëse fuqia e rrezatimit rritet, mund të shkaktojë që temperatura e pastës së saldimit të jetë shumë e ulët. temperaturë të lartë bordi i qarkut të printuar. Nëse përdoret ngrohja me rreze infra të kuqe, rekomandohet të zgjidhni një paste saldimi dhe/ose material PCB të ndryshëm.

Përcaktimi i madhësive standarde

Të gjithë numrat e dhënë i referohen gjysmave kryesore. Është e nevojshme të porositni dy gjysma kryesore në kombinimin e duhur. Ekzistojnë katër lloje të gjysmave të bërthamës, nga të cilat bëhen grupe prej tre llojesh:

• dy bërthama në formë W (E+E);
• Bërthama dhe pllaka në formë W (E+PLT);
• Bërthama në formë W me dhëmbëza dhe pllakë me brazdë (E/R + PLT/S).

Seti i fundit përfshin gjithashtu një kapëse (CLM).

Artikulli tjetër do të ofrojë një metodë për llogaritjen e transformatorëve planar të fuqisë për furnizimin me energji elektrike.