Новости

24.04
...

Компания КВЕСТ начала поставки планарных трансформаторов производства Payton Power Magnetics

Одной из основных задач при разработке трансформатора является уменьшение его габаритных размеров при одновременном увеличении эффективной мощности. Сегодня трансформатор переживает второе рождение - на смену традиционной технологии построения трансформатора приходит новая - планарная технология. Принцип построения электромагнитных устройств по новой технологии заключается в использовании печатных плат вместо каркасной сборки и проволочной обмотки. Роль обмотки в новой технологии выполняют дорожки, нанесенные на плату печатным способом. Платы укладываются в несколько слоев, разделенных между собой изоляционным материалом, и заключаются в ферритовый сердечник.

До середины 1980-х годов планарные технологии производства трансформаторов ограничивались в основном разработками в военной и аэрокосмической промышленности. Пионером широкого коммерческого использования планарных технологий был Алекс Естров, опубликовавший в 1986 году некоторые данные о своих разработках в области производства планарных трансформаторов, работающих на резонансной частоте 1 МГц. Идею ожидал успех. Некоторое время спустя Естров организовал компанию (сегодня Payton Power Magnetics Ltd.), начавшую производство силовых планарных трансформаторов и дросселей.

Что же такое планарная технология и чем она примечательна? Рассмотрим пример, который объясняет принцип построения планарных трансформаторов.

На рисунке представлен трансформатор в разобранном виде. Он состоит из нескольких пластин с нанесенными на них витками обмотки и изоляционных пластин, отделяющих пластины обмотки друг от друга. Обмотка трансформатора выполнена в виде дорожек на печатных платах или участков меди, нанесенных на плату печатным способом. Все слои размещаются друг над другом и удерживаются двумя частями ферритового сердечника.

Стремление к уменьшению габаритных размеров и в то же время к повышению мощности - общая дилемма развития современных силовых устройств. В планарном трансформаторе чередование слоев с первичной и вторичной обмотками приводит к образованию сильной магнитной связи и, как следствие, к значительному повышению КПД трансформатора. В то же время, благодаря планарной технологии уменьшаются габаритные размеры устройства. При этом планарные трансформаторы, в отличие от традиционных, имеют относительно большую эффективную площадь охлаждения и их легче охлаждать - можно использовать различные варианты: естественное, принудительное, односторонний и двусторонний радиатор, жидкостное.

Еще одна положительная черта планарных устройств - малый разброс электрических параметров от устройства к устройству. Трансформатор с проволочной обмоткой обладает большим разбросом параметров, так как проволока в процессе намотки ложится на каркас неравномерно, что не может не влиять на параметры устройства (например, индуктивность, добротность). Планарные трансформаторы собираются на основе многослойных печатных плат. Каждая плата изготавливается одним и тем же способом. Дорожки на платах также наносятся печатным способом. Травление плат - всегда один и тот же процесс. Погрешности параметров планарного трансформатора в сотни раз меньше погрешностей традиционного трансформатора с проволочной обмоткой.

Планарные трансформаторы Payton идеально подходят для телекоммуникационных систем, компьютеров, авиационных бортовых систем, силовых источников питания, сварочных аппаратов, систем индукционного нагрева - везде, где необходимы силовые трансформаторы с высоким КПД и малыми габаритами.

Основные преимущества планарных трансформаторов:

  • высокая мощность при небольших габаритных размерах (10 Вт - 20 кВт);
  • высокий КПД устройств (97-99%);
  • широкий температурный диапазон: от -40 до +130 °С;
  • диэлектрическая прочность устройств 4-5 кВ;
  • низкая индуктивность рассеяния;
  • диапазон рабочих частот планарных устройств лежит в пределах от 20 кГц до 2,5 МГц;
  • высокая мощность при малых размерах - планарные трансформаторы включают, как правило, от одной до семи обмоток;
  • малый разброс параметров при серийном производстве устройств;
  • очень низкий уровень электромагнитных помех;
  • малые габариты и вес.

 

Планарные трансформаторы Payton

Планарные трансформаторыPayton производит широкую номенклатуру планарных трансформаторов мощностью от 5 Вт до 20 кВт. Трансформаторы Payton, обладая небольшими размерами, способны работать на больших мощностях и обеспечивают хорошие тепловые характеристики.

Линия продуктов компании Payton включает в себя устройства, рассчитанные на различные мощности и предназначенные для использования в телекоммуникационном оборудовании, в источниках питания, AC/DC и DC/DC-преобразователях и т. п. В таблице 2 представлены характеристики некоторых типов планарных трансформаторов компании Payton.

Изначально разработчики компании Payton ориентировались на производство трансформаторов только для импульсных источников питания (ИИП), для применений в сварочных аппаратах и системах индукционного нагрева. Однако сейчас они применяются практически повсеместно.

Трансформаторы Payton идеально подходят для применения в ИИП для сварочных аппаратов. Трансформаторы отлично вписываются в структуру источника, гарантируя большую продолжительность его работы. Известно, что ИИП сварочных аппаратов генерируют критично высокие значения выходных токов. Поэтому вторичных витков в большинстве случаев всего несколько. Планарные трансформаторы подходят, таким образом, для работы с высокими значениями токов и могут использоваться в сварочном оборудовании. Трансформатор для использования в ИИП сварочного аппаратаПрименение планарных трансформаторов может значительно уменьшить размеры и вес конечного устройства.

Планарный трансформатор также хорошо вписывается в структуру источников питания для систем индукционного нагрева. Для этих целей, например, был выпущен трансформатор с мощностью 20 кВт и размерами 180x104x20 мм.

Компания Payton предлагает трансформаторы с выводами для различных способов монтажа. Возможны варианты как для поверхностного, так и сквозного монтажа на печатную плату. Плоские поверхности сердечников пригодны для автоматического монтажа. Кроме того, есть устройства с выводами для навесного монтажа.

Планарные дроссели Payton

Компания Payton Power Magnetics производит широкую номенклатуру электрических дросселей, собираемых по планарной технологии. Дроссели Payton, как и описанные выше трансформаторы, при небольших размерах обеспечивают значительную мощность. Дроссели производятся по технологии предварительного намагничивая сердечника. Хотя технология предварительного намагничивания известна давно, она не находила широкого применения вследствие высокой стоимости специальных магнитных материалов, традиционно использующихся для изготовления сердечников, Дроссели, выполненные по новой и старой технологии предварительного намагничиванияневозможности работы устройств на высоких частотах и ухудшения характеристик в результате размагничивания сердечника. Разработчикам Payton удалось устранить эти недостатки путем использования сердечников из ферромагнитных материалов - недорогой и эффективной замены сердечникам из специальных магнитов.

Технология предварительного намагничивания сердечников позволяет удвоить значение индуктивности дросселя без изменения тока, либо удвоить значение тока при неизменной индуктивности. Новая технология Payton производства дросселей позволяет снизить потери мощности в 4 раза и уменьшить контактную площадку на 30-40%.