Инжењер дизајна из британске компаније за електронику једном је поделио искуство које савршено илуструје зашто се ПЦБ трансформатори често занемарују.
Његов тим је провео месеце развијајући компактну контролну плочу за нови индустријски контролер. Свака компонента је пажљиво одабрана како би се смањила укупна величина ПЦБ-а. Процесор, кондензатори и уређаји за напајање су надограђени на новија, мања паковања. Ипак, када је састављен први прототип, једна компонента се одмах истицала-то је био трансформатор.
„Осећао сам се као да смо дизајнирали модерно коло око-старомодне компоненте“, нашалио се он.
Тај пројекат их је на крају навео да редизајнирају степен напајања око прилагођеног ПЦБ трансформатора, смањујући и површину плоче и сложеност монтаже.
Овакве приче су постале све чешће. Како електронски производи настављају да се смањују, од трансформатора се више не очекује само да преносе енергију-од њих се очекује да се неприметно уклопе у све компактније ПЦБ распореде без жртвовања ефикасности или поузданости.
У Вуки Хуипу Елецтроницс Цо., Лтд., гледали смо како се ова еволуција дешава у индустријама у распону од индустријске аутоматизације до потрошачке електронике. Трансформатор је постао једна од најпажљивије оптимизованих компоненти на плочи.
Упркос имену, ПЦБ трансформатор се суштински не разликује од других трансформатора. И даље се ослања на електромагнетну индукцију за пренос енергије између изолованих намотаја. Оно што га чини другачијим је његова конструкција и окружење у коме ради. Уместо да се монтира одвојено унутар опреме, ПЦБ трансформатор је посебно дизајниран да се залеми директно на штампану плочу, постајући део самог електронског склопа.
Ова наизглед једноставна разлика мења скоро сваки аспект његовог дизајна.
За разлику од великих индустријских трансформатора, ПЦБ трансформатори морају задовољити строге захтеве за величину, тежину, термичке перформансе и аутоматизовану монтажу. Сваки милиметар простора на табли је битан. Сваки грам утиче на трошкове слања. Сваки степен пораста температуре утиче на поузданост компоненти око њега.
Као резултат тога, ПЦБ трансформатори се обично налазе у производима где је компактан дизајн неопходан. Прекидачки извори напајања, комуникациона опрема, паметни кућни уређаји, медицинска електроника, индустријски контролери, инструментација и потрошачки производи се ослањају на трансформаторе монтиране на ПЦБ- да обезбеде изоловано напајање уз одржавање малог отиска.
Људи често претпостављају да су сви трансформатори ПЦБ-а исти, али у пракси спадају у неколико различитих категорија у зависности од примене.
Нискофреквентни ПЦБ трансформатори се обично користе у традиционалним изворима напајања наизменичном струјом који раде на 50 или 60 Хз. Они пружају одличну изолацију и стабилан излаз, али захтевају релативно велика ламинирана језгра.
Данас су далеко чешћи високо{0}}трансформатори ПЦБ-а који се користе у прекидачким изворима напајања. Радећи на десетинама или чак стотинама килохерца, ови трансформатори користе феритна језгра за постизање драматично мањих димензија уз одржавање високе ефикасности.
Сигнални трансформатори, импулсни трансформатори и Етернет трансформатори такође могу да се производе у пакетима за монтирање на штампану{0}} штампану плочу, од којих је сваки оптимизован за пренос сигнала уместо за испоруку енергије.
Избор између ових типова није само питање снаге. То у потпуности зависи од тога шта се од трансформатора очекује да уради у кругу.
Једна заблуда са којом се редовно сусрећемо је да је избор ПЦБ трансформатора првенствено механичка одлука.
У стварности, електрични дизајн је на првом месту.
Трансформатор који се савршено уклапа у ПЦБ, али уводи превелику индуктивност цурења, електромагнетне сметње или термички стрес може створити више проблема него што их решава. Током неколико ОЕМ развојних пројеката, открили смо да је оптимизација трансформатора често смањила потребу за додатним компонентама за филтрирање, уштедећи на крају више простора на плочи него одабиром најмањег доступног трансформатора.
Управљање топлотом је још једно разматрање које постаје све важније како електронски производи постају компактнији.
Пошто су ПЦБ трансформатори монтирани директно уз осетљиве електронске компоненте, прекомерна топлота не утиче само на сам трансформатор. Утиче на кондензаторе, интегрисана кола и полупроводничке уређаје у целој плочи. Због тога се одабиру језгра, ефикасности намотаја и губицима бакра придаје толико пажње током развоја трансформатора.
Квалитет производње игра подједнако важну улогу.
ПЦБ трансформатор може изгледати као једна од најједноставнијих компоненти на плочи, али комбинује магнетне материјале, прецизне намотаје, изолационе системе и механички склоп у један уређај. Мале недоследности у постављању намотаја или структури изолације могу да промене електричне карактеристике довољно да утичу на дугорочну-поузданост система.
У Вуки Хуипу Елецтроницс Цо., Лтд., сваки ПЦБ трансформатор се подвргава свеобухватном тестирању пре отпреме, укључујући верификацију односа обртаја, мерење индуктивности, отпорност изолације, Хи- тестирање лонца и инспекцију димензија. За многе ОЕМ купце, одржавање идентичних електричних перформанси од једне производне серије до следеће је једнако важно као и испуњавање оригиналних спецификација дизајна.
Један занимљив тренд који смо приметили последњих година је да трансформатори ПЦБ-а постају све више прилагођени.
Уместо да бирају стандардне делове из каталога, произвођачи опреме траже трансформаторе који су посебно оптимизовани за њихову фреквенцију укључивања, распоред ПЦБ-а, димензије кућишта и термичко окружење. Овај приступ не само да побољшава укупне перформансе, већ често и поједностављује монтажу елиминишући непотребне компоненте на другим местима у колу.
На крају крајева, ПЦБ трансформатор је много више од компактне верзије традиционалног трансформатора. То је пажљиво пројектована магнетна компонента дизајнирана да се неприметно интегрише са модерним електронским системима. Његов успех се мери не само колико ефикасно преноси енергију, већ и колико добро подржава перформансе, поузданост и производност целог производа.
У данашњој електронској индустрији, где је сваки квадратни центиметар ПЦБ простора вредан, одабир правог ПЦБ трансформатора није само проналажење оног који одговара плочи. Ради се о одабиру оне која омогућава да цело коло ради тачно онако како су његови дизајнери замислили.