Transformer satah Payton dan tercekik (2005)
Salah satu tugas utama apabila membangunkan pengubah adalah untuk mengurangkan dimensi keseluruhannya sambil meningkatkan kuasa berkesan secara serentak. Hari ini, pengubah mengalami kelahiran kedua - teknologi tradisional membina pengubah digantikan dengan teknologi satah baharu. Prinsip membina peranti elektromagnet menggunakan teknologi baru adalah menggunakan papan litar bercetak bukannya pemasangan bingkai dan pembalut wayar. Peranan penggulungan dalam teknologi planar dimainkan oleh trek yang dicetak pada papan. Papan diletakkan dalam beberapa lapisan, dipisahkan oleh bahan penebat, dan disertakan dalam teras ferit.
Teknologi planar
Sehingga pertengahan 1980-an, teknologi pengubah satah dihadkan terutamanya kepada perkembangan dalam industri ketenteraan, penerbangan dan angkasa lepas. Pada asal-usul aplikasi komersial aktif teknologi planar ialah Alex Estrov, yang pada tahun 1986 menerbitkan beberapa data mengenai perkembangannya dalam bidang transformer planar yang beroperasi pada frekuensi resonans 1 MHz. Idea tersebut dijangka akan berjaya. Beberapa ketika kemudian, A. Estrov menganjurkan sebuah syarikat (hari ini ia dipanggil Payton Power Magnetics Ltd.), yang melancarkan pengeluaran besar-besaran transformer planar kuasa dan tercekik.
Apakah teknologi planar dan mengapa ia luar biasa? Mari kita pertimbangkan contoh yang menerangkan prinsip membina transformer satah (Rajah 1). Rajah menunjukkan pengubah dibuka. Ia terdiri daripada beberapa plat dengan lilitan penggulungan yang digunakan padanya dan plat penebat yang memisahkan plat penggulungan antara satu sama lain. Penggulungan pengubah dibuat dalam bentuk trek pada papan litar bercetak atau bahagian tembaga yang dicetak pada papan. Semua lapisan diletakkan di atas satu sama lain dan dipegang oleh dua keping teras ferit.
Keinginan untuk mengurangkan dimensi keseluruhan sambil meningkatkan kuasa adalah matlamat utama pembangunan moden peranti kuasa. Pada masa yang sama, transformer planar, tidak seperti yang tradisional, mempunyai kawasan penyejukan berkesan yang agak besar dan lebih mudah disejukkan - pelbagai pilihan boleh digunakan: radiator semula jadi, paksa, satu sisi dan dua sisi, penyejukan cecair.
Satu lagi ciri positif peranti planar ialah penyebaran kecil parameter elektrik dari peranti ke peranti. Pengubah dengan penggulungan wayar mempunyai penyebaran parameter yang besar, kerana wayar semasa proses penggulungan terletak tidak sekata pada bingkai, yang tidak boleh tetapi menjejaskan parameter peranti (contohnya, induktansi, faktor kualiti). Transformer planar dipasang berdasarkan papan litar bercetak berbilang lapisan. Setiap papan dibuat menggunakan kaedah yang sama. Jejak pada papan juga dicetak. Papan goresan sentiasa proses yang sama. Kesilapan parameter pengubah planar adalah ratusan kali lebih kecil daripada kesilapan pengubah tradisional dengan penggulungan wayar.
Transformer planar sesuai untuk sistem telekomunikasi, komputer, sistem avionik pesawat, bekalan kuasa, mesin kimpalan, sistem pemanasan aruhan - i.e. di mana sahaja pengubah kuasa dengan kecekapan tinggi dan dimensi kecil diperlukan.
Kelebihan utama transformer planar:
kuasa tinggi dengan dimensi keseluruhan kecil (10 W - 20 kW);
kecekapan tinggi peranti (97–99%);
julat suhu operasi yang luas: dari -40 hingga +130°C;
kekuatan dielektrik peranti 4-5 kV;
kearuhan kebocoran rendah;
julat frekuensi operasi peranti planar berjulat dari 20 kHz hingga 2.5 MHz;
kuasa tinggi dengan dimensi kecil: transformer planar biasanya termasuk dari satu hingga tujuh belitan;
penyebaran kecil parameter semasa pengeluaran besar-besaran peranti;
tahap gangguan elektromagnet yang sangat rendah;
dimensi dan berat yang kecil.
Transformer satah Payton
Payton menghasilkan pelbagai jenis transformer planar dengan kuasa dari 5W hingga 20kW. Transformer Payton, bersaiz kecil (Rajah 2), mampu beroperasi pada kuasa tinggi dan memberikan ciri terma yang baik. Jadual 1 menyediakan data tentang saiz kuasa, berat dan saiz teras.
Barisan produk Payton termasuk peranti yang dinilai pada pelbagai tahap kuasa untuk digunakan dalam peralatan telekomunikasi, bekalan kuasa, penukar voltan AC/DC dan DC/DC, dsb. Jadual 2 membentangkan ciri-ciri utama beberapa jenis transformer satah daripada Payton.
Pada mulanya, pemaju Payton memberi tumpuan kepada pengeluaran transformer hanya untuk sumber nadi bekalan kuasa (SMPS), untuk digunakan dalam mesin kimpalan dan sistem pemanasan aruhan. Walau bagaimanapun, kini ia digunakan hampir di mana-mana.
Transformer Payton moden sesuai untuk digunakan dalam SMPS untuk mesin kimpalan. Transformer sesuai dengan sempurna ke dalam struktur sumber, menjamin hayat perkhidmatan yang panjang. Adalah diketahui bahawa mesin kimpalan SMPS menjana nilai arus keluaran yang sangat tinggi. Oleh itu, dalam kebanyakan kes terdapat hanya beberapa pusingan sekunder. Oleh itu, transformer planar sesuai untuk arus tinggi dan boleh digunakan dalam peralatan kimpalan. Penggunaan transformer planar boleh mengurangkan saiz dan berat peranti akhir dengan ketara.
Transformer planar juga sesuai dengan struktur bekalan kuasa untuk sistem pemanasan aruhan. Untuk tujuan ini, sebagai contoh, pengubah 20 kW telah dihasilkan (Rajah 3) dengan dimensi 180x104x20mm.
Payton Power Magnetics menawarkan transformer berplumbum untuk dalam pelbagai cara pemasangan: pilihan untuk kedua-dua permukaan dan melalui pemasangan pada papan litar bercetak adalah mungkin. Permukaan rata teras sesuai untuk pemasangan automatik. Di samping itu, terdapat peranti dengan terminal untuk pemasangan permukaan.
Payton planar tersedak
Payton menghasilkan pelbagai jenis pencekik yang dipasang menggunakan teknologi planar. Payton tercekik, seperti transformer, memberikan kuasa yang ketara walaupun saiznya kecil. Tercekik dihasilkan menggunakan teknologi pra-magnetisasi teras. Walaupun teknologi ini telah diketahui sejak sekian lama, ia tidak digunakan secara meluas kerana kos yang tinggi bahan magnet khas yang digunakan secara tradisional untuk pembuatan teras, ketidakupayaan peranti untuk beroperasi pada frekuensi tinggi dan kemerosotan prestasi akibat penyahmagnetan teras. Jurutera Payton dapat menghapuskan kelemahan ini dengan menggunakan teras yang diperbuat daripada bahan feromagnetik - penggantian yang murah dan berkesan untuk teras yang diperbuat daripada magnet khas.
Teknologi pra-magnetisasi teras membolehkan anda menggandakan nilai induktansi induktor tanpa mengubah arus, atau menggandakan nilai semasa dengan kearuhan malar. Teknologi baharu untuk menghasilkan pencekik memungkinkan untuk mengurangkan kehilangan kuasa sebanyak 4 kali dan mengurangkan kawasan sentuhan sebanyak 30–40% (Rajah 4).
Ujian tercekik untuk kemerosotan sifat magnetik telah menunjukkan bahawa pada frekuensi operasi sehingga 1 MHz, kemerosotan sifat magnet teras tidak berlaku walaupun kekuatan medan adalah 10 kali lebih tinggi daripada nilai operasi biasa.
Payton hibrid tercekik
Selain itu, Payton sedang giat membangunkan teknologi untuk membina pencekik planar hibrid yang mampu beroperasi pada frekuensi resonans tinggi. Peranti ini dibina berdasarkan teras ferromagnetik satah "6-lutut" yang digabungkan dengan penggulungan berbilang teras. Gabungan ini membolehkan anda mencapai kadar tinggi faktor kualiti pada frekuensi tinggi. Sebagai contoh, nilai faktor kualiti pencekik dengan kearuhan 40 μH pada arus 3A dan frekuensi operasi 1 MHz ialah 500!
Penapis tercekik Payton
Payton juga membuat pencekik satah yang direka khusus untuk melemahkan gangguan mod biasa. Nisbah antara kearuhan kebocoran dan kearuhan kendiri peranti dikurangkan kepada 0.005%. Disebabkan kemuatan diri yang tinggi, pencekik mod biasa planar boleh termasuk kapasitor input dan output. Oleh itu, pencekik jenis ini boleh digunakan sebagai penapis mod biasa. Penapis pencekik planar sedang dibangunkan hari ini, yang akan beroperasi pada arus sehingga 200A.
Kesimpulan
Kestabilan, kecekapan tinggi dan kaedah penyejukan yang cekap bagi komponen elektromagnet planar Payton menjadikannya penyelesaian yang menarik untuk pengeluar bekalan kuasa. Trend ke arah pengeluaran papan litar bercetak berbilang lapisan yang lebih murah menjadikan pengubah satah semakin tersedia untuk pelbagai jenis aplikasi. Ia boleh diandaikan bahawa dalam masa terdekat, peranti planar akan menggantikan sepenuhnya transformer luka dawai tradisional.
Artikel sebelum ini membincangkan kelebihan menggunakan transformer satah dalam saiz kecil dan peranti mudah alih Oh. Ciri-ciri teras ferit yang digunakan untuk mereka bentuk transformer satah juga diberikan. Penerbitan ini mencadangkan kaedah untuk mengira pengubah satah untuk penukar nadi hadapan dan belakang.
pengenalan
Transformer planar boleh dihasilkan sebagai komponen drop-in, sebagai pemasangan PCB satu lapisan atau PCB berbilang lapisan kecil, atau disepadukan ke dalam PCB bekalan kuasa berbilang lapisan.
Kelebihan penting komponen magnet planar ialah:
- dimensi yang sangat kecil; ciri suhu yang sangat baik; kearuhan kebocoran yang rendah; kebolehulangan sifat yang sangat baik.
Pengukuran parameter operasi transformer planar dengan teras berbentuk W dan belitan yang dibuat berdasarkan papan litar bercetak berbilang lapisan menunjukkan bahawa rintangan haba peranti ini adalah jauh lebih rendah (sehingga 50%) berbanding dengan transformer luka wayar konvensional dengan isipadu teras berkesan yang sama V e . Ini disebabkan nisbah luas permukaan teras yang lebih tinggi kepada isipadunya. Oleh itu, dengan peningkatan kapasiti penyejukan, pengubah satah mampu mengendalikan ketumpatan kuasa pemprosesan yang lebih tinggi sambil mengekalkan kenaikan suhu dalam had yang boleh diterima.
Risalah ini menerangkan kaedah yang cepat dan mudah untuk mereka bentuk planar pengubah kuasa, dan juga membincangkan contoh peranti yang dibangunkan menggunakan kaedah ini.
Keputusan ujian operasi menunjukkan kenaikan suhu yang diukur adalah sesuai dengan data pengiraan.
Prosedur pengiraan
Penentuan aruhan magnet maksimum
Kehilangan dalam teras dan konduktor kuprum semasa operasi pengubah membawa kepada peningkatan suhu. Jumlah peningkatan ini tidak boleh melebihi had yang dibenarkan untuk mengelakkan kerosakan pada transformer atau seluruh litar. Pada keseimbangan terma, nilai jumlah kerugian dalam pengubah Ptrafo berkaitan dengan peningkatan suhu pengubah D T dengan hubungan yang serupa dengan hukum Ohm:
di mana R T ialah rintangan suhu pengubah. Malah, P trafo boleh dianggap sebagai kapasiti penyejukan transformer.
Adalah mungkin untuk mewujudkan formula empirikal yang mengaitkan nilai secara langsung rintangan haba pengubah dengan isipadu magnet berkesan V e teras ferit yang digunakan (1). Formula empirik ini sah untuk transformer luka dawai dengan teras RM dan ETD. Hubungan serupa kini telah ditemui untuk pengubah satah dengan teras berbentuk W.
Menggunakan hubungan ini, adalah mungkin untuk menganggarkan kenaikan suhu pengubah sebagai fungsi aruhan magnet dalam teras. Disebabkan ruang penggulungan yang terhad untuk komponen magnet planar, adalah disyorkan untuk menggunakan nilai ketumpatan fluks tertinggi yang mungkin.
Dengan mengandaikan bahawa separuh daripada jumlah kerugian dalam pengubah adalah kerugian teras, kita boleh menyatakan ketumpatan kehilangan teras maksimum teras P sebagai fungsi kenaikan suhu pengubah yang dibenarkan seperti berikut:
Kehilangan kuasa dalam ferit kami diukur sebagai fungsi frekuensi (f, Hz), ketumpatan fluks magnet puncak (B, T) dan suhu (T, ° C). Ketumpatan kehilangan teras boleh dikira lebih kurang menggunakan formula berikut (2):
Di sini C m, x, y, c t0, ct 1 dan ct 2 ialah parameter yang ditemui dengan menghampiri keluk kerugian empirikal. Parameter ini khusus untuk bahan tertentu. Dimensi mereka dipilih supaya pada suhu 100 °C nilai CT adalah sama dengan 1.
Jadual 1 menunjukkan nilai parameter di atas untuk beberapa jenama ferit berkuasa tinggi daripada Ferroxcube.
Jadual 1. Parameter anggaran untuk mengira ketumpatan kehilangan teras
| Gred ferit | f, kHz | Cm | x | y | ct 2 | ct 1 | ct 0 |
| 3C30 | 20-100 | 7.13x10 -3 | 1,42 | 3,02 | 3.65x10 -4 | 6.65x10 -2 | 4 |
| 100-200 | 7.13x10 -3 | 1,42 | 3,02 | 4x10 -4 | 6.8x10 -2 | 3,8 | |
| 3C90 | 20-200 | 3.2x10 -3 | 1,46 | 2,75 | 1.65x10 -4 | 3.1x10 -2 | 2,45 |
| 3C94 | 20-200 | 2.37x10 -3 | 1,46 | 2,75 | 1.65x10 -4 | 3.1x10 -2 | 2,45 |
| 200-400 | 2x10 -9 | 2,6 | 2,75 | 1.65x10 -4 | 3.1x10 -2 | 2,45 | |
| 3F3 | 100-300 | 0.25x10 -3 | 1,63 | 2,45 | 0.79x10 -4 | 1.05x10 -2 | 1,26 |
| 300-500 | 2x10 -5 | 1,8 | 2,5 | 0.77x10 -4 | 1.05x10 -2 | 1,28 | |
| 500-1000 | 3.6x10 -9 | 2,4 | 2,25 | 0.67x10 -4 | 0.81x10 -2 | 1,14 | |
| 3F4 | 500-1000 | 12x10 -4 | 1,75 | 2,9 | 0.95x10 -4 | 1.1x10 -2 | 1,15 |
| 1000-3000 | 1.1x10 -11 | 2,8 | 2,4 | 0.34x10 -4 | 0.01x10 -2 | 0,67 |
Nilai Pcore maksimum yang dibenarkan dikira menggunakan formula (2). Nilai ini kemudiannya digantikan ke dalam persamaan (3). Sekarang kita boleh mengira aruhan magnet maksimum yang dibenarkan Bpeak dengan menulis semula persamaan (3) seperti berikut:
Nota: nilai maksimum B yang dibenarkan boleh didapati dengan cara lain - dengan menulis program komputer yang mengira kehilangan kuasa untuk bentuk isyarat sewenang-wenangnya menggunakan formula (3) pada nilai yang diberikan parameter anggaran (3). Kelebihan pendekatan ini ialah ia membolehkan anda mengira kerugian dengan mengambil kira bentuk mod sebenar B, serta memilih gred ferit yang optimum untuk kes tertentu.
Setelah menentukan aruhan magnet puncak maksimum yang dibenarkan, bilangan lilitan belitan primer dan sekunder boleh dikira menggunakan formula yang diketahui, termasuk topologi penukar dan jenis pengubah (contohnya, terbalik dan ke hadapan).
Keputusan mesti dibuat tentang bagaimana belitan akan diagihkan antara lapisan sedia ada. Arus yang mengalir dalam kesan akan menyebabkan suhu PCB meningkat. Atas sebab pengagihan haba, adalah disyorkan untuk mengagihkan lilitan belitan di lapisan luar secara simetri berkenaan dengan lilitan belitan di lapisan dalam.
nasi. 3. Puncak B dalam formula adalah sama dengan separuh ayunan ayunan aruhan dalam teras
Dari sudut pandangan kemagnetan, pilihan terbaik adalah untuk menggantikan lapisan primer dan sekunder. Ini akan mengurangkan apa yang dipanggil kesan kedekatan (lihat halaman 4). Walau bagaimanapun, ketinggian lilitan rendah dalam reka bentuk planar dan yang diperlukan aplikasi tertentu bilangan lilitan tidak selalu membenarkan anda memilih reka bentuk yang optimum.
Dari perspektif kos, adalah disyorkan untuk memilih PCB dengan ketebalan lapisan tembaga standard. Nilai ketebalan biasa yang digunakan oleh pengeluar PCB ialah 35 dan 70 mikron. Kenaikan suhu dalam belitan, yang disebabkan oleh arus yang mengalir, sangat bergantung pada ketebalan lapisan tembaga.
Piawaian keselamatan seperti IEC 950 memerlukan jarak 400 µm dalam bahan PCB (FR2 atau FR4) untuk memastikan penyahgandingan belitan sekunder daripada bekalan kuasa. Jika pengasingan daripada rangkaian tidak diperlukan, jarak 200 mikron antara lapisan penggulungan adalah mencukupi. Di samping itu, ia juga perlu mengambil kira lapisan untuk stensil - 50 mikron pada kedua-dua belah papan.
Lebar landasan yang membentuk belitan ditentukan berdasarkan magnitud arus dan ketumpatan arus maksimum yang dibenarkan. Jarak antara pusingan bergantung pada keupayaan pengeluaran dan bajet. Peraturan biasa ialah untuk jejak tebal 35 µm lebar dan jarak jejak harus lebih besar daripada 150 µm, dan untuk jejak tebal 70 µm ia harus lebih besar daripada 200 µm.
Bergantung pada keupayaan pembuatan pengilang PCB, dimensi mungkin lebih kecil, tetapi ini kemungkinan besar akan melibatkan peningkatan yang ketara dalam kos PCB. Bilangan lilitan dalam satu lapisan dan jarak antara lilitan ditetapkan Nl dan s, masing-masing. Kemudian, memandangkan lebar belitan bw yang tersedia, lebar trek wt boleh dikira menggunakan formula berikut (lihat Rajah 4):
nasi. 4. Lebar trek wt, jarak trek s dan lebar lilitan b w
Jika pengasingan daripada bekalan kuasa diperlukan, keadaan agak berubah. Teras dianggap sebahagian daripada litar primer dan mesti dipisahkan sebanyak 400 µm daripada litar sekunder. Oleh itu, laluan arus kebocoran antara belitan sekunder berhampiran dengan sebelah kiri dan kanan teras dan teras itu sendiri hendaklah 400 μm. Dalam kes ini, lebar trek hendaklah dikira menggunakan formula (6), kerana 800 µm mesti ditolak daripada lebar belitan yang tersedia:
Dalam formula (5) dan (6) semua dimensi diberikan dalam mm.
Menentukan kenaikan suhu papan litar bercetak yang disebabkan oleh arus yang mengalir
Langkah terakhir yang perlu diambil ialah menentukan kenaikan suhu dalam kesan kuprum yang disebabkan oleh arus yang mengalir. Untuk melakukan ini, adalah perlu untuk mengira nilai semasa berkesan (rms) berdasarkan data input dan parameter output yang dikehendaki. Kaedah pengiraan bergantung kepada topologi yang digunakan.
Bahagian contoh menyediakan pengiraan untuk teknologi penukar hadapan dan belakang standard. Contoh hubungan antara kenaikan suhu dan nilai berkesan arus untuk kawasan keratan rentas yang berbeza bagi konduktor papan litar bercetak ditunjukkan dalam Rajah. 5. Dalam kes di mana terdapat konduktor tunggal, atau di mana induktansi tidak terlalu rapat, lebar, ketebalan dan luas keratan rentas konduktor, serta arus maksimum yang dibenarkan untuk pelbagai kenaikan suhu tertentu, boleh ditentukan secara langsung daripada rajah ini.
Kelemahan kaedah reka bentuk ini ialah ia mengandaikan bahawa haba yang terhasil dalam belitan adalah disebabkan oleh aliran arus terus, sedangkan pada hakikatnya terdapat arus ulang alik yang menyebabkan kesan kulit dan kedekatan.
Kesan kulit disebabkan oleh kehadiran dalam konduktor medan magnet yang dicipta oleh arus yang mengalir dalam konduktor ini sendiri. Perubahan pantas dalam arus (pada berfrekuensi tinggi) menginduksi aruhan berselang-seli, yang menyebabkan arus pusar. Arus pusar ini, yang menyumbang kepada arus utama, berada dalam arah yang bertentangan dengannya. Arus menjadi sifar di tengah konduktor dan bergerak ke arah permukaan. Ketumpatan arus berkurangan secara eksponen dari permukaan ke pusat.
Kedalaman lapisan permukaan d ialah jarak dari permukaan konduktor ke arah pusatnya, di mana ketumpatan arus berkurangan dengan faktor e. Kedalaman lapisan permukaan bergantung pada sifat bahan seperti kekonduksian elektrik dan kebolehtelapan magnet, dan ia adalah berkadar songsang punca kuasa dua daripada kekerapan. Untuk kuprum pada 60 °C, kedalaman lapisan permukaan boleh dikira lebih kurang menggunakan formula berikut:
Jika konduktor dengan ketebalan kurang daripada 2 d diambil, sumbangan kesan ini akan dihadkan. Ini memberikan lebar trek kurang daripada 200 µm untuk 500 kHz. Jika lebar belitan yang lebih besar tersedia untuk bilangan lilitan yang diperlukan, penyelesaian terbaik dari sudut kemagnetan, ia adalah untuk memisahkan mereka ke dalam trek selari.
Dalam situasi sebenar, arus pusar akan hadir dalam konduktor, disebabkan bukan sahaja oleh perubahan medan magnet arusnya sendiri (kesan kulit), tetapi juga oleh medan konduktor lain yang terletak berdekatan. Kesan ini dipanggil kesan kedekatan. Jika lapisan primer dan sekunder silih berganti, pengaruh kesan ini adalah lebih kurang. Hakikatnya ialah arus dalam belitan primer dan sekunder mengalir dalam arah yang bertentangan, supaya medan magnet mereka membatalkan satu sama lain. Walau bagaimanapun, konduktor bersebelahan pada lapisan yang sama masih akan menyumbang beberapa kepada kesan kedekatan.
Keputusan empirikal
Pengukuran suhu dalam beberapa jenis reka bentuk papan litar bercetak dengan arus ulang alik yang mengalir dalam belitan menunjukkan dengan ketepatan yang munasabah bahawa pada frekuensi sehingga 1 MHz, setiap peningkatan frekuensi sebanyak 100 kHz memberikan peningkatan dalam suhu papan litar bercetak iaitu 2 °C lebih besar daripada nilai yang ditentukan untuk arus malar kes.
Matlamatnya adalah untuk mereka bentuk pengubah garis dengan parameter yang diberikan dalam jadual.
Sebagai langkah pertama, andaian dibuat bahawa pada frekuensi tertentu boleh kita ambil sangat penting aruhan magnet puncak - 160 mT. Kemudian kami akan menyemak sama ada ini mungkin untuk nilai kehilangan teras dan kenaikan suhu tertentu.
Contoh 1: Pengubah flyback
Jadual 2 menunjukkan bilangan lilitan yang dikira untuk enam gabungan teras W dan plat satah Ferroxcube piawai terkecil. Di samping itu, nilai-nilai kearuhan diri penggulungan primer, lebar jurang udara dan arus, dikira menggunakan formula dari Kotak 1, diberikan.
Jadual 2. Pengiraan parameter reka bentuk beberapa transformer talian
| teras | Ae, mm 2 | Ve, mm 3 | N1 | N2 | NIC | G, µm | Parameter yang dikira lain |
| E-PLT14 | 14,5 | 240 | 63 | 7,4 | 7,2 | 113 | L prim = 638 µH |
| E-E14 | 14,3 | 300 | 63 | 7,4 | 7,2 | 113 | I p (rms.) = 186 mA |
| E-PLT18 | 39,5 | 800 | 23 | 2,7 | 2,6 | 41 | I o (rms.) = 1593 mA |
| E-E18 | 39,5 | 960 | 23 | 2,7 | 2,6 | 41 | |
| E-PLT22 | 78,5 | 2040 | 12 | 1,4 | 1,4 | 22 | |
| E-E22 | 78,5 | 2550 | 12 | 1,4 | 1,4 | 22 |
Daripada Jadual 2 dapat dilihat bahawa bilangan lilitan belitan primer yang diperlukan untuk set teras E-E14 dan E-PLT14 adalah terlalu besar untuk belitan dibuat berdasarkan papan litar bercetak berbilang lapisan. Oleh itu, gabungan teras E-E18 dan E-PLT18 kelihatan seperti pilihan terbaik. Membundarkan keputusan pengiraan untuk N1, N2 dan NIC memberikan nombor 24, 3 dan 3 masing-masing.
Untuk menentukan kerugian dalam kes gelombang aruhan segi tiga unipolar dengan frekuensi 120 kHz, aruhan puncak 160 mT dan suhu operasi 95 °C, program berdasarkan ungkapan (3) telah digunakan. Untuk ferit berkuasa tinggi 3C30 dan 3C90, kerugian teras yang dijangkakan ialah 385 mW/cm3 dan 430 mW/cm3, masing-masing.
Ketumpatan kehilangan yang dibenarkan pada D T=35°C ialah 470 mW/cm3 untuk E-PLT18 dan 429 mW/cm3 untuk E-E18 (daripada ungkapan (1)).
Kesimpulannya ialah ferit 3C30 dan 3C30 boleh digunakan dalam kedua-dua kombinasi teras. Ferrite yang kurang berkualiti dengan kehilangan kuasa yang lebih besar akan menyebabkan suhu meningkat terlalu banyak.
24 pusingan belitan primer boleh diagihkan secara simetri pada 2 atau 4 lapisan. Lebar belitan yang tersedia untuk teras E-18 ialah 4.6 mm. Daripada ini dapat dilihat bahawa pilihan dengan dua lapisan 12 pusingan setiap satu akan sukar untuk dilaksanakan dan oleh itu mahal. Untuk melakukan ini, anda perlu menggunakan laluan yang sangat sempit dengan padang yang sangat kecil. Oleh itu, pilihan dengan empat lapisan, 6 pusingan setiap satu, dipilih. Lebih sedikit lapisan dalam PCB berbilang lapisan akan menyebabkan kos pengeluaran yang lebih rendah. Oleh itu, kami akan menyediakan 3 lilitan lagi lilitan primer (untuk voltan IC) dan 3 lilitan lilitan sekunder, dan satu lapisan untuk setiap satu. Oleh itu, adalah mungkin untuk membina struktur dengan enam lapisan, seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 3.
Jadual 3. Contoh reka bentuk pengubah enam lapisan
| Lapisan | Bilangan pusingan | 35 µm | 70 µm |
| stensil | 50 µm | 50 µm | |
| utama | 6 | 35 µm | 70 µm |
| penebat | 200 µm | 200 µm | |
| utama | 6 | 35 µm | 70 µm |
| penebat | 200 µm | 200 µm | |
| IC utama | 3 | 35 µm | 70 µm |
| penebat | 400 µm | 400 µm | |
| menengah | 3 | 35 µm | 70 µm |
| penebat | 400 µm | 400 µm | |
| utama | 6 | 35 µm | 70 µm |
| penebat | 200 µm | 200 µm | |
| utama | 6 | 35 µm | 70 µm |
| stensil | 50 µm | 50 µm | |
| JUMLAH | 1710 µm | 1920 µm |
Bergantung pada jumlah haba yang dijana oleh arus yang mengalir, anda boleh memilih ketebalan kesan tembaga 35 mikron atau 70 mikron. Jarak 400 µm diperlukan antara lapisan belitan primer dan sekunder untuk memastikan pengasingan daripada rangkaian. Kombinasi E-PLT18 mempunyai tingkap penggulungan minimum 1.8 mm. Ini mencukupi untuk ketebalan trek 35 mikron, yang memberikan jumlah ketebalan papan litar bercetak kira-kira 1710 mikron.
Untuk mengurangkan kos reka bentuk, kami memilih jarak antara trek 300 μm. Mengira lebar trek penggulungan sekunder menggunakan formula (5) memberikan hasil 1.06 mm, termasuk penyahgandingan daripada rangkaian.
Menggunakan rajah dalam Rajah. 5 dan nilai berkesan arus yang dikira (lihat Jadual 2) dalam belitan sekunder bersamaan dengan 1.6 A, kami memperoleh peningkatan suhu sebanyak 25 °C untuk trek dengan ketebalan 35 mikron dan kira-kira 7 °C untuk trek dengan ketebalan sebanyak 70 mikron.
Kami mengandaikan bahawa kenaikan suhu yang disebabkan oleh kehilangan penggulungan adalah kira-kira separuh daripada jumlah kenaikan suhu, dalam kes ini 17.5 °C. Jelas sekali, dengan ketebalan surih 35 mikron, kenaikan suhu yang disebabkan oleh arus berkesan 1.6 A akan menjadi terlalu tinggi, jadi surih dengan ketebalan 70 mikron perlu digunakan.
Lebar trek lilitan belitan primer boleh dikira menggunakan formula (5). Ia akan bersamaan dengan kira-kira 416 mikron. Dengan lebar trek ini, arus berkesan 0.24 A dalam belitan primer tidak mungkin membawa kepada sebarang peningkatan suhu.
Oleh kerana frekuensi ialah 120 kHz, peningkatan tambahan dalam suhu PCB kira-kira 2 °C dijangka berbanding keadaan apabila hanya arus malar yang mengalir. Jumlah kenaikan suhu PCB yang disebabkan oleh aliran arus sahaja akan kekal di bawah 10 °C.
PCB enam lapisan dengan jejak 70 mikron mesti berfungsi dalam parameter yang dikira. Ketebalan nominal PCB adalah sekitar 1920 mikron, yang bermaksud gabungan teras E-PLT18 W dan wafer standard tidak akan berfungsi dalam kes ini. Anda boleh menggunakan gabungan E-E18 standard dua teras berbentuk W dengan tingkap penggulungan 3.6 mm. Walau bagaimanapun, tetingkap berliku besar seperti itu kelihatan tidak diperlukan di sini, jadi penyelesaian yang lebih elegan akan menjadi teras tersuai dengan tetingkap berukuran kira-kira 2 mm.
Pengukuran yang dilakukan pada reka bentuk yang setanding dengan teras dua bahagian ferit 3C90 berbentuk W mencatatkan peningkatan suhu sebanyak 28 °C. Ini selaras dengan pengiraan kami, yang memberikan peningkatan suhu sebanyak 17.5 °C disebabkan oleh kehilangan teras dan 10 °C disebabkan oleh kehilangan penggulungan.
Sambungan antara belitan primer dan sekunder adalah baik kerana kearuhan kebocoran hanya 0.6% daripada kearuhan belitan primer.
Contoh 2. Pengubah hadapan
Matlamat di sini adalah untuk mereka bentuk pengubah ke hadapan dengan keupayaan untuk memilih salah satu daripada empat nisbah transformasi, yang sering digunakan dalam penukar DC-DC berkuasa rendah. Ciri-ciri yang dikehendaki ditunjukkan dalam jadual di atas.
Mula-mula anda perlu menyemak sama ada ia sesuai untuknya kes ini gabungan saiz teras terkecil daripada julat standard - E-PLT14 dan E-E14. Mengira ketumpatan kehilangan maksimum yang dibenarkan dalam teras pada peningkatan suhu 50 °C, kami memperoleh 1095 mW/cm3 untuk gabungan E-E14 dua teras berbentuk W dan 1225 mW/cm3 untuk gabungan E-PLT14 bagi sebuah W. -berbentuk teras dan plat. Seterusnya, kami mengira ketumpatan kehilangan dalam teras menggunakan formula (3) dalam kes gelombang aruhan segi tiga unipolar dengan frekuensi 500 kHz untuk beberapa nilai aruhan puncak.
Keputusan yang diperoleh menunjukkan bahawa pada aruhan magnet puncak kira-kira 100 mT, kerugian adalah kurang daripada maksimum yang dibenarkan, dikira dengan formula (2). Bilangan lilitan dan arus berkesan dikira menggunakan formula yang diberikan dalam Kotak 1. Dengan ketumpatan fluks magnet puncak 100 mT dan parameter yang dinyatakan di atas, ternyata pada frekuensi 530 kHz E-E14 dan E-PLT14 kombinasi sesuai digunakan dan bilangan pusingan boleh diterima. Keputusan pengiraan ditunjukkan dalam Jadual 4.
Jadual 4. Pengiraan parameter reka bentuk beberapa transformer langsung
| teras | Vin, V | Vout, V | N1 | N2 | L prim, µH | I o(eff.), mA | Imag, mA | I p(eff.), mA |
| E-PLT14 | 48 | 5 | 14 | 3,2 | 690 | 2441 | 60 | 543 |
| 48 | 3,3 | 14 | 2,1 | 690 | 3699 | 60 | 548 | |
| 24 | 5 | 7 | 3,2 | 172 | 2441 | 121 | 1087 | |
| 24 | 3,3 | 7 | 2,1 | 172 | 3669 | 212 | 1097 | |
| E-E14 | 48 | 5 | 14 | 3,2 | 855 | 2441 | 48 | 539 |
| 48 | 3,3 | 14 | 2,1 | 855 | 3669 | 48 | 544 | |
| 24 | 5 | 7 | 3,2 | 172 | 2441 | 97 | 1079 | |
| 24 | 3,3 | 7 | 2,1 | 172 | 3669 | 97 | 1080 |
Penentuan akhir ketumpatan kehilangan teras pada Suhu Operasi 100 °C untuk bentuk gelombang aruhan 530 kHz yang ditentukan memberikan hasil 1030 mW/cm 3 untuk ferit 3F3 dan 1580 mW/cm 3 untuk ferit 3F4. Jelas sekali pilihan terbaik ialah 3F3. Kenaikan suhu dalam teras E-PLT14 ialah:
(ketumpatan kerugian dikira dalam 3F3/ketumpatan kerugian yang dibenarkan) X 1/2DT = (1030/1225) X 25 °C = 21 °C
Untuk gabungan E-E14 kenaikan suhu ialah 23.5 °C. Penggulungan primer memerlukan 7 atau 14 pusingan bergantung pada voltan masukan. Dalam kes pengubah langsung konvensional, bilangan lilitan yang sama diperlukan untuk belitan penyahmagnetan (memulihkan). Untuk dapat menggunakan 7 atau 14 lilitan dan bilangan lilitan yang sama untuk belitan penyahmagnetan, reka bentuk dengan 4 lapisan 7 lilitan setiap satu telah dipilih. Apabila 7 lilitan lilitan primer dan demagnetisasi diperlukan, lilitan dua lapisan disambung secara selari. Ini akan memberi kesan tambahan- mengurangkan separuh kepadatan arus dalam trek penggulungan.
Apabila 14 lilitan lilitan primer dan demagnetisasi diperlukan, lilitan dua lapisan disambung secara bersiri, supaya jumlah berkesan pusingan menjadi sama dengan 14.
Lebar belitan yang tersedia untuk teras E-14 ialah 3.65mm. Untuk reka bentuk kos efektif dengan jarak trek 300 µm, lebar trek pada 7 pusingan setiap lapisan ialah 178 µm.
Ketebalan landasan hendaklah 70 mikron, kerana pada voltan masukan 24 V arus berkesan dalam belitan primer ialah kira-kira 1.09 A. Ini memberikan (lihat Jadual 2) dengan lebar trek berkesan 356 mikron (lebar berganda hasil sambungan selari bahagian belitan apabila menggunakan 7 pusingan) kenaikan suhu 15 °C. Voltan masukan 48V akan menghasilkan arus berkesan kira-kira 0.54A.
Dalam kes ini, sumbangan kerugian dalam belitan kepada peningkatan suhu keseluruhan adalah kira-kira 14 °C dengan lebar trek 178 μm (14 pusingan disambung secara bersiri).
Lebar trek 178 µm dengan jarak 300 µm untuk ketebalan trek 70 µm menyimpang sedikit daripada peraturan kami (jarak trek dan lebar trek > 200 µm). Ini boleh menyebabkan kos pembuatan lebih tinggi sedikit untuk PCB berbilang lapisan. Penggulungan sekunder memerlukan 3 atau 2 pusingan. Apabila satu lapisan diperuntukkan kepada setiap selekoh, lebar trek ialah 810 dan 1370 µm, masing-masing. Arus sekunder berkesan 2.44 dan 3.70 A menyebabkan kenaikan suhu dalam belitan lebih kurang 25 °C, yang terlalu tinggi memandangkan kenaikan suhu dalam belitan primer. Dalam kes ini, penyelesaian terbaik ialah menggunakan 2 lapisan untuk kedua-dua belitan. Apabila lapisan ini, yang setiap satunya mempunyai 3 lilitan, disambung secara selari, ketumpatan arus menjadi separuh. Daripada Rajah. 5, boleh ditentukan bahawa sumbangan kerugian penggulungan kepada jumlah peningkatan suhu dalam keadaan ini adalah kira-kira 6 °C. Jumlah kenaikan suhu dalam PCB ialah kira-kira 21°C ditambah kenaikan tambahan yang disebabkan oleh kehilangan AC. Oleh kerana frekuensinya ialah 500 kHz, adalah perlu untuk menambah kira-kira 10 °C lagi, yang bermaksud bahawa suhu PCB akan meningkat sebanyak 31 °C.
Bilangan lilitan dan lebar untuk setiap lapisan reka bentuk ini diberikan dalam Jadual 5. Sekurang-kurangnya satu lapisan, yang ditunjukkan dalam jadual sebagai tambahan, diperlukan untuk membuat sambungan. Walau bagaimanapun, ini akan memberi kita sejumlah 9 lapisan, yang dari segi pengeluaran adalah sama dengan 10 lapisan (nombor genap seterusnya). Atas sebab ini, lapisan atas dan bawah PCB digunakan sebagai lapisan tambahan - juga kerana ia memberikan faedah tambahan untuk memotong ketumpatan semasa dalam kesan dengan faktor dua. Jejak pada lapisan ini bersambung ke jejak dalam lapisan dalam melalui lubang bersalut tembaga dan "membawa" input dan output belitan primer dan sekunder ke dua sisi papan litar bercetak. Bergantung pada bagaimana input dan output pada sisi primer dan sekunder disambungkan, 4 nilai nisbah transformasi yang berbeza boleh diperolehi.
Jadual 5. Contoh reka bentuk 10 lapisan
| Lapisan | Bilangan pusingan | 70 µm |
| stensil | 50 µm | |
| lapisan tambahan | 70 µm | |
| penebat | 200 µm | |
| degaussing primer | 7 | 70 µm |
| penebat | 200 µm | |
| utama | 7 | 70 µm |
| penebat | 200 µm | |
| menengah | 3 | 70 µm |
| penebat | 200 µm | |
| menengah | 2 | 70 µm |
| penebat | 200 µm | |
| menengah | 2 | 70 µm |
| penebat | 200 µm | |
| menengah | 3 | 70 µm |
| penebat | 200 µm | |
| utama | 7 | 70 µm |
| penebat | 200 µm | |
| degaussing primer | 7 | 70 µm |
| penebat | 200 µm | |
| lapisan tambahan | 70 µm | |
| stensil | 50 µm | |
| JUMLAH: | 2600 µm |
Jumlah ketebalan PCB nominal adalah kira-kira 2.6mm, yang melebihi tetingkap penggulungan gabungan teras E-PLT14 yang tersedia sebanyak 1.8mm. Gabungan E-E14 boleh digunakan, namun ia mempunyai tetingkap penggulungan minimum 3.6mm - jauh lebih besar daripada yang sebenarnya diperlukan. Penyelesaian yang lebih berjaya ialah teras bukan standard dengan saiz tetingkap yang lebih kecil.
Pengukuran suhu papan litar bercetak ini dibuat menggunakan termokopel di keadaan yang berbeza. Untuk ujian, kami menggunakan pilihan penukaran 24/5 V, yang memberikan ketumpatan semasa tertinggi. Pertama, arus terus yang sama dengan yang dikira dibekalkan secara berasingan kepada belitan primer dan sekunder. Arus terus dalam belitan primer 1079 mA memberikan kenaikan suhu sebanyak 12.5 °C, dan arus dalam belitan sekunder 2441 mA memberikan kenaikan suhu sebanyak 7.5 °C. Seperti yang dijangkakan, apabila kedua-dua arus digunakan pada PCB pada masa yang sama, kenaikan suhu ialah 20°C.
Prosedur di atas diulang untuk arus ulang alik beberapa frekuensi dengan nilai berkesan sama dengan yang dikira. Pada frekuensi 500 kHz, jumlah peningkatan suhu dalam papan litar bercetak ialah 32 °C. Peningkatan suhu tambahan terbesar (7 °C) yang disebabkan oleh kehilangan AC diperhatikan dalam belitan sekunder. Ini adalah logik, kerana pengaruh kesan kulit lebih ketara dalam trek lebar belitan sekunder daripada dalam trek sempit belitan primer.
Akhirnya, pengukuran suhu telah dijalankan dengan teras standard (gabungan E-E14) dipasang pada PCB di bawah keadaan yang sepadan dengan keadaan operasi pengubah langsung. Kenaikan suhu papan litar bercetak ialah 49 °C; titik pemanasan maksimum teras adalah di bahagian atasnya dan suhu di situ ialah 53 °C. Peningkatan suhu 49 °C dan 51 °C diperhatikan di bahagian tengah teras dan bahagian luarnya, masing-masing.
Seperti yang diramalkan oleh pengiraan, reka bentuk ini agak kritikal untuk set dua teras berbentuk W, kerana suhu pada titik pemanasan maksimum direkodkan pada 53 °C, iaitu melebihi 50 °C. Walau bagaimanapun, apabila menggunakan teras berbentuk W yang lebih rata (bukan standard), suhu berada dalam had yang boleh diterima.
Dalam artikel seterusnya kita akan melihat contoh pengiraan penukar DC/DC 25 watt berdasarkan pengubah satah.
kesusasteraan
- Mulder S. A. Nota aplikasi pada reka bentuk pengubah frekuensi tinggi profil rendah. Komponen Ferroxcube. 1990. Mulder S. A. Formula kehilangan untuk ferit kuasa dan penggunaannya dalam reka bentuk pengubah. Komponen Philips. 1994. Durbaum Th., Albach M. Teras kerugian dalam transformer dengan bentuk arbitrari arus magnetisasi. EPE Sevilla. 1995. Brockmeyer A. Penilaian eksperimen pengaruh pramagnetisasi DC ke atas sifat ferit elektronik kuasa. Universiti Teknologi Aachen. 1995. Nota teknikal Komponen Ferroxcube. Penukar DC/DC 25 Watt menggunakan magnet planar bersepadu.9398 236 26011. 1996.
Pengurangan berterusan dalam saiz produk elektronik, terutamanya peranti mudah alih, membawa kepada fakta bahawa pemaju terpaksa menggunakan komponen dengan dimensi minimum. Bagi komponen semikonduktor, serta komponen pasif seperti perintang dan kapasitor, pilihannya agak besar dan pelbagai. Kami akan mempertimbangkan penggantian bersaiz kecil untuk elemen pasif lain - transformer dan tercekik. Dalam kebanyakan kes, pereka menggunakan transformer standard dan induktor luka wayar. Kami akan mempertimbangkan kelebihan transformer planar (PT) berdasarkan papan litar bercetak berbilang lapisan. Kos papan litar bercetak berbilang lapisan sentiasa berkurangan, jadi transformer planar akan menjadi pengganti yang baik untuk yang konvensional.
Transformer planar adalah alternatif yang menarik kepada transformer konvensional apabila komponen magnet kecil diperlukan. Dengan teknologi planar untuk pembuatan komponen induktif, peranan belitan boleh dilakukan oleh trek pada papan litar bercetak atau bahagian tembaga yang didepositkan dengan mencetak dan dipisahkan oleh lapisan bahan penebat, dan sebagai tambahan, belitan boleh dibina dari multilayer. papan litar bercetak. Penggulungan ini diletakkan di antara teras ferit kecil. Berdasarkan reka bentuknya, komponen planar dibahagikan kepada beberapa jenis. Perkara yang paling hampir dengan komponen induktif konvensional ialah komponen planar yang dipasang di dinding, yang boleh digunakan sebagai ganti bahagian konvensional pada PCB tunggal dan berbilang lapisan. Ketinggian komponen overhed boleh dikurangkan dengan membenamkan teras ke dalam potongan papan litar bercetak supaya belitan terletak pada permukaan papan. Satu langkah ke hadapan ialah jenis hibrid, di mana beberapa belitan dibina ke dalam papan induk dan sebahagian lagi berada pada PCB berbilang lapisan berasingan yang disambungkan ke papan induk. Papan induk mesti mempunyai lubang untuk teras ferit. Akhir sekali, dengan jenis komponen planar yang terakhir, penggulungan disepadukan sepenuhnya ke dalam PCB berbilang lapisan.
Seperti komponen luka dawai konvensional, bahagian teras boleh dicantumkan dengan melekatkan atau dengan mengapit, bergantung pada keupayaan dan pilihan pengeluar. FERROXCUBE menawarkan rangkaian luas teras berbentuk W planar untuk pelbagai aplikasi.
Kelebihan teknologi planar
Teknologi planar untuk pembuatan komponen magnetik mempunyai beberapa kelebihan berbanding dengan penggulungan wayar konvensional. Kelebihan pertama yang jelas adalah ketinggian yang sangat rendah, yang menjadikan komponen planar menjanjikan untuk digunakan dalam rackmount dan peralatan mudah alih dengan ketumpatan tinggi pemasangan
Komponen magnet planar sangat sesuai untuk pembangunan penukar kuasa pensuisan berkecekapan tinggi. Kehilangan tembaga AC yang rendah dan pekali gandingan yang tinggi memastikan penukaran yang lebih cekap. Disebabkan oleh kearuhan kebocoran yang rendah, lonjakan voltan dan turun naik yang menyebabkan kegagalan komponen MOS dan sumber tambahan gangguan
Teknologi planar adalah mudah dan boleh dipercayai dalam pengeluaran. Jadual 1–3 menerangkan kelebihan dan batasan teknologi ini.
Jadual 1. Faedah Pembangunan
Jadual 2. Faedah pembuatan
Jadual 3. Had
(1) Kos PCB berbilang lapisan semakin berkurangan. Jumlah kos: tiada bingkai diperlukan, saiz teras yang lebih kecil.
Bersepadu berbanding komponen pemalam
Komponen planar bersepadu digunakan dalam aplikasi di mana kerumitan litar sekeliling memerlukan penggunaan PCB berbilang lapisan. Aplikasi biasa ialah penukar kuasa rendah dan peranti pemprosesan isyarat. Mereka terutamanya menggunakan gabungan teras berbentuk W dan plat kecil. Keperluan reka bentuk utama di sini ialah ketinggian rendah dan ciri frekuensi tinggi yang baik.
- Komponen boleh melekat digunakan secara berbeza. Aplikasi biasa ialah penukar kuasa tinggi; Mereka terutamanya menggunakan gabungan dua teras besar berbentuk W. Keperluan reka bentuk utama di sini ialah prestasi terma. Reka bentuk penggulungan bergantung, khususnya, pada magnitud arus.
Membenamkan komponen yang dipasang ke dalam papan membolehkan anda mengurangkan ketinggian pemasangan tanpa mengubah lokasi komponen.
Komponen hibrid mengurangkan bilangan belitan overhed melalui jejak pada papan litar bercetak, dan dalam versi bersepadu tiada belitan overhed sama sekali. Gabungan kedua-dua jenis ini juga mungkin. Sebagai contoh, penukar kuasa mungkin mempunyai belitan utama pengubah dan pencek penapis talian terbina ke dalam papan induk, dan penggulungan sekunder dan output tercekik pada papan litar bercetak yang berasingan (Rajah 3).
Ikatan berbanding pengapit
Pilihan antara ikatan dan pengapit bergantung sebahagian besarnya pada keupayaan dan keutamaan pengeluar, tetapi terdapat juga keperluan khusus aplikasi yang mungkin menentukan satu atau yang lain sebagai lebih diingini.
Aplikasi pertama transformer planar ialah penukaran kuasa. Sehubungan itu, ferit berkuasa frekuensi pertengahan dan tinggi telah digunakan. Kearuhan pencekik penapis talian boleh ditingkatkan dengan menggantikan ferit berkuasa dengan bahan dengan kebolehtelapan magnet yang tinggi. Dalam penghantaran isyarat berdenyut, pengubah jalur lebar yang terletak di antara IC penjana berdenyut dan kabel menyediakan padanan penyahgandingan dan impedans. Dalam kes antara muka S- atau T, ia juga mestilah ferit dengan kebolehtelapan magnet yang tinggi. Teras ferit kebolehtelapan tinggi 3E6 telah ditambah pada rangkaian produk FERROXCUBE. Senarai aplikasi di mana penggunaan teknologi planar boleh memberi faedah diberikan di bawah.
Penukaran kuasa
- Komponen
- Pengubah kuasa, tercekik keluaran atau resonans, tercekik penapis talian.
- Penerus (bekalan kuasa utama)
- Menukar bekalan kuasa.
- Peranti mengecas ( Telefon bimbit, komputer riba).
- Peralatan kawalan dan pengukuran.
- Penukar DC/DC
- Modul penukaran kuasa.
- Suis rangkaian.
- Telefon bimbit (sumber kuasa utama).
- Komputer riba (sumber kuasa utama).
- Kenderaan elektrik (penukar voltan daya tarikan kepada voltan 12 V).
- Penukar arus ulang alik(bekalan kuasa utama)
- Penukar padat untuk lampu pendarfluor.
- Pemanasan induksi, kimpalan.
- Penyongsang (bekalan kuasa bateri)
- Telefon bimbit (lampu latar LCD).
- Komputer riba (lampu latar LCD).
- Pelepasan gas lampu kereta(balast).
- Tingkap belakang kereta yang dipanaskan (penukar rangsangan).
Penghantaran nadi
- Komponen
- Transformer jalur lebar.
- S 0 -antara muka (talian telefon pelanggan).
- Antara muka U (garisan pelanggan ISDN).
- Antara muka T1/T2 (tulang belakang antara suis rangkaian).
- Antara muka ADSL.
- Antara muka HDSL.
Jadual 4. Ciri-ciri bahan
Jadual 5. Teras untuk ikatan (tanpa ceruk)
Jadual 6. Bahan teras pengikatan
(*) - separuh teras untuk digunakan dalam kombinasi dengan teras berbentuk W tanpa celah atau plat.
(**) - separuh teras dengan kebolehtelapan magnet yang tinggi.
E160 – E - separuh teras dengan jurang simetri. A L = 160 nH (diukur dalam kombinasi dengan separuh teras dengan jurang simetri).
A25 – E - separuh teras dengan jurang tidak simetri. A L = 25 nH (diukur dalam kombinasi dengan separuh teras tanpa jurang).
A25 – P - separuh teras dengan jurang tidak simetri. A L = 25 nH (diukur dalam kombinasi dengan plat).
1100/1300 - separuh teras tanpa jurang. AL = 1100/1300 nH (diukur dalam kombinasi dengan separuh teras tanpa celah/plat).
Nilai AL (nH) diukur pada B≤0.1 mT, f≤10 kHz, T = 25 °C.
Toleransi A L:
Jadual 7. Kebergantungan ciri pada kuasa (teras untuk ikatan)
Jadual 8. Teras dengan sambungan pengapit
Rangkaian produk
FERROXCUBE menawarkan rangkaian luas teras berbentuk W planar dalam julat saiz 14–64 mm. DALAM versi asas untuk ikatan, keratan rentas sentiasa seragam, yang membolehkan penggunaan optimum isipadu ferit. Untuk setiap saiz terdapat teras berbentuk W (ditunjuk oleh huruf E) dan plat yang sepadan (ditunjuk oleh huruf PLT). Set mungkin terdiri daripada teras berbentuk W dan plat atau dua teras berbentuk W. Dalam kes kedua, ketinggian tingkap penggulungan digandakan. Untuk saiz terkecil terdapat juga satu set teras dan plat berbentuk W dalam versi dengan sambungan pengapit. Ia menggunakan teras bertakuk berbentuk W (ditetapkan E/R) dan plat beralur (ditetapkan PLT/S). Pengapit (CLM yang ditetapkan) terkunci ke dalam ceruk teras dan menyediakan sambungan yang kuat dengan menekan plat pada dua titik. Alur menghalang plat daripada bergerak, walaupun di bawah kejutan atau getaran yang teruk, dan juga memastikan penjajaran. Untuk gabungan dua teras berbentuk W, sambungan pengapit tidak disediakan.
Jadual 9. Bahan teras sambungan pengapit
(1) - separuh teras untuk digunakan dalam kombinasi dengan pinggan.
A63 – P - separuh teras dengan jurang tidak simetri. A L = 63 nH (diukur dalam kombinasi dengan plat).
1280 - separuh teras tanpa jurang.
A L = 1280 nH (diukur dalam kombinasi dengan plat).
Nilai A L (nH) diukur pada B≤0.1 mT, f≤10 kHz, T = 25 °C.
Toleransi A L:
Jadual 10. Kebergantungan ciri pada kuasa (teras dengan sambungan pengapit)
Teras ferit kuasa 3F3 (frekuensi operasi sehingga 500 kHz) dan 3F4 (500 kHz - 3 MHz) tersedia dalam semua saiz. Teras saiz terbesar juga diperbuat daripada ferit 3C85 (frekuensi operasi sehingga 200 kHz), kerana teras besar sering digunakan dalam peranti frekuensi rendah yang berkuasa. Saiz teras yang lebih kecil juga tersedia, diperbuat daripada ferit 3E6 kebolehtelapan tinggi (μ i = 12000), untuk digunakan dalam pencekik penapis talian dan pengubah jalur lebar.
Pakej
Filem plastik digunakan sebagai pembungkusan standard untuk teras dan plat berbentuk satah W.
Jadual 11. Pembungkusan
Jadual 12. Kotak dengan teras
Jadual 13. Kotak dengan pengapit
Jadual 14. Pembungkusan pita
Untuk teras E14/3.5/5 dan E18/4/10, pembungkusan pita prototaip telah dibangunkan untuk digunakan dengan peralatan pemasangan automatik bagi komponen SMD. Kaedah pembungkusan adalah mengikut IEC-286 Bahagian 3. Plat dibungkus dengan cara yang sama seperti teras-W yang sepadan.
Pembangunan
Untuk memanfaatkan sepenuhnya manfaat teknologi planar, adalah perlu untuk mengikuti konsep reka bentuk yang berbeza daripada penggulungan wayar. Berikut adalah beberapa pertimbangan untuk membimbing anda dalam hal ini.
Pemilihan teras
- Aruhan magnetik
- Ruang udara
Prestasi terma yang dipertingkatkan membolehkan kehilangan kuasa dua kali ganda reka bentuk konvensional untuk jumlah medan magnet yang sama, jadi nilai ketumpatan fluks optimum akan lebih tinggi daripada biasa.
Jurang yang besar tidak diingini dalam reka bentuk planar kerana ia mewujudkan fluks kebocoran. Fluks tepi bergantung pada nisbah ketinggian tingkap penggulungan kepada lebar jurang udara, yang lebih kecil untuk teras rata. Jika ketinggian tingkap hanya beberapa kali lebih besar daripada lebar celah, dan lebarnya beberapa kali lebih besar daripada lebar bahagian tengah teras, maka aliran yang ketara akan timbul antara bahagian atas dan bawah teras. . Nilai besar tepi dan fluks bersilang membawa kepada kehilangan arus pusar yang besar dalam belitan.
Reka bentuk penggulungan
- Rintangan DC
- Rintangan AC
- Kearuhan kebocoran
Surih kuprum yang paling biasa digunakan ialah 35, 70, 100 dan 200 mikron tebal. Jika luas keratan rentas jejak tidak mencukupi untuk mendapatkan rintangan DC yang boleh diterima, jejak boleh disambung secara selari untuk semua atau sebahagian daripada lilitan.
Kehilangan kuprum AC disebabkan oleh kulit dan kesan kedekatan adalah kurang untuk kesan kuprum rata berbanding wayar bulat dengan luas keratan rentas yang sama. Arus pusar teraruh di sekitar celah udara boleh dikurangkan dengan mengeluarkan beberapa pusingan pada titik di mana aruhan adalah maksimum dan diarahkan berserenjang dengan satah belitan. Gabungan teras W/plat mempunyai fluks kebocoran yang kurang sedikit daripada gabungan dua teras W disebabkan oleh lokasi jurang udara.
Apabila belitan terletak satu di atas yang lain, gandingan magnet adalah sangat kuat, dan nilai pekali gandingan hampir 100% boleh dicapai (Rajah 13, a).
Reka bentuk sebelumnya membawa kepada kapasitans interwinding yang lebih tinggi. Kapasiti ini boleh dikurangkan dengan meletakkan trek belitan bersebelahan dalam ruang antara satu sama lain (Rajah 13, b).
Lebih-lebih lagi, kebolehulangan nilai kapasitansi membolehkan ia diberi pampasan dalam seluruh litar, serta digunakan dalam struktur resonans. Dalam kes kedua, anda boleh mencipta kapasiti besar dengan sengaja dengan meletakkan trek belitan bersebelahan bertentangan antara satu sama lain (Rajah 13, c).
Pengeluaran
perhimpunan
Apabila menggunakan pengapit, anda mesti memasukkan pengapit terlebih dahulu ke dalam ceruk teras dan kemudian menyelaraskan plat secara sisi.
Untuk komponen bersepadu, pemasangan digabungkan dengan pemasangan.
Pemasangan
Apabila menggunakan komponen luaran, anda boleh menggunakan papan lubang tembus atau pemasangan SMD. Tiada perbezaan yang ketara daripada proses biasa
Permukaan rata teras sangat sesuai untuk pemasangan automatik.
Untuk komponen bersepadu, pemasangan sebaiknya dilakukan dalam dua peringkat:
- Lekatkan separuh daripada teras pada papan litar bercetak. Untuk melakukan ini, anda boleh menggunakan gam yang sama seperti untuk memasang komponen SMD, dan langkah ini secara logik digabungkan dengan memasang komponen SMD pada bahagian PCB ini.
- Lekatkan separuh kedua teras pada yang pertama. Komen yang sama yang dibuat mengenai pemasangan komponen berengsel digunakan di sini.
Memateri
Terpakai kepada transformer yang dipasang sahaja.
Dalam kes pematerian aliran semula, kaedah pemanasan pilihan adalah perolakan panas dan bukannya sinaran inframerah, kerana kaedah pertama memastikan penyamaan suhu permukaan yang dipateri. Apabila dipanaskan sinaran inframerah Menggunakan bahan standard, kekonduksian terma yang baik bagi komponen planar boleh menyebabkan suhu tampal pateri menjadi terlalu rendah, dan apabila kuasa sinaran meningkat, terlalu tinggi. suhu tinggi papan litar bercetak. Jika pemanasan inframerah digunakan, adalah disyorkan untuk memilih pes pateri dan/atau bahan PCB yang berbeza.
Penetapan saiz standard
Semua nombor yang diberi merujuk kepada bahagian teras. Ia adalah perlu untuk memesan dua bahagian teras dalam kombinasi yang betul. Terdapat empat jenis bahagian teras, dari mana set tiga jenis dibuat:
- dua teras berbentuk W (E+E);
- Teras dan plat berbentuk W (E+PLT);
- Teras berbentuk W dengan takuk dan plat dengan alur (E/R + PLT/S).
DALAM set terakhir Turut disertakan ialah pengapit (CLM).
Artikel seterusnya akan menyediakan kaedah untuk mengira pengubah kuasa planar untuk menukar bekalan kuasa.
Ciptaan ini berkaitan dengan kejuruteraan elektrik dan radio dan boleh digunakan dalam pembuatan pengubah satah yang bertujuan untuk peranti kejuruteraan elektrik dan radio mudah alih. Keputusan teknikal- meningkatkan kebolehpercayaan operasi interlayer sambungan elektrik belitan pengubah dengan memateri pad sesentuh belitan, kemungkinan pembuatan belitan berpusing dengan keratan rentas yang besar dan, dengan itu, dengan nilai arus yang dibenarkan yang besar, mencapai nilai optimum nisbah transformasi dan, dengan itu, output voltan pengubah, kemungkinan mengintegrasikan belitan pengubah ke dalam papan litar bercetak berbilang lapisan dalam proses pengeluaran bersama mereka. Ia dicapai dengan menghasilkan belitan berbilang lapisan pada permukaan matriks logam galvanoplastik dengan membuat secara berurutan, pertama, belitan satu sisi dengan pad sentuhan dalaman dan luaran, kemudian, berdasarkannya, belitan bercetak dua belah, yang membentuk berbilang lapisan. penggulungan. Pad sentuhan dalaman dan luaran dibuat serentak dengan lilitan belitan satu sisi dengan pemendapan elektrolitik kuprum ke kawasan kosong topeng fotoresist yang digunakan pada permukaan matriks. Pad kenalan dalaman belitan bersebelahan disambungkan dengan pematerian semasa pembuatan belitan dua belah, dan pad sentuhan luaran disambungkan dengan pematerian selepas meletakkan belitan dua belah dalam pakej belitan berbilang lapisan. Dengan cara ini, belitan primer dan sekunder pengubah dibuat dan dilekatkan bersama. Kemudian lubang dipotong di belitan, di mana teras ferit dipasang, dan pengubah satah diperoleh berdasarkan papan litar bercetak berbilang lapisan. Kaedah ini memungkinkan untuk menghasilkan transformer satah berdasarkan papan litar bercetak berbilang lapisan menggunakan kedua-dua teras ferit kecil jenis EH/3.5/5 dalam sistem E-E, dan dengan teras besar jenis Sh 68/21/50, yang mana ciri keluaran pengubah boleh diperolehi 100 V dan 100 A, dengan voltan bekalan 12 V. 1 c.p. f-ly, 7 sakit.
Ciptaan ini berkaitan dengan kejuruteraan elektrik dan radio dan boleh digunakan dalam peranti kejuruteraan elektrik dan radio mudah alih.
Kaedah pembuatan pengubah satah berdasarkan papan litar bercetak berbilang lapisan boleh menemui aplikasi yang luas. kegunaan praktikal, jika ia membenarkan pengeluaran papan litar bercetak berbilang lapisan papan induk dengan vias interlayer yang boleh dipercayai, dengan lilitan ketebalan yang besar, di mana keratan rentas pusingan akan sepadan dengan nilai optimum arus yang dibenarkan.
Kaedah ini mestilah sesuai untuk pengeluaran besar-besaran transformer satah.
Terdapat kaedah yang diketahui untuk membentuk induktansi satah, yang terdiri daripada membahagikan permukaan pita utama nipis, bersalut foil pada kedua-dua belah, ke bahagian segi empat tepat dan menggunakan fotolitografi untuk menggunakan corak lilitan gegelung pada setiap bahagian, dan pada tambahan pita corak pad kenalan digunakan. Pad sesentuh pada kedua-dua belah pita disambungkan secara elektrik oleh kimia dan metalisasi galvanik melalui lubang. Kemudian, menggunakan etsa kimia, tembaga dikeluarkan dari kawasan permukaan pita kerajang yang tidak dilindungi oleh topeng photoresist. Pada masa yang sama, garisan persempadanan antara bahagian diperolehi, kemudian unsur-unsur filem digulung di sepanjang garis pembahagi mereka menjadi akordion dengan mampatan serentak, manakala unsur-unsur terletak satu di atas yang lain untuk membentuk belitan dalam fasa. Pertama, pita tambahan dengan pad kenalan digulung, dan kemudian pita utama digulung. Penebat antara unsur-unsur bahagian bersebelahan semasa proses melipat pita ke dalam akordion dilakukan dengan menggunakan salutan pelekat atau gasket tambahan dan induktans planar diperolehi.
Kelemahan kaedah yang diketahui ini termasuk kebolehpercayaan rendah peralihan interlayer bagi gegelung berbilang lapisan, had ketebalan gegelung berpusing dengan ketebalan foil pada dielektrik foil, lokasi pad kenalan pada pita tambahan, yang menyukarkan untuk meletakkan elemen gegelung dan meningkatkan isipadunya.
Terdapat kaedah yang diketahui untuk menghasilkan pengubah satah berdasarkan papan litar bercetak berbilang lapisan, mengikut mana belitan bercetak pengubah dibuat pada dielektrik foil dengan mengetsa kerajang di tempat yang tidak dilindungi oleh topeng photoresist. Penggulungan yang dicetak kemudiannya dikumpulkan ke dalam bungkusan. Mereka dipisahkan oleh spacer pelekat. Kemudian beg itu ditekan pada suhu pengawetan gam. Sambungan elektrik interlayer dibuat antara belitan bersebelahan dalam belitan bercetak berbilang lapisan oleh metalisasi kimia-galvanik melalui lubang. Oleh itu, kedua-dua belitan primer dan sekunder pengubah dibuat. Mereka disambungkan antara satu sama lain dengan melekat. Kemudian lubang dibuat dalam belitan pengubah untuk memasang teras ferit. Teras ferit dipasang dan diikat dalam belitan pengubah dan pengubah satah diperoleh berdasarkan papan litar bercetak berbilang lapisan. Ketebalan belitan berbilang lapisan dihadkan oleh ruang kosong dalam teras ferit. Jenis teras ferit diberikan daripada jenis miniatur E14/35/5 hingga maksimum 64/10/50. Kaedah ini diguna pakai sebagai prototaip.
Kelemahan kaedah prototaip termasuk kebolehpercayaan rendah sambungan elektrik interlayer yang diperolehi oleh metalisasi kimia-galvanik melalui lubang, ketebalan kecil lilitan penggulungan, yang dihadkan oleh ketebalan foil pada dielektrik foil. Ini menyukarkan untuk mendapatkan lilitan dengan keratan rentas yang besar, diperlukan dalam pengubah satah berkuasa dengan arus yang dibenarkan, contohnya, 100A atau lebih.
Objektif ciptaan ini adalah untuk mencipta kaedah untuk menghasilkan pengubah satah berdasarkan papan litar bercetak berbilang lapis dengan vias interlayer yang boleh dipercayai, serta mendapatkan lilitan penggulungan dengan ketebalan yang besar, yang memungkinkan untuk mendapatkan keratan rentas yang diperlukan pusingan, di mana nilai semasa yang dibenarkan adalah, sebagai contoh, 100A atau lebih.
Masalahnya diselesaikan oleh fakta bahawa dalam kaedah pembuatan pengubah planar yang diketahui berdasarkan papan litar bercetak berbilang lapisan, lilitan tembaga belitan dengan pad sesentuh dibuat mengikut corak cetakan fotoresist, di mana belitan terletak di berasingan. bahagian segi empat tepat. Kemudian belitan diletakkan di dalam beg dengan pad pelekat dimasukkan di antara belitan. Beg ditekan pada suhu pengawetan gam. Sambungan elektrik interlayer penggulungan dibuat. Penggulungan berbilang lapisan primer dan sekunder dibuat dan dilekatkan bersama. Lubang dicipta dalam belitan di mana teras ferit dipasang, dicirikan bahawa belitan belitan dengan pad sentuhan dalaman dan luaran dibuat dengan pemendapan elektrolitik kuprum ke permukaan matriks galvanoplastik logam, yang pra-dilapisi dengan photoresist. topeng dengan corak positif lilitan belitan dan pad sentuhan, belitan diletakkan dalam dua baris, dengan jumlah bilangan belitan sama dengan bilangan lapisan belitan berbilang lapisan, kuprum didepositkan secara elektrolitik ke kawasan celah topeng photoresist untuk ketebalan tertentu, maka kekasaran mikro dicipta pada permukaannya, topeng photoresist dikeluarkan dan gasket pelekat diletakkan pada permukaan tembaga bertukar dengan tingkap di lokasi pad sentuhan dalaman dan luaran, gasket ditekan ke dalam gegelung pada suhu pengawetan gam dan belitan bercetak satu sisi diperolehi, tampal pateri digunakan pada permukaan pad sentuhan dalaman dan dialirkan semula, kemudian matriks dibahagikan kepada dua bahagian, pada setiap satunya terdapat satu baris tunggal -belitan sisi, selepas itu kedua-dua bahagian digabungkan, meletakkannya dalam bungkusan, manakala gam mula-mula digunakan pada permukaan gasket, belitan satu sisi dilekatkan bersama dan belitan bercetak dua sisi diperolehi, selepas itu matriks itu dipisahkan dari satu sisi bungkusan, pad sesentuh dalaman dipateri, sesentuh yang dipateri dilindungi dengan varnis penebat elektrik, maka hanya satu lilitan dua sisi yang tersisa pada matriks, dan selebihnya dipisahkan dari matriks, ia diletakkan secara berurutan di dalam beg pada belitan yang tinggal pada matriks, gam mula-mula digunakan pada permukaan belitan, pad sentuhan luaran diletakkan dalam satu baris pada matriks dan disambungkan secara berpasangan dengan pematerian, bermula dari kedua dan berakhir dengan yang kedua dari belakang, manakala pad kenalan pertama dan terakhir adalah permulaan dan penghujung belitan berbilang lapisan, selepas itu pad pelekat diletakkan pada pad sentuhan luar dan bungkusan ditekan, belitan bercetak berbilang lapisan diperolehi, primer dan sekunder. belitan pengubah yang dihasilkan dengan itu dilekatkan bersama-sama sendiri, selepas itu matriks dipisahkan dari kedua-dua belah belitan dan selepas membuat lubang pada belitan dan memasang teras ferit, pengubah satah diperoleh berdasarkan papan berbilang lapisan.
Kaedah ini digambarkan melalui lukisan, Rajah 1-7.
Rajah 1 menunjukkan matriks aluminium di mana penggulungan berpusing dengan pad sesentuh dan gasket penebat elektrik dengan tingkap dibuat. Gasket direka untuk memindahkan lilitan tembaga ke atasnya untuk membentuk belitan satu sisi.
Rajah 2 menunjukkan belitan dua sisi, yang diperolehi selepas melekatkan belitan satu sisi
Rajah 3 menunjukkan belitan sekunder berbilang lapisan yang terbentuk dengan melekatkan belitan dua belah.
Rajah 4 menunjukkan belitan primer.
Rajah 5 menunjukkan belitan transformer yang diperolehi selepas melekatkan belitan primer dan sekunder dengan lubang untuk memasang teras.
Rajah 6 menunjukkan sebuah pengubah satah berdasarkan papan litar bercetak berbilang lapisan.
Rajah 7 menunjukkan sebuah pengubah satah disepadukan ke dalam papan litar bercetak berbilang lapisan.
Kaedah tersebut dilaksanakan seperti berikut
Pusingan penggulungan kuprum dengan pad sentuhan dibuat melalui pemendapan elektrolitik kuprum pada permukaan matriks galvanoplastik logam. Daripada pelbagai jenis matriks galvanoplastik logam, yang paling berkesan untuk menyelesaikan masalah ialah matriks aluminium. Oleh kerana dari matriks aluminium adalah mungkin untuk memindahkan konduktor cetakan tembaga dari matriks ke asas dielektrik nipis. Ia juga mungkin untuk membuang produk tembaga bercetak daripada matriks aluminium. Oleh itu, daripada matriks aluminium adalah mungkin untuk memindahkan lilitan bercetak tembaga secara serentak kepada penjarakkan dielektrik dan memisahkan pad sesentuh daripada matriks. Sebagai matriks aluminium 1 (Rajah 1), aloi aluminium yang digulung, sebagai contoh, gred D16T, dengan ketebalan 0.1-0.3 mm, digunakan. Matriks disediakan untuk salutan logam dengan melakukan anodisasi dalam asid sulfurik 4N pada ketumpatan arus 1A/dm2. Bahan topeng photoresist digunakan bergantung pada ketebalan lilitan belitan yang dihasilkan. Untuk lilitan nipis sehingga 50 mikron, photoresist filem boleh digunakan, sebagai contoh, jenama SPF-VShch-2-50. Untuk lilitan melebihi ketebalan 50 mikron, cat kalis galvanik digunakan, sebagai contoh, jenama STZ.13, yang digunakan dengan percetakan skrin. Topeng fotoresist 2 dengan corak positif lilitan belitan 3 dengan pad sentuhan dalaman 4 dan luaran 5 digunakan pada permukaan matriks 1 (Rajah 1). Corak photoresist topeng 2 terdiri daripada dua baris belitan 3 Bilangan lilitan 3 dalam dua baris sepadan dengan bilangan lapisan dalam lilitan berbilang lapisan Kuprum dimendapkan secara elektrolitik pada kawasan kosong corak fotoresist daripada elektrolit sulfat berasid komposisi penyaduran kuprum dalam g/l: kuprum sulfat - 250, asid sulfurik - 70, ketumpatan arus 4 A/dm 2, suhu 20±2°C . Selepas mencapai ketebalan tertentu deposit kuprum, endapan kasar kuprum dimendapkan pada permukaannya, bertujuan untuk meningkatkan kekuatan lekatan antara lilitan belitan dan pengatur jarak dielektrik 6. Mendapan kasar dimendapkan dalam mod nadi daripada larutan komposisi dalam g/l: kuprum sulfat 35-45, asid sulfurik 180-200, suhu 22-26 ° C, masa pemendapan 0.5 min, masa jeda 0.025 min, ketumpatan arus 6 A/dm 2. Tempoh pemendapan untuk mencapai permukaan kasar kepada nilai Ra 2 µm. Kemudian topeng photoresist dikeluarkan dari matriks 1 dengan melarutkannya dalam pelarut yang sesuai: photoresist filem dalam larutan alkali 5%, dan cat tahan galvanik dalam pelarut organik, contohnya, etilena klorida. Selepas itu, gasket gentian kaca 6 penebat elektrik, yang diresapi dengan pengikat pelekat yang kurang terpolimer, dengan suhu pengawetan 155 ± 5 ° C, sebagai contoh, jenama SP-1-01, diletakkan pada gegelung tembaga. Dalam gasket 6, tingkap 7 dipotong di lokasi pad sesentuh 4 dan 5 (Gamb. 1). Jumlah ketebalan gasket 6 mestilah sekurang-kurangnya dua kali lebih besar daripada ketebalan lilitan 3, kerana apabila menekan gasket 6 ke lilitan tembaga 3, gasket 6 diletakkan di dalam gasket 6 untuk keseluruhan ketebalan lilitan. Gasket 6 ditekan ke lilitan 3 pada suhu pengawetan pengikat pelekat. Dalam kes ini, belitan satu sisi 8 terbentuk. Tampal pateri 9, contohnya, gred PP1, berdasarkan pateri POS-61 dengan takat lebur 190-230°C, digunakan pada permukaan pad sentuhan dalaman dan pes pateri dialirkan semula pada suhu 90-100°C. Belitan bersebelahan 3 dalam setiap baris mempunyai susunan pad sesentuh dalaman 4 yang jika belitan bersebelahan diletakkan di atas satu sama lain, pad sesentuh 4 bertepatan dan ia boleh disambungkan dengan pematerian. Dalam kes ini, pad sentuhan luaran 5 belitan bersebelahan akan diletakkan pada jarak yang sama dengan padang antara lilitan bersebelahan dalam belitan. Untuk menggabungkan belitan bersebelahan yang terletak dalam dua baris dan membentuk belitan bercetak dua belah, matriks 1 dibahagikan kepada dua bahagian, di mana setiap satunya terdapat satu baris belitan satu sisi 8. Kemudian bahagian matriks 1 yang terbahagi diletakkan. dalam pakej mengikut lokasi tanda rujukan 10 pada setiap bahagian matriks. Bungkusan itu dilekatkan, menggunakan gasket 6 (Rajah 2), yang mempunyai tingkap 7 di lokasi pad kenalan 5. Di satu sisi bungkusan, matriks 1 dipisahkan, kemudian pematerian dijalankan kenalan dalaman 4 belitan bersebelahan. Selepas itu sesentuh yang dipateri 4 disalut dengan varnis penebat elektrik 11, sebagai contoh, jenama KO-926, dan belitan bercetak dua muka 12 diperoleh. Pad pelekat 6" Rajah 2 dengan ketebalan 0.06-0.1 mm diletakkan pada belitan bermuka dua 12 dengan tingkap 7 di tempatkan lokasi pad sentuhan luaran 5 dan gamkannya di bawah penekan pada suhu pengawetan gam. Untuk mendapatkan belitan bercetak berbilang lapisan daripada belitan dua belah 12, hanya satu dua kali ganda. -belitan sisi 12 dibiarkan pada matriks, dan selebihnya diasingkan daripada matriks dan diletakkan secara berurutan dalam beg di atas lilitan 12 yang tinggal pada matriks. Dalam kes ini, pad sentuhan luaran 5 diletakkan dalam satu baris 13 pada matriks 1 (Rajah 3).Pad sesentuh 5 disambungkan secara berpasangan dengan memateri dengan pateri dengan suhu lebur lebih tinggi daripada suhu pengawetan pengikat pelekat, contohnya, pateri POS-61. pad bermula dari sesentuh kedua dan hujung dengan yang kedua dari belakang.Dalam kes ini, pad sesentuh pertama dan terakhir 5 ialah permulaan dan penghujung lilitan berbilang lapisan 14 (Gamb.3). Seluruh barisan pad sesentuh 13 ditekan ke permukaan matriks 1 dengan pad pelekat sehingga ketebalan pakej belitan berbilang lapisan 14 dicapai. Kemudian bungkusan itu ditekan pada suhu pengawetan gam dan belitan berbilang lapisan sekunder 14 diperolehi ( Rajah 3). Penggulungan utama 15 dihasilkan secara serupa (Rajah 4). Kemudian belitan 14 dan 15 dilekatkan bersama di bawah penekan. Pisahkan matriks 1 daripada kedua-dua belah belitan bercetak pengubah. Kemudian lubang 16 dipotong dalam belitan pengubah, yang diperlukan untuk memasang teras ferit (Rajah 5), teras ferit 17 dipasang di belitan (Rajah 6), diamankan dengan plat 18 dan pengubah satah dengan multilayer papan litar bercetak 19 diperolehi.
Kemungkinan untuk menyepadukan pengubah satah 19 ke dalam papan litar bercetak berbilang lapisan adalah berdasarkan fakta bahawa teknologi pembuatan pengubah satah dan papan litar bercetak berbilang lapisan mempunyai operasi teknologi yang serupa. Oleh itu, dalam pembuatan pengubah planar, belitan primer dan sekunder dilekatkan, dan dalam pembuatan papan litar bercetak berbilang lapisan, kosong dari papan litar bercetak satu sisi atau dua sisi dilekatkan bersama. Oleh itu, adalah dicadangkan untuk menjalankan pelekatan serentak penggulungan pengubah dan papan litar bercetak berbilang lapisan kosong. Ciri tersendiri Pelekatan sedemikian adalah bahawa ia dijalankan sebelum belitan dipisahkan daripada matriks (Rajah 3 dan Rajah 4). Oleh itu, permukaan belitan dilindungi daripada kesan penyelesaian yang agresif, yang digunakan selepas melekatkan papan litar bercetak berbilang lapisan kosong dalam proses pembuatan persimpangan interlayer metallization kimia-galvanik, serta semasa membuat topologi konduktor cetakan tembaga pada lapisan luar dengan pengelasan kimia dielektrik foil. Selepas menyelesaikan pembuatan papan litar bercetak berbilang lapisan, matriks dipisahkan dari permukaan belitan. Lubang dicipta dalam belitan di mana teras ferit 17 dipasang (Rajah 7). Rajah 7 menunjukkan papan litar bercetak berbilang lapisan di mana sebuah pengubah satah disepadukan. Seperti yang dapat dilihat, belitan pengubah 14 dan 15, serta papan litar bercetak berbilang lapisan kosong 21 dan 22, dilekatkan bersama dengan gasket tunggal 20. Akibatnya, pengubah satah 19 berdasarkan papan litar bercetak berbilang lapisan 14 dan 15 disepadukan ke dalam papan litar bercetak berbilang lapisan 23.
Oleh itu, kaedah yang dibangunkan memungkinkan untuk menghasilkan pengubah satah berdasarkan papan litar bercetak berbilang lapisan dengan kebolehpercayaan operasi yang tinggi, kerana sambungan elektrik interlayer dibuat dengan memateri pad kenalan belitan bersebelahan. Di samping itu, kaedah ini memungkinkan untuk menghasilkan gegelung dengan ketebalan yang besar. Kaedah ini tidak mengehadkan bilangan belitan dua sisi yang diletakkan dalam pakej apabila membentuk belitan berbilang lapisan, jadi adalah mungkin untuk mencapai nisbah transformasi yang optimum. Kaedah ini sesuai untuk pengeluaran besar-besaran, kerana operasi teknologi utama kaedah itu boleh dijalankan pada peralatan berprestasi tinggi yang dikuasai oleh perusahaan perindustrian, iaitu: menggunakan corak photoresist pada matriks menggunakan fotolitografi, pemendapan elektrolitik tembaga ke kawasan kosong daripada corak photoresist dengan pembentukan lilitan kuprum dan pad sesentuh, membentuk papan litar bercetak satu sisi dengan memindahkan kuprum litar bercetak pada asas penebat elektrik, pembentukan papan litar bercetak berbilang lapisan berdasarkan papan litar bercetak satu sisi dan dua muka. Di samping itu, kaedah telah dibangunkan untuk menyepadukan pengubah satah ke dalam papan litar bercetak berbilang lapisan semasa pengeluaran bersama mereka.
Kaedah dijalankan seperti berikut.
Contoh 1. Transformer planar dihasilkan berdasarkan papan litar bercetak berbilang lapisan dengan teras ferit kecil jenis E 14/3.5/5, di mana ruang bebas untuk meletakkan belitan berbilang lapisan ialah 4 × 2 mm, di mana 4 mm ialah lebar ruang kosong, dan 2 mm ialah ketinggian. Belitan utama pengubah dikuasakan oleh sumber arus dengan voltan 3 V. Arus yang dibenarkan dalam pusingan belitan sekunder ialah 0.25A. Kami menentukan keratan rentas yang diperlukan bagi lilitan penggulungan sekunder berdasarkan nilai arus yang dibenarkan melalui konduktor tembaga bercetak, yang dibuat oleh pemendapan galvanik tembaga dan bersamaan dengan 20 A/mm 2. Keratan rentas pusingan kuprum belitan sekunder dengan arus yang dibenarkan 0.25 A adalah bersamaan dengan 0.0125 mm 2. Kemudian, dengan lebar pusingan belitan sekunder bersamaan dengan 0.25 mm 2, ketebalan pusingan ialah 0.05 mm.
Kami menentukan bilangan lapisan belitan yang boleh disusun mengikut ketinggian ruang bebas teras, sama dengan 2 mm. Di ruang bebas teras adalah perlu untuk meletakkan belitan primer dan sekunder pengubah, yang disambungkan antara satu sama lain dengan gasket pelekat. Dalam kes ini, adalah mungkin untuk mengagihkan ruang bebas teras: penggulungan utama - 0.6 mm, menengah - 1.2 mm, spacer pelekat - 0.2 mm.
Pusingan kuprum 3, dimendapkan pada matriks 1, ditekan ke dalam gasket penebat elektrik 6 ke seluruh ketebalan pusingan 3. Oleh itu, ketebalan gasket 6 mesti mempunyai ketebalan sekurang-kurangnya dua ketebalan pusingan 3. Dengan ketebalan satu pusingan penggulungan sekunder sama dengan 0.05 mm, ketebalan gasket hendaklah sama dengan 0.2 mm. Oleh itu, ketebalan satu lapisan penggulungan ialah 0.2 mm. Oleh itu, bilangan lapisan dalam penggulungan sekunder dengan ketebalan 1.2 mm ialah enam. Dengan enam lapisan dalam belitan sekunder dan enam lilitan dalam satu lapisan belitan, bilangan lilitan dalam belitan sekunder ialah tiga puluh enam. Apabila bilangan lilitan belitan primer ialah 4, nisbah penjelmaan ialah 9. Dengan voltan pada input belitan primer sama dengan 3 V, voltan pada keluaran belitan sekunder apabila pengubah melahu ialah 27 V .
Untuk menghasilkan belitan sekunder, enam lapisan belitan dengan pad sesentuh dibuat pada permukaan matriks aluminium. Mereka disusun dalam dua baris dengan tiga belitan dalam setiap baris (Rajah 1). Setiap belitan terdiri daripada 3 lilitan, 4 pad sentuhan dalaman dan 5 pad sentuhan luaran. Permukaan acuan yang diperlukan untuk membuat enam belitan ditentukan daripada saiz permukaan yang diperlukan untuk satu belitan, bersamaan dengan 14x18 mm, dan jarak antara belitan, sama dengan 30 mm . Permukaan pada matriks yang dimaksudkan untuk pembuatan belitan sekunder ialah 58 × 145 mm. Corak photoresist positif enam belitan dengan pad sentuhan digunakan pada permukaan matriks menggunakan fotolitografi menggunakan jenama photoresist filem SPF-VShch-2-50. Kuprum dimendapkan secara elektrolitik ke dalam kawasan celah corak fotoresist daripada elektrolit kuprum sulfat berasid dengan ketebalan 0.05 mm, kemudian mendapan kuprum kasar dimendapkan secara elektrolit daripada elektrolit kuprum sulfat yang habis dalam kandungan kuprum dalam mod berdenyut. Kemudian photoresist filem dikeluarkan dalam larutan alkali yang lemah. Gasket gentian kaca tebal 0.2 mm 6 yang diresapi dengan pengikat pelekat termoset diletakkan pada lilitan kuprum belitan. Mula-mula, tingkap 7 dipotong dalam gasket di lokasi pad sesentuh 4 dan 5. Selekoh 3 belitan ditekan ke dalam gasket dan enam belitan sebelah 8 diperoleh. Tampal pateri 9 digunakan pada pad sesentuh 4 dan pes dicairkan pada suhu 90-100°C.
Matriks 1 dibahagikan kepada dua bahagian, setiap satunya mempunyai satu baris belitan. Kemudian, selaras dengan tanda rujukan 10, bahagian matriks yang dipisahkan diletakkan dalam bungkusan (Rajah 2) sedemikian rupa sehingga pad sesentuh dalaman 4 belitan bersebelahan bertepatan untuk sambungan selanjutnya dengan pematerian, dan sesentuh luaran pad 5 terletak berdekatan pada jarak yang sepadan dengan padang antara selekoh (Gamb.2). Kedua-dua bahagian matriks 1 dilekatkan bersama di bawah penekan pada suhu pengawetan gam. Kemudian matriks dipisahkan dari hanya satu sisi bungkusan. Kemudian pad sentuhan dalaman 4 belitan bersebelahan dipateri. Sesentuh yang dipateri 4 dilindungi dengan varnis penebat elektrik 11 dan tiga belitan dua muka 12 diperoleh pada matriks 1. Pada permukaan semua belitan 12, gasket 6" dengan ketebalan 0.1 mm dengan tingkap 7 dilekatkan di bawah a tekan di lokasi pad sesentuh 5 (Gamb. 2).
Selepas itu, satu belitan dua belah 12 dibiarkan pada matriks 1, dan dua belitan dua belah diasingkan daripada matriks. Ia diletakkan secara berurutan dalam bungkusan dengan lapisan pelekat perantaraan di atas belitan 12 yang tinggal pada matriks. Dalam kes ini, pad sentuhan luaran 5 setiap belitan 12 diletakkan dalam satu baris 13 pada matriks 1 (Gamb. 3). Pad sesentuh 5 disambungkan secara berpasangan dengan memateri dengan pateri dengan suhu lebur lebih tinggi daripada suhu pengawetan pengikat pelekat. Sambungan pematerian berpasangan bermula dengan sesentuh kedua 5 dan berakhir dengan sesentuh kedua terakhir 5 dalam baris 13. Dalam kes ini, pad sesentuh pertama dan terakhir ialah permulaan dan penghujung lilitan berbilang lapisan sekunder 14. Kemudian pad sesentuh 13 ditekan ke matriks 1 dengan pad pelekat. Gasket meratakan diletakkan di atasnya sehingga ketebalan bungkusan 14 dicapai. Selepas itu bungkusan itu ditekan pada suhu pengawetan gam dan penggulungan berbilang lapisan sekunder pengubah satah diperoleh, yang terletak pada matriks 1, Rajah. 3.
Penggulungan utama pengubah satah dibuat dengan cara yang sama. Jumlah ketebalan belitan utama ialah 0.6 mm. Penggulungan utama terdiri daripada dua lapisan. Ketebalan lapisan penggulungan ialah 0.3 mm. Ini memungkinkan untuk menghasilkan lilitan belitan primer dengan ketebalan 0.1 mm atau lebih. Lebar ruang kosong di teras ialah 4 mm, dan dua lilitan belitan utama perlu diletakkan di dalamnya, jadi lebar belokan boleh sama dengan 1 mm, dengan mengambil kira jarak antara belokan, yang juga sama dengan 1 mm. Keratan rentas lilitan belitan primer adalah sama dengan 0.1 mm 2, yang sepadan dengan arus yang dibenarkan dalam lilitan belitan primer sama dengan 2.5 A. Permukaan setiap belitan ialah 14 × 18 mm. Untuk menghasilkan dua belitan satu sisi, matriks aluminium 1 berukuran 110×60 mm digunakan. Cat tahan galvano digunakan sebagai topeng photoresist, yang digunakan dengan percetakan skrin. Kemudian lilitan kuprum belitan ditingkatkan secara elektrolitik kepada ketebalan 0.1 mm. Pad kenalan 4 belitan bersebelahan disambungkan dengan pematerian. Dua sesentuh luar 5 berfungsi sebagai permulaan dan penghujung belitan primer (Gamb. 4). Kemudian belitan sekunder 14 dan primer 15 diletakkan dalam bungkusan dengan gasket perantaraan setebal 0.2 mm. Penggulungan dilekatkan di bawah tekanan pada suhu pengawetan gam. Pisahkan matriks 1 daripada kedua-dua belah belitan pengubah. Lubang 16 (Gamb.5) dipotong untuk teras 17 (Gamb.6). Pasang teras 17 jenis E 14/3.5/5. Ia dipasang dengan plat 18 dan pengubah satah diperoleh berdasarkan papan litar bercetak berbilang lapisan 19 dengan voltan masukan 3 V dan voltan keluaran 27 V.
Contoh 2. Parameter teras ferit yang sesuai untuk pengubah satah berdasarkan papan litar bercetak berbilang lapis dengan voltan kendalian 100 V dan arus beban jangka pendek 100 A ditentukan. Pengubah dikuasakan oleh sumber arus dengan voltan 12 V. Transformer satah dibuat mengikut kaedah Contoh 1 .
Ia adalah perlu untuk menentukan saiz ruang bebas dalam teras ferit, yang boleh menampung belitan primer dan sekunder pengubah dan spacer pelekat di antara mereka.
Kami menentukan saiz belitan sekunder dan primer pengubah. Mengetahui nilai voltan keluaran pengubah dan nilai voltan bekalan, kami menentukan nisbah transformasi sama dengan 8. Kami mengandaikan bahawa bilangan lilitan belitan primer ialah empat, maka bilangan lilitan dalam belitan sekunder ialah tiga puluh dua. Keratan rentas belitan sekunder mestilah sepadan dengan nilai arus jangka pendek 100 A. Pada arus 100 A, keratan rentas pusingan hendaklah 2.5 mm 2. Oleh itu, dengan lebar gegelung 3 mm, ketebalannya ialah 0.83 mm. Jurang antara selekoh juga 3 mm, jadi setiap selekoh memerlukan ruang selebar 6 mm. Dengan empat lilitan dalam satu lapisan penggulungan, lebar ruang kosong dalam teras 24 mm diperlukan.
Oleh kerana terdapat tiga puluh dua lilitan dalam belitan sekunder, mereka boleh disusun dalam lapan lapisan belitan, empat pusingan dalam setiap belitan.
Ketinggian ruang bebas yang diperlukan dalam teras ditentukan oleh jumlah ketebalan belitan primer dan sekunder dan ketebalan pengatur jarak pelekat. Ketebalan belitan sekunder ditentukan oleh jumlah lapan ketebalan gasket di mana lilitan kuprum belitan ditekan. Dengan ketebalan gegelung tembaga 0.83 mm, ketebalan gasket ialah 2 mm. Kemudian ketebalan penggulungan sekunder ialah 16 mm.
Tentukan ketebalan belitan primer. Lebar ruang bebas dalam teras untuk belitan sekunder dan primer adalah sama dan sama dengan 24 mm. Penggulungan utama mengandungi empat lilitan dalam dua lapisan. Oleh itu, dalam satu lapisan belitan terdapat dua lilitan dengan lebar pusingan 6 mm, dengan jarak antara lilitan juga 6 mm. Dengan ketebalan gegelung 0.5 mm, ketebalan gasket ialah 2 mm. Kemudian ketebalan belitan utama ialah 4 mm. Jika ketebalan pad pelekat ialah 0.2 mm, maka jumlah ketinggian ruang kosong dalam teras untuk menampung belitan pengubah hendaklah 20.2 mm. Oleh itu, teras ferit dengan ruang kosong 24x20.2 mm sesuai untuk pengubah satah berkuasa tinggi.
Kami menentukan dimensi teras ferit berbentuk W (Rajah 6). Panjang teras ferit berbentuk W terdiri daripada dua bahagian untuk meletakkan penggulungan bercetak berbilang lapisan pengubah, terletak pada kedua-dua belah rod pusat, Rajah.6. Dengan lebar rod pusat 10 mm dan rod sisi 5 mm lebar, jumlah panjang pengubah satah ialah (24×2)+10+(5×2)=68 mm. Ketinggian teras ferit terdiri daripada ketinggian ruang bebas teras dan ketebalan bahagian utama teras dari mana batang tengah dan sisi memanjang. Dengan ketinggian ruang bebas teras sama dengan 20.2 mm, ketebalan bahagian utama teras sama dengan 6 mm, ketinggian teras ferit ialah 26.2 mm.
Oleh itu, teras ferit berbentuk W untuk pengubah satah berkuasa dengan voltan keluaran 100 V dan arus 100 A, dikuasakan oleh sumber arus 12 V, mempunyai dimensi 68/26.2/50 mm. Apabila menggunakan teras E-jenis untuk sistem E-E, teras akan menjadi jenis E68/13.1/50.
Contoh 3. Papan litar bercetak berbilang lapisan dihasilkan dengan pengubah satah disepadukan ke dalamnya.
Papan litar bercetak berbilang lapisan dibuat menggunakan kaedah menekan berpasangan. Mengapa mengambil dua kerajang dielektrik kosong pada kedua-dua belah. hidup dalam Setiap bahan kerja dicipta dengan topologi litar bercetak tembaga dengan mengetsa kerajang di kawasan yang tidak dilindungi oleh topeng fotoresist. Kemudian, melalui lubang digerudi dalam setiap bahan kerja dan pengetatannya dilakukan oleh pemendapan kimia-galvanik kuprum. Selepas ini, bahan kerja dilekatkan bersama.
Menggunakan teknologi contoh 1, belitan primer 15 dan belitan sekunder 14 dibuat pada matriks 1 (Rajah 3 dan Rajah 4), yang juga tertakluk kepada pelekatan. Ambil pad gentian kaca 20 (Gamb. 7) yang diresapi dengan gam, di kedua-dua belah bahagian kosong papan litar bercetak berbilang lapisan 21 dan 22, serta belitan 14 dan 15, diletakkan. Bungkusan ditekan pada suhu pengawetan gam itu. Kemudian pembuatan papan litar bercetak berbilang lapisan 23 selesai, yang mana lubang digerudi untuk mencipta vias interlayer dan ia tertakluk kepada metalisasi kimia-galvanik. Topologi litar bercetak tembaga kemudiannya dicipta pada lapisan luar papan dengan menggores kerajang di kawasan yang tidak dilindungi oleh topeng fotoresist. Dalam proses menyiapkan pembuatan papan litar bercetak berbilang lapisan, belitan 14 dan 15 pengubah satah dilindungi daripada kesan penyelesaian agresif oleh matriks 1. Selepas menyelesaikan pembuatan papan berbilang lapisan 23, matriks dipisahkan daripada belitan 14 dan 15, lubang dicipta untuk memasang teras ferit 17. Teras ferit 17 dipasang, plat ferit 18 dipasang padanya. Transformer satah 19 diperoleh, disepadukan ke dalam papan litar bercetak berbilang lapisan 23.
Keputusan teknikal
Kaedah yang dicadangkan memungkinkan untuk menghasilkan pengubah planar dengan kebolehpercayaan operasi yang tinggi, kerana sambungan antara lapisan belitan bercetak berbilang lapisan diperolehi dengan memateri pad sesentuh menggunakan pateri refraktori. Kaedah ini memungkinkan untuk menghasilkan lilitan berliku dengan ketebalan yang besar, dan oleh itu dengan nilai pusingan melintang yang besar dan oleh itu dengan arus yang dibenarkan yang besar pada gilirannya.
Ketiadaan sekatan ke atas bilangan belitan dua sisi dari mana belitan berbilang lapisan dibuat membolehkan pengisian lengkap ruang kosong teras dan mencapai nombor optimum berpusing dalam belitan berbilang lapisan.
Kaedah ini memungkinkan untuk menyepadukan pengubah planar ke dalam papan litar bercetak berbilang lapisan semasa pengeluaran bersama mereka. Berdasarkan kaedah yang dicadangkan, adalah mungkin untuk menjalankan pengeluaran besar-besaran transformer planar berdasarkan papan litar bercetak berbilang lapisan.
Sumber maklumat
1. Kaedah membentuk induktor satah. Abstrak ciptaan Rusia, aplikasi 93006715/07 bertarikh 1993.02.03, diterbitkan 1995.04.20.
2. Pengubah satah berdasarkan papan litar bercetak berbilang lapisan. Komponen dan teknologi. 2003, No. 6", ms 106-112. Prototaip.
3. Penyaduran elektrik. M.: Metalurgi, 1987, ms 572-573.
6. Teknologi papan litar bercetak berbilang lapisan. M.: Radio dan komunikasi, 1990, hlm. 63, 74.
7. Teknologi papan litar bercetak berbilang lapisan. M.: Radio dan komunikasi, 1990, hlm.46.
8. Teknologi papan litar bercetak berbilang lapisan. M.: Radio dan komunikasi, 1990, hlm.38.
9. Pemasangan permukaan. M.: Standards Publishing House, 1991, hlm.28.
10. Buku panduan bahan elektrik. M.: Tenaga, 1974, hlm.253.
11. Fedulova A.A. dan lain-lain.Papan litar bercetak berbilang lapisan. M.: Radio Soviet, 1977, ms 183-193.
12. Arenkov A.B. Unsur cetakan dan filem peralatan radio-elektronik. L.: Tenaga, 1971, hlm.19.
1. Kaedah untuk membuat pengubah satah berdasarkan papan litar bercetak berbilang lapisan, termasuk pembuatan lilitan tembaga belitan dengan pad sesentuh mengikut corak cetakan photoresist, di mana belitan terletak di bahagian segi empat tepat yang berasingan, kemudian belitan diletakkan dalam bungkusan dengan pad pelekat termasuk di antara belitan, menekan dijalankan pakej pada suhu pengawetan gam, mewujudkan sambungan elektrik interlayer belitan, membuat belitan berbilang lapisan primer dan sekunder dan melekatkannya bersama-sama, membuat lubang dalam belitan ke dalamnya. teras ferit dipasang, dicirikan bahawa lilitan belitan dengan pad sentuhan dalaman dan luaran dibuat oleh pemendapan elektrolitik kuprum pada permukaan matriks galvanoplastik logam, yang pra-dilapisi dengan topeng fotoresist dengan corak positif lilitan belitan dan pad sentuhan, belitan disusun dalam dua baris, dengan jumlah bilangan belitan sama dengan bilangan lapisan belitan berbilang lapisan; kuprum didepositkan secara elektrolitik pada kawasan celah topeng fotoresist pada ketebalan tertentu , kemudian kekasaran mikro tercipta pada permukaannya, topeng photoresist dikeluarkan dan gasket pelekat dengan tingkap diletakkan pada permukaan lilitan tembaga di lokasi pad sentuhan dalaman dan luaran, gasket ditekan ke lilitan pada pengawetan suhu gam dan belitan bercetak satu sisi diperolehi, digunakan pada permukaan pad sentuhan dalaman tampal pateri dan pengaliran semulanya dilakukan, kemudian matriks dibahagikan kepada dua bahagian, di mana setiap satunya terdapat satu baris daripada belitan satu sisi, selepas itu kedua-dua bahagian digabungkan, meletakkannya dalam beg, manakala gam mula-mula digunakan pada permukaan gasket, belitan satu sisi dilekatkan bersama dan belitan bercetak dua belah diperolehi, selepas itu matriks dipisahkan dari satu sisi bungkusan, pad sesentuh dalaman dipateri, sesentuh yang dipateri dilindungi dengan varnis penebat elektrik, maka hanya satu lilitan dua sisi yang tersisa pada matriks, dan selebihnya dipisahkan dari matriks, mereka diletakkan secara berurutan dalam bungkusan pada belitan yang kekal pada matriks, gam mula-mula digunakan pada permukaan belitan, pad sentuhan luaran diletakkan dalam satu baris pada matriks dan disambungkan secara berpasangan dengan pematerian, bermula dari yang kedua dan berakhir dengan yang kedua dari belakang, manakala pad kenalan pertama dan terakhir adalah permulaan dan penghujung belitan berbilang lapisan, selepas itu pad pad sentuhan luaran diletakkan dengan pad pelekat dan bungkusan ditekan, belitan bercetak berbilang lapisan diperolehi , belitan primer dan sekunder pengubah dibuat, dilekatkan bersama, selepas itu matriks dipisahkan dari kedua-dua belah belitan dan selepas membuat lubang pada belitan dan memasang teras ferit, pengubah satah diperoleh berdasarkan papan berbilang lapisan .
2. Kaedah mengikut tuntutan 1, dicirikan bahawa pelekatan penggulungan primer dan sekunder pengubah satah dijalankan serentak dengan pelekatan lapisan kosong lapisan papan litar bercetak berbilang lapisan menggunakan gasket biasa, kemudian pengeluaran selanjutnya papan litar bercetak berbilang lapisan dijalankan dengan membentuk topologi litar kuprum dengan menggores dielektrik foil dan mewujudkan sambungan elektrik interlayer dengan pelogalan kimia-galvanik, semasa operasi ini belitan pengubah dilindungi daripada tindakan penyelesaian agresif oleh matriks; selepas membuat papan litar bercetak berbilang lapisan, matriks dipisahkan dari permukaan belitan, lubang dibuat di dalamnya, teras ferit dipasang dan pengubah satah disepadukan ke papan litar bercetak berbilang lapisan diperolehi .
Paten serupa:
Ciptaan ini berkaitan dengan kejuruteraan elektrik dan radio dan boleh digunakan dalam pembuatan pengubah planar yang bertujuan untuk peranti kejuruteraan elektrik dan radio mudah alih.
Tidak lama dahulu, saya telah didekati oleh sebuah syarikat yang perlu membangunkan barisan pemacu LED. Saya tidak akan menamakan nama syarikat dan ciri prestasi pemandu; Saya tidak menandatangani NDA, tetapi etika adalah etika. Ia kelihatan seperti pesanan biasa untuk pemandu, berpuluh-puluh daripadanya dikumpulkan setiap tahun, tetapi terdapat dua keperluan yang saling eksklusif: harga Dan dimensi.
Tugasnya mudah dari sudut reka bentuk litar, tetapi dari sudut pengeluaran dan reka bentuk ia ternyata sangat menarik. Dan sebagainya - adalah perlu untuk menghasilkan pemacu rangkaian untuk LED dengan pembetulan faktor kuasa (kuasa kira-kira 100 W), yang kos adalah sekitar $3 pada siri dan telah dimensi ketinggian tidak lebih daripada 11 mm! Ramai yang akan berkata: "Apa masalah dengan membuat pemandu murah?", Tetapi yang murah tidak akan berfungsi, kerana satu lagi keperluan - adalah mungkin untuk memberi tanpa rasa takut Waranti 5 tahun. Dan di sinilah keseronokan bermula.
Pilihan topologi dan reka bentuk litar telah dibuat, semuanya sesuai dengan dimensi dan kos, tetapi gambar yang begitu indah telah dimanjakan oleh pengubah "klasik". Ia besar, mahal, teknologi sukar untuk dihasilkan. Masalah terakhir masih perlu diselesaikan, dan selepas dua hari pemikiran dan pengiraan ia dijumpai - pengubah satah.
Jika anda berminat dengan pilihan yang dibuat, hujah apa yang berdasarkannya, dan bagaimana kami berjaya mendapatkan kos pengubah menjadi kurang daripada $0.5, maka saya menjemput anda ke podcast. Nah, untuk meningkatkan "selera makan" anda, saya melampirkan foto pengubah siap:
Kelemahan utama pengubah "klasik".
Saya fikir ia bukan rahsia kepada sesiapa sahaja bagaimana rupa pengubah biasa, tetapi sekiranya ada yang terlepas 150 tahun terakhir revolusi perindustrian, jadi izinkan saya mengingatkan anda:
Inilah rupa transformer biasa, dililit pada bingkai daripada teras RM12. Kenapa dia teruk sangat? Terdapat beberapa sebab untuk ini, sudah tentu, sebahagian daripada mereka kehilangan kaitan dalam tugas tertentu, tetapi kisahnya akan diceritakan dalam konteks tugas yang dihadapi saya. Dan inilah yang utama:
- Ketinggian. Malah seseorang yang mempunyai mata yang lemah boleh menganggarkan saiz transformer dari gambar dan berkata dengan yakin: "Ia pasti lebih besar daripada 11 mm." Sesungguhnya, ketinggian pengubah pada RM12 adalah kira-kira 24 mm, iaitu lebih daripada 2 kali ganda nilai yang diperlukan
- Kebolehkilangan. Apabila anda perlu menggulung 1-2 transformer, anda mengambil bingkai, wayar dan melilitkannya. Apabila anda perlu menggulung 100–200 keping, anda boleh memesan penggulungan di negara anda, harganya masih berpatutan. Apabila anda perlu menggulung 10,000 keping, dan kemudian 50,000 lagi, maka banyak nuansa timbul: harga, kualiti, memilih kontraktor lain di Asia. Semua ini meningkatkan kos akhir produk, apabila saya hanya memerlukan kualiti yang sangat murah dan sangat tinggi.
- Kebolehulangan. Sangat sukar untuk menggulung dan memasang dua transformer yang sama; adalah mustahil untuk membuat 10,000 transformer yang sama. Saya telah mengalami ini dengan cara yang sukar lebih daripada sekali, terutamanya apabila ia berkaitan dengan pengeluaran di SA. Sekarang bayangkan
bahawa anda perlu "memfailkan" 10,000 transformer ini semasa pemasangan terakhir. Diperkenalkan? Adakah anda berasa sedih tentang jumlah buruh yang terlibat, dan oleh itu kosnya? Saya fikir ia mempunyai. - Harga kos. Ini secara amnya adalah titik yang sangat sukar, tetapi mari kita lihat foto di atas dan lihat bahawa untuk memasang pengubah klasik kita memerlukan bingkai, teras, staples, wayar tembaga, penebat, dan semua ini dengan tangan atau pada mesin separa automatik. Katakan semua ini berharga "X dolar". Untuk membuat pengubah satah, anda hanya memerlukan teras. Saya rasa jelas di sini bahawa 1 bahagian jelas lebih murah daripada 1 bahagian yang sama + 4 lagi komponen?
Pada masa ini, anda mungkin ditimpa siksaan: "Jika semuanya begitu buruk, maka mengapa transformer konvensional begitu biasa? Sedikit lebih awal saya mengatakan bahawa beberapa kelemahan ini dalam tugas tertentu bukanlah kelemahan. Sebagai contoh, jika anda membuka UPS dalam talian, anda akan melihat bahawa pengubah bukanlah elemen terbesar di sana. Dan jika anda memasang kumpulan kecil sehingga 100–200 peranti sebulan, maka kos mungkin akan berkurangan, kerana 100-200 keping sudah boleh dibuat di Rusia, atau anda boleh menyewa penggulung, membeli mesin Cina, atau membuatnya sendiri dengan harga 100-200 ribu rubel. dan nikmati hidup.
Dan mungkin tempat utama di mana transformer planar tidak akan menggantikan yang konvensional ialah penukar dengan kuasa undian lebih daripada 2000 W.
Reka bentuk pengubah satah
Dalam gambar pertama anda melihat pengubah jenis ini sudah dipasang, rupanya sangat luar biasa, bukan? Walaupun orang yang membuka televisyen moden, mengecas komputer riba (bukan yang murah) mungkin sudah melihat transformer sedemikian atau yang serupa.
Transformer satah boleh dibuat dalam pelbagai reka bentuk, tidak ada klasifikasi yang jelas setakat yang saya tahu, tetapi saya membahagikannya kepada 2 jenis:
Apa sahaja jenis pengubah satah yang dipertimbangkan, mereka mempunyai satu persamaan - semua belitan dibuat dalam bentuk trek kuprum pada papan litar bercetak.
Jika anda memutuskan untuk membiasakan diri dengan teknologi ini dengan lebih terperinci dan menuju ke Google, anda mungkin akan menjumpai frasa dalam banyak artikel: “... dan akhirnya dalam tahun lepas transformer satah telah menjadi berpatutan. Ini disebabkan oleh fakta bahawa papan berbilang lapisan telah jatuh harga." Apabila saya mereka bentuk pengubah satah pertama saya, pada tahun 2010–11, frasa ini mengelirukan saya. Saya secara naif berfikir bahawa planar dibuat secara eksklusif pada papan litar bercetak berbilang lapisan. Pada masa itu, saya masih belajar di universiti, dan walaupun saya bekerja dan menerima biasiswa yang baik, lembaga jenis ini tidak begitu mampu untuk saya dari segi kewangan. Saya memikirkannya dan memutuskan untuk membuat Facebook saya sendiri!!! Untuk mengurangkan kos teknologi ini, ternyata kemudian, dia datang dengan basikal.
Intipati pengurangan kos adalah menggunakan "pai" beberapa papan litar bercetak dua lapisan dengan ketebalan kecil (0.8 atau 1 mm). Bagi saya ia kelihatan seperti penyelesaian yang cemerlang dan mudah. Satu-satunya masalah ialah, seperti biasa, saya melihat penyelesaian syarikat terkemuka yang terlibat dalam elektronik kuasa, seperti Texas Instruments, Linear, Infineon, Murata, dan mereka menggunakan papan litar bercetak dengan 6–8 lapisan, dan pada tahun 2010 mereka juga mempunyai kelas standard 4 (0.15/0.15 mm) adalah sangat mahal. Kemudian ternyata saya telah dijemput ke sebuah syarikat yang baik untuk latihan musim panas dan di sana mereka memberitahu saya dan menunjukkan kepada saya bahawa mereka telah membuat "pai" sedemikian untuk transformer planar selama 10 tahun. Syarikat lain yang berpangkat lebih rendah daripada TI dan Infineon melakukan perkara yang sama. Perkara utama ialah idea itu betul dan keputusan sedemikian bukan sahaja betul, tetapi juga diuji masa.
Semua elemen "pai" adalah papan dua lapisan biasa dari kelas ketepatan standard, yang bermaksud ia sangat murah dan mana-mana pengeluar papan litar bercetak boleh menghasilkannya. Unsur-unsur "pai" pengubah planar kelihatan seperti ini:
Seperti yang anda lihat, terdapat hanya 3 elemen dalam pengubah saya, walaupun mungkin terdapat lebih banyak lagi. Kenapa 3? Mengikut pengiraan saya, untuk mendapatkan induktansi yang diperlukan dalam penggulungan utama, saya memerlukan 6 lapisan. 2 lapisan memberi saya papan utama + 2 lapisan "sekeping pai" + 2 lapisan "sekeping pai". Penggulungan sekunder hanya sesuai dengan 2 lapisan, yang merupakan satu lagi "kepingan pai". Akibatnya, ia mempunyai timbunan 4 papan litar bercetak dua lapis. Aritmetik selanjutnya adalah lebih mudah: Saya menggunakan teras ELP18/4/10, yang bermaksud jarak untuk "belitan" ialah 4 mm. Kami membahagikan jarak ini dengan bilangan papan: 4 mm / 4 papan = 1 mm - ketebalan setiap papan litar bercetak. Mudah sahaja!
Jika anda tiba-tiba tidak faham dari mana datangnya jurang 4 mm, anda boleh melihat lembaran data untuk teras di sini. Dan bagi mereka yang tidak selesa mengikuti pautan atau tidak mahu menghabiskan trafik pada pdf yang besar, keratan kecil:
Seperti yang anda lihat, saiz tetingkap teras pada satu separuh ialah 2 mm, pada separuh kedua ia juga 2 mm. Kami mendapat jumlah ketinggian tingkap - 4 mm.
Sekarang anda boleh memikirkan apa yang terdiri daripada kos pengubah planar. Sebenarnya, terdapat hanya 2 komponen: teras dan 3 papan litar bercetak. Kos teras $0.14 borong, 3 papan litar bercetak berharga $0.11 setiap satu, juga dalam siri. Kami mendapat $0.47 untuk kos pengubah itu sendiri. Saya tidak memasukkan kompaun untuk melekatkan teras di sini, kerana... jika anda menyebarkan kosnya ke atas keseluruhan kumpulan, maka ia tidak menambah sehingga 1 sen, dan saya tidak mengira kerja pemasangan. Kerja itu tidak dipertimbangkan untuk satu sebab mudah - pengubah dipasang pada peringkat pemasangan manual, dan di Asia ia berharga satu sen. Sebagai perbandingan, pematerian 2 transistor dalam pakej TO-220 kos yang sama seperti memasang pengubah planar, iaitu sekali lagi kosnya sangat kecil. Ini adalah cara kita mendapatkan nombor 0.5$ untuk 1 pengubah sehingga 100 W.
Sedikit tentang keputusan saya... Saya berjaya menyesuaikan diri dengan dimensi ketinggian malah lebih baik - daripada maksimum 11 mm, saya mendapat 9.6 mm. Di satu pihak, ia hampir tidak ketara, tetapi dalam praktiknya ini adalah pengurangan saiz sebanyak kira-kira 13%. Selain itu, dimensi ketinggian utama tidak lagi ditentukan oleh pengubah, tetapi oleh kapasitor SMD elektrolitik pada input dan output.
Dari segi kos, saya tidak dapat memberikan angka yang tepat kepada anda, tetapi kami berjaya memenuhi keperluan tersebut. Di sini perlu diperhatikan usaha pelanggan itu sendiri, dia berjaya mencari pembekal yang, untuk siri besar, dapat memberikan harga pada tahap yang sama, dan kadang-kadang lebih rendah sedikit, daripada digikey. Merit peribadi saya ialah saya menyelesaikan masalah teknikal dan melakukannya dengan murah, dan pelanggan sendiri melakukannya dengan sangat murah tanpa kehilangan kualiti.
Keupayaan teknikal yang ditawarkan oleh pengubah satah
Selanjutnya, artikel saya mengambil watak yang lebih teknikal daripada naratif, dan jika anda tidak berminat dengan elektronik kuasa, pengiraan kering dan perkara jahat lain, maka anda boleh berhenti membaca lebih lanjut dan meneruskan perbincangan dalam ulasan. Tidak akan ada lagi gambar yang cantik. Jika anda merancang untuk mengguna pakai teknologi ini untuk diri sendiri, maka segala-galanya baru bermula untuk anda.
Supaya anda boleh menilai dengan lebih jelas potensi penuh jenis transformer ini, saya boleh katakan bahawa dalam projek ini, pada sepasang teras ELP18/4/10 saya dapat membina penukar resonan dengan kuasa 65 W. Sekarang lihat dimensi keseluruhannya, bukankah ia buruk untuk perkara sekecil itu?
Kaedah pengiraan untuk pengubah satah
Terdapat banyak kaedah yang membolehkan anda mengira jenis transformer ini. Benar, kesusasteraan utama, termasuk kesusasteraan saintifik, terutamanya dalam bahasa Inggeris, Jerman dan Cina. Saya mencuba beberapa dalam amalan, semuanya diambil dari sumber bahasa Inggeris dan semuanya menunjukkan hasil yang boleh diterima. Dalam proses bekerja selama beberapa tahun, saya membuat pelarasan kecil yang membolehkan saya meningkatkan sedikit ketepatan pengiraan, dan teknik inilah yang akan saya tunjukkan kepada anda.
Saya tidak mempunyai sebarang cita-cita untuk keunikannya, dan saya juga tidak menjamin bahawa keputusannya cukup tepat dalam semua julat frekuensi dan kuasa. Oleh itu, jika anda bercadang untuk menggunakannya di tempat kerja, maka berhati-hati dan sentiasa memantau kecukupan hasilnya.
Pengiraan pengubah satah
Apabila mengira sebarang pengubah, langkah pertama ialah mencari nilai maksimum aruhan magnetik. Kerugian dalam teras dan dalam konduktor tembaga membawa kepada pemanasan pengubah, jadi pengiraan mesti dibuat berhubung dengan pemanasan melampau maksimum pengubah yang dibenarkan. Yang terakhir dipilih berdasarkan keadaan operasi dan keperluan untuk peranti.
Kami membuat andaian empirikal di mana kami menganggap bahawa separuh daripada jumlah kerugian pada pengubah adalah kerugian dalam teras. Berdasarkan andaian ini, kami mengira ketumpatan kehilangan maksimum dalam teras menggunakan formula empirikal: 
Di manakah nilai isipadu magnet berkesan V.E. diambil daripada dokumentasi untuk teras dalam [cm 3], nilai haba lampau maksimum ΔT dipilih berdasarkan pengiraan (sebagai contoh, saya biasanya mengambil kira 50–60 darjah). Dimensi nilai yang terhasil ialah [mW/sm 3 ].
Sila ambil perhatian bahawa banyak formula yang saya huraikan diperolehi secara empirik. Yang lain ditulis dalam bentuk akhir mereka tanpa menerangkan terbitan matematik mereka. Bagi mereka yang berminat dengan asal usul yang terakhir, saya menasihati anda untuk membiasakan diri dengan kesusasteraan asing mengenai bahan magnet, contohnya, terdapat juga buku dari Epcos dan Ferroxcube.
Sekarang, mengetahui ketumpatan kehilangan maksimum dalam teras, kita boleh mengira nilai induktansi maksimum di mana suhu terlalu panas tidak akan melebihi reka bentuk. 
di mana SM, ST, x, y- parameter yang diperoleh secara empirik oleh kaedah penghampiran keluk kerugian, dan f- kekerapan penukaran. Anda boleh mendapatkannya dalam dua cara: dengan memproses data (graf) daripada dokumentasi untuk teras anda atau dengan membina sendiri graf ini. Kaedah terakhir akan membolehkan anda mendapatkan data yang lebih tepat, tetapi anda memerlukan pengimejan terma yang lengkap.
Sebagai contoh, saya akan berkongsi dengan anda nilai-nilai ini untuk teras yang diperbuat daripada bahan Epcos N49, analognya dari Ferrocube juga merupakan bahan yang popular dan berpatutan 3F3. Kedua-dua bahan membolehkan anda membina penukar dengan frekuensi resonans sehingga 1 MHz dengan mudah. Ia juga perlu diperhatikan bahawa parameter ini bergantung pada kekerapan, nombor ini adalah untuk frekuensi 400–600 kHz. Ini adalah julat frekuensi dan bahan paling popular yang saya gunakan.
- CM = 4.1×10–5
- СT = 1.08×10–2
- x = 1.96
- y = 2.27
Seterusnya, perlu diingati komponen kedua kerugian dalam pengubah - kerugian penggulungan tembaga. Mereka dikira dengan mudah, mengikut undang-undang Ohm kegemaran kami, di mana kami juga mengambil kira perkara yang agak logik: arus kami berdenyut dan ia tidak mengalir 100% daripada masa, iaitu, kitaran tugas. Saya tidak akan memberitahu anda bagaimana untuk mengira rintangan penggulungan tembaga berdasarkan geometrinya, ia terlalu remeh, tetapi saya mungkin akan mengingatkan anda tentang formula umum:
Kerugian kuprum dikira untuk setiap belitan secara berasingan dan kemudian ditambah. Sekarang kita tahu kerugian dalam setiap lapisan "pai" dan dalam inti. Mereka yang berminat boleh mensimulasikan kepanasan melampau transformer, contohnya, dalam Simulasi Aliran Comsol atau Solidworks.
Meneruskan topik konduktor tembaga, mari kita ingat fenomena seperti itu kesan kulit. Jika anda menerangkannya "pada jari anda", maka ini adalah kesan apabila, dengan peningkatan dalam kekerapan arus yang mengalir dalam konduktor, arus "diperah" daripada konduktor (dari pusat ke permukaan) dengan arus lain - pusaran.
Bercakap secara lebih saintifik, akibat daripada pengaliran arus ulang alik dalam konduktor, aruhan ulang alik diaruh, yang seterusnya menyebabkan arus pusar. Arus pusar ini mempunyai arah yang bertentangan dengan arus utama kita dan ternyata ia saling ditolak dan di tengah konduktor jumlah arus adalah sifar.
Logiknya mudah - semakin tinggi frekuensi arus yang mengalir, semakin besar kesan kulit dan semakin rendah keratan rentas berkesan konduktor. Pengaruhnya boleh dikurangkan dengan mengoptimumkan geometri belitan, menyelaraskannya dan kaedah lain yang mungkin patut, jika bukan keseluruhan buku, maka artikel berasingan yang besar.
Untuk pengiraan kami, cukup untuk menganggarkan secara kasar pengaruh kesan kulit menggunakan formula empirik lain: 
di mana ∆δ
- ketebalan zon dengan arus sifar, f- kekerapan penukar. Seperti yang anda lihat, kesan ini bergantung sepenuhnya pada frekuensi pensuisan.
Sekarang mari kita hitung berapa banyak pusingan dan perkara lain yang kita perlukan untuk membuat pengubah larian terus. Pertama sekali, kami mengira berapa banyak lilitan yang kami perlukan dalam penggulungan utama: 
Di mana Umin ialah voltan masukan minimum, D ialah kitaran tugas, f ialah kekerapan operasi, Ae ialah keratan rentas berkesan teras. Sekarang kita mengira bilangan lilitan untuk penggulungan sekunder: 
Di mana N1 ialah bilangan lilitan dalam belitan primer, D ialah kitaran tugas, Uout ialah nominal voltan keluaran, Umin - voltan masukan minimum.
Langkah seterusnya ialah mengira kearuhan belitan primer. Oleh kerana arus dalam belitan mempunyai tindak balas impuls, ia juga akan bergantung kepada kearuhan. Kami mengiranya menggunakan formula berikut: 
Di mana μ0 ialah kebolehtelapan magnet berkesan, μa ialah kebolehtelapan magnet amplitud, Ae ialah keratan rentas berkesan teras, N1 ialah bilangan lilitan dalam belitan primer, Iaitu panjang laluan berkesan. Anda boleh mencari parameter yang hilang, seperti kebolehtelapan dan panjang garis magnet, dalam dokumentasi untuk teras tertentu.
Sekarang langkah terakhir yang perlu kita ambil ialah mengira arus dalam belitan primer. Ini akan memungkinkan untuk mengira keratan rentas untuk penggulungan utama dan, dengan itu, lebar konduktor. Nilai semasa ialah jumlah dua komponen dan kelihatan seperti ini: 
Di sini, nampaknya semua komponen formula sudah biasa dan dikira, satu-satunya perkara yang saya akan perhatikan ialah parameter Pmax. Ini bukan sahaja nilai kuasa keluaran undian, ia ialah jumlah kuasa penukar, dengan mengambil kira kecekapan sekurang-kurangnya lebih kurang (saya biasanya menetapkannya kepada 95–97% untuk penukar resonan) dan margin yang anda masukkan peranti itu. Dalam peranti saya biasanya terdapat rizab kuasa 10%; terutamanya dalam peranti dan unit kritikal, kadangkala perlu menyediakan rizab 20–25%, tetapi ini meningkatkan kos.
Oleh itu, kami telah menerima semua parameter yang diperlukan untuk pengiraan dan reka bentuk pengubah satah. Sudah tentu, anda perlu mengira keratan rentas untuk belitan itu sendiri, tetapi ini adalah aritmetik asas, yang saya tidak mahu mengacaukan artikel itu. Segala-galanya telah pun dikira dan yang tinggal hanyalah mereka bentuk papan dalam beberapa perisian CAD.
Pokoknya
Saya harap artikel saya akan membantu anda mula menggunakan transformer planar dalam projek rumah anda dan dalam projek komersial. Teknologi ini mesti digunakan dengan berhati-hati, kerana bergantung pada tugas, ia mungkin lebih mahal daripada transformer "klasik".
Tidak dinafikan juga bahawa penggunaan transformer planar membuka kemungkinan teknikal baharu, dan Mosfets moden dan transistor GaN baharu hanya menyumbang kepada ini, membolehkan penciptaan penukar dengan frekuensi 400 kHz dan lebih tinggi. Walau bagaimanapun, kos "peluang" ini tidak selalunya cukup rendah, dan mereka bentuk penukar resonans pada frekuensi sedemikian memerlukan set pengetahuan dan pengalaman yang besar.
Tetapi jangan marah! Mana-mana daripada anda, walaupun seorang jurutera elektronik yang baru, boleh memasang topologi yang lebih mudah, contohnya, jambatan ZVS (Jambatan penuh). Topologi ini membolehkan anda mendapat kecekapan yang sangat tinggi dan tidak memerlukan sebarang pengetahuan super rahsia. Anda hanya perlu membuat prototaip atau mock-up dan bereksperimen dengan teliti. Semoga berjaya dalam meneroka ufuk baharu!
dibaca 14146 kali
