Један од наших{0}}дугорочних клијената нас је једном позвао са проблемом који је већ одложио њихов распоред производње за скоро две недеље.
Њихово прекидачко напајање би повремено покварило након неколико месеци рада на терену. Тим за одржавање је већ заменио МОСФЕТ-ове, електролитичке кондензаторе, контролере, па чак и редизајниран део ПЦБ-а. Свака покварена јединица изгледала је мало другачије, што је чинило проблем готово немогућим за репродукцију у лабораторији.
Коначно, затражили су од Вуки Хуипу Елецтроницс Цо., Лтд. да испита ПЦБ трансформатор.
Занимљиво је да трансформатор није изгорео, напукао или видљиво оштећен. Чак је прошао и основни тест отпорности. Међутим, када смо извршили комплетну електричну анализу, индуктивност се значајно померила јер је језгро радило на прекомерној температури током дужег периода. Већи губитак језгра постепено је повећавао струју пребацивања, што је на крају изазвало квар других компоненти у напајању.
Лекција је била једноставна.
Многи кварови трансформатора ПЦБ-а не почињу унутар трансформатора-већ се ту једноставно завршавају.
Ово је један од разлога зашто је решавање проблема са магнетним компонентама често компликованије од решавања проблема са полупроводницима. Када транзистор поквари, штета је обично очигледна. Када трансформатор почне да се деградира, симптоми се често појављују на другим местима у колу.
Један од најчешћих проблема је прегревање.
ПЦБ трансформатор је дизајниран да ради у одређеном температурном опсегу. Ако се фреквенција укључивања промени, проток ваздуха постаје ограничен или напајање непрекидно ради под условима преоптерећења, унутрашње температуре почињу да расту. У почетку, трансформатор и даље нормално функционише. Временом, међутим, изолациони материјали стари, карактеристике ферита се мењају и губици бакра се даље повећавају. Резултат је постепени пад ефикасности, а не тренутни неуспех.
Када истражујете термичке проблеме, препоручујемо мерење површинске температуре трансформатора у условима пуног-оптерећења уместо да се ослањате само на-лабораторијско тестирање без оптерећења. Многи кварови на терену се дешавају једноставно зато што су стварна радна окружења много топлија од услова тестирања прототипа.
Још један уобичајени проблем је нестабилан излазни напон.
Инжењери често прво сумњају на кола повратне спреге или ПВМ контролере, али трансформатори заслужују једнаку пажњу. Лабави намотаји, деградирана изолација или делимични кратки спојеви између завоја могу утицати на магнетне перформансе трансформатора. Чак и мале промене у индуктивности могу променити понашање целог прекидачког напајања, производећи нестабилан излаз или лошу регулацију напона.
Звучна бука је још једна притужба коју често добијамо.
Зујање или зујање трансформатора не указује увек на непосредан квар, али га никада не треба занемарити. Механичке вибрације унутар феритног језгра или склопа намотаја често постају уочљивије како компоненте старе. У неким случајевима, лоша импрегнација или недовољно стезање језгра омогућавају микроскопско померање током сваког циклуса пребацивања. Ако се не третирају, ове вибрације могу постепено оштетити изолацију или олабавити унутрашње структуре.
Електромагнетне сметње су још једна област где ПЦБ трансформатори често постају скривени узрок.
Купци нас повремено контактирају након неуспеха ЕМЦ сертификације, уверени да је за то одговоран распоред ПЦБ-а. Иако је распоред свакако битан, конструкција трансформатора има значајан утицај на кондуктоване и зрачене емисије. Прекомерна индуктивност цурења или лош распоред намотаја могу да изазову скокове напона који утичу на целокупно напајање. Пре додавања додатних филтера, често је вредно проценити да ли је сам трансформатор оптимизован за радну фреквенцију.
Слом изолације представља један од најозбиљнијих кварова трансформатора, посебно у индустријској опреми, медицинској електроници и комуникационим системима где је електрична изолација критична. Влага, превисока температура и дуготрајни{1}}електрични стрес постепено смањују перформансе изолације. Ово ретко производи тренутне симптоме, али отпор изолације полако опада све док се безбедносне маргине не угрозе. Редовно Хи-тестирање током производње помаже у идентификацији ових проблема много пре него што опрема стигне до купаца.
Засићеност језгра је још један проблем који може бити изненађујуће тешко дијагностиковати.
Напајање може изгледати сасвим нормално при малом оптерећењу, али изненада повлачи прекомерну струју током вршног рада. Инжењери често замењују склопне уређаје јер доживљавају видљива оштећења, а прави узрок остаје унутар трансформатора. До засићења обично долази јер су се услови рада променили без редизајнирања магнетног кола. Виши улазни напон, другачија фреквенција пребацивања или повећана излазна снага могу све то да потисну феритно језгро изван предвиђеног радног региона.
Једна грешка у решавању проблема коју стално виђамо је замена неисправног трансформатора другом компонентом која дели исте физичке димензије, али је дизајнирана за другу примену.
Два ПЦБ трансформатора могу имати идентичне отиске и односе окретаја док показују потпуно различито електрично понашање. Индуктивност цурења, капацитивност намотаја, магнетни материјал и термичке карактеристике утичу на-дугорочни учинак. Једноставна уградња трансформатора који "уклапа" често ништа не решава.
У Вуки Хуипу Елецтроницс Цо., Лтд., охрабрујемо купце да отклоне проблеме са комплетним напајањем уместо да третирају трансформатор као изоловану компоненту. Обично почињемо прегледом радне температуре, фреквенције укључивања, опсега улазног напона, радног циклуса и квалитета таласног облика пре него што испитамо сам трансформатор. У многим случајевима, трансформатор функционише тачно онако како је пројектован-около је једноставно променило услове рада.
Спречавање кварова трансформатора је скоро увек лакше него њихово поправљање.
Одабир одговарајућих феритних материјала, омогућавање довољне термичке маргине, оптимизација структуре намотаја и провера перформанси трансформатора у реалним радним условима елиминишу већину проблема са поузданошћу пре почетка производње. Доследан квалитет производње је подједнако важан јер чак и мале варијације у геометрији намотаја могу да утичу на дугорочно-понашање у великим производним серијама.
Након што смо годинама подржавали ОЕМ произвођаче, дошли смо до једног закључка који се и даље показује тачним.
ПЦБ трансформатори ретко покваре без упозорења.
Они постају топлији.
Таласни облици почињу да се мењају.
Ефикасност се полако смањује.
ЕМИ се постепено повећава.
Ове мале промене се често појављују недељама или месецима пре него што дође до потпуног отказа.
Инжењери који препознају ове ране знакове упозорења ретко доживљавају неочекиване кварове на терену. Они који се фокусирају само на очигледне симптоме често замењују компоненту за компонентом, док прави узрок тихо остаје унутар самог трансформатора.