ترانسفورماتور EI کوچک برای منبع تغذیه سوئیچینگ: راهنمای انتخاب و خرید

تصور کنید که یک مبدل فلای بک 24 واتی را برای یک هاب خانه هوشمند تعیین می کنید. شما یک کاتالوگ تامین کننده را باز می کنید، "ترانسفورماتور کوچک EI برای سوئیچینگ منبع تغذیه" را در کادر جستجو تایپ می کنید و دو نوع نتیجه دریافت می کنید: ترانسفورماتور EI فولادی چند لایه ساخته شده برای شبکه اصلی 50/60 هرتز و ترانسفورماتور EI فریت که برای تغییر فرکانس از 30 کیلوهرتز به چند صد کیلوهرتز پیچیده شده است. آنها شبح "E I" یکسانی دارند، اما برای مشاغل مختلف مهندسی شده اند. سفارش خانواده اشتباه رایج ترین – و گران ترین – اشتباهی است که مهندسان می بینیم.

در اینجا پاسخ کوتاه است: یک ترانسفورماتور EI کوچک در منبع تغذیه سوئیچینگ، یک ترانسفورماتور هسته فریت است که تقریباً همیشه شکاف دارد و بر روی توپولوژی Flyback یا Forward در فرکانس 30-500 کیلوهرتز کار می کند. اندازه آن توسط مقطع هسته، چگالی شار و فرکانس سوئیچینگ تعیین می شود - نه تنها با برچسب "EI". بقیه این مقاله توضیح می‌دهد که چه چیزی باید مشخص شود، چگونه جداول اندازه اصلی را بخوانیم، و بررسی‌های کیفیت قبل از ثبت سفارش تولید مهم هستند.

کاری که یک ترانسفورماتور EI کوچک در یک منبع تغذیه سوئیچینگ انجام می دهد

در منبع تغذیه سوئیچینگ، ترانسفورماتور سه کار دارد: انتقال انرژی از اولیه به ثانویه، افزایش یا کاهش ولتاژ، و ایجاد جداسازی بین طرف شبکه و سمت بار. در طرح‌های فلای‌بک کم مصرف - شارژرها، آداپتورها، درایورهای LED، لوازم جانبی - هسته فریت EI یکی از محبوب‌ترین شکل‌ها است، زیرا تولید آن ارزان است، به راحتی می‌پیچد و شکاف هوای کنترل‌شده را در پای مرکزی ایجاد می‌کند.

این سردرگمی به این دلیل شروع می شود که ترانسفورماتورهای EI فرکانس اصلی از فولاد سیلیکونی چند لایه استفاده می کنند و در فرکانس 50/60 هرتز کار می کنند. این دو خانواده در یک نگاه شبیه به هم به نظر می رسند، اما محدودیت های طراحی آنها کاملاً متفاوت است.

جدول 1. ترانسفورماتورهای EI فرکانس اصلی و ترانسفورماتورهای EI فریت برای منابع تغذیه سوئیچینگ.
مشخصه	EI اصلی (لمینیت فولادی)	SMPS EI کوچک (فریت)
فرکانس کاری	50/60 هرتز	30-500 کیلوهرتز
مواد اصلی	فولاد سیلیکونی دانه گرا	فریت Mn-Zn، کلاس PC40 / PC44
چگالی شار معمولی	1.2 - 1.7 T	0.25 - 0.35 T قبل از اشباع
شکاف هوا	معمولا مورد نیاز نیست	شکاف وسط پا در طرح های فلای بک
اندازه های رایج برای لوازم کوچک	EI28 – EI150	EI16 – EI35
کاربرد معمولی	تامین خطی، تجهیزات صوتی	مبدل فلای بک، درایور LED، شارژر

قانون خرید عملی ساده است: اگر مدار شما یک توپولوژی سوئیچینگ است، به نسخه فریت نیاز دارید. یک ترانسفورماتور فولادی چند لایه به محض مشاهده امواج مربعی با فرکانس بالا، بدون توجه به قدرت آن در 50 هرتز، اشباع شده و بیش از حد گرم می شود.

اندازه هسته EI و رتبه بندی قدرت واقعی

عدد "EI" به سری ابعاد هسته استاندارد اشاره دارد: یک هسته EI25 متعلق به خانواده اندازه 25 میلی متر است و غیره. برای هسته های فریت EI مورد استفاده در منابع کوچک سوئیچ، EI16 تا EI35 تقریباً 3 وات تا 60 وات را در یک فلای بک تک مرحله ای در شرایط معمول ورودی جهانی پوشش می دهد. نمودار زیر خروجی پیوسته معمولی را در فرکانس سوئیچینگ 65 کیلوهرتز با همرفت طبیعی نشان می دهد.

شکل 1. محدوده توان خروجی معمولی برای هسته های فریت EI در مبدل فلای بک 65 کیلوهرتز. مقادیر تقریبی هستند و به توپولوژی، ولتاژ ورودی و خنک کننده بستگی دارند.

دو چیز مهمتر از عدد اصلی به تنهایی است. اولاً، اگر فرکانس سوئیچینگ را افزایش دهید، همان هسته EI می تواند قدرت بیشتری را تحمل کند - تا جایی که تلفات هسته و تلفات مس بسیار زیاد می شود. دوم، طرح‌های ورودی جهانی (85-265 ولت متناوب) تنش ولتاژ اولیه بالاتری دارند و معمولاً به خزش بزرگ‌تری نیاز دارند، بنابراین یک هسته کمی بزرگ‌تر با طراحی مناسب بوبین انتخاب مطمئن‌تری نسبت به هسته‌های مرزی است.

چرا فرکانس سوئیچینگ ترانسفورماتور را کوچک می کند؟

اندازه ترانسفورماتور بر اساس میزان شار مغناطیسی که می توانید در هر ثانیه از درون هسته عبور دهید، تعیین می شود. در فرکانس 50 هرتز، هسته فقط 50 بار در ثانیه چرخه می شود. در 100 کیلوهرتز، دو هزار بار بیشتر چرخه می شود. برای همان توان خروجی، سطح مقطع هسته مورد نیاز تقریباً در نسبت معکوس با فرکانس مقیاس می شود. دقیقاً به همین دلیل است که یک ترانسفورماتور اصلی 30 وات بیش از نیم کیلوگرم وزن دارد، در حالی که یک ترانسفورماتور فلای بک 30 وات روی هسته فریت EI25 چند ده گرم وزن دارد.

شکل 2. همان اندازه هسته EI28 قدرت بسیار بیشتری را در فرکانس های سوئیچینگ نسبت به نسخه چند لایه در فرکانس شبکه ارائه می دهد. مقادیر برای مبدل های فلای بک معمولی هستند.

البته محدودیتی وجود دارد. از دست دادن فریت، از دست دادن سیم پیچ، اثر پوستی و تلفات سوئیچینگ همگی با فرکانس افزایش می یابند. در فرکانس‌های بسیار بالا، افزایش را متوقف می‌کنید زیرا تلفات اضافی باعث کاهش ارزش می‌شود. برای اکثر ترانسفورماتورهای کوچک EI برای جستجوی منبع تغذیه سوئیچینگ، 65 تا 150 کیلوهرتز نقطه شیرین عملی است: به اندازه کافی کوچک، به اندازه کافی کارآمد، و منبع آن آسان است.

آنچه شما در واقع برای آن پرداخت می کنید

هنگامی که یک کارخانه از یک ترانسفورماتور EI کوچک نقل قول می کند، قیمت ابتدا بر اساس مواد و در مرحله دوم نیروی کار تعیین می شود. درک ساختار هزینه به شما کمک می کند تا بهتر مذاکره کنید و قیمت های غیر واقعی را تشخیص دهید.

سیم آهنربایی 32%
هسته فریت 22%
بوبین و سنجاق 12%
نیروی کار سیم پیچ 16٪
نوار عایق 10%
تست و کنترل کیفیت 8%

شکل 3. سهم هزینه های شاخص برای یک ترانسفورماتور فلای بک فریت EI25 در تولید دسته کوچک.

سیم مگنت بزرگترین هزینه تکی است زیرا قیمت مس بالاست و ترانسفورماتورهای کوچک غالباً مسی هستند. مواد هسته فریت و سخت افزار بوبین در رتبه بعدی قرار دارند. اگر قیمت بسیار پایین‌تر از مجموع مواد قطعات باشد، تامین‌کننده یا از سیم نازک‌تر، فریت با عیار پایین‌تر یا آزمایش‌های پرش استفاده می‌کند - که همه اینها برای شما در میدان هزینه تمام می‌شود.

قبل از اینکه به یک تامین کننده متعهد شوید، بررسی های کیفیت انجام می شود

ترانسفورماتورهای کوچک SMPS با سیم نازک و تلورانس های محکم بر روی بوبین ها پیچیده می شوند. یک دسته بد معمولاً به صورت جریان بدون بار بالاتر، نویز شنیداری یا شکست هیپوت در طول آزمایش محصول نهایی ظاهر می شود. چک های زیر هیچ هزینه ای ندارند اگر زودتر آنها را بخواهید.

جدول 2. تست های پذیرش کلید برای یک ترانسفورماتور فلای بک EI کوچک.
بررسی کنید	چرا مهم است	پذیرش معمولی
نسبت چرخش	ولتاژ خروجی را تنظیم می کند	± 3 درصد مشخصات
اندوکتانس اولیه (Lp)	انرژی ذخیره شده در فلای بک را کنترل می کند	± 10٪ در حدود مقدار هدف
اندوکتانس نشتی	باعث افزایش ولتاژ روی کلید می شود	زیر 3-5٪ از Lp
جداسازی (هیپوت، قبل از ثانیه)	حفاظت از ایمنی کاربر	بدون خرابی در 3.75 کیلو ولت AC (تقویت شده)
مقاومت DC	به طور مستقیم بر اتلاف مس تأثیر می گذارد	در مشخصات، بین سیم پیچ های مشابه متعادل است
افزایش دما	قابلیت اطمینان طولانی مدت	زیر 65 K در بار نامی افزایش می یابد

فراتر از برگه داده، از کارخانه بازدید کنید یا درخواست ممیزی فرآیند کنید. می‌خواهید ماشین‌های سیم‌پیچ CNC، تست اندوکتانس و هیپوت خودکار، و سوابق بازرسی ورودی برای فریت و سیم را ببینید. از آنجایی که تقریباً هر سفارشی نیاز به انطباق دارد - نسبت چرخش های مختلف، یک بوبین ایستاده یا افقی، مجموعه ای کوتاه تر از پین ها - کار با سازنده ای که سفارشی سازی را ارائه می دهد، هفته ها مهندسی مجدد را ذخیره می کند. شما می توانید نیازهای برق خود را از طریق ارسال کنید صفحه سفارشی سازی و یک طرح سیم پیچ را قبل از زخم شدن اولین نمونه بررسی کنید.

سوالات متداول

آیا می توانم از ترانسفورماتور EI 50/60 هرتز در منبع تغذیه سوئیچینگ استفاده کنم؟

نه. ترانسفورماتورهای EI فولادی چند لایه در فرکانس بالا اشباع می شوند و تلفات جریان گردابی بسیار بالایی دارند. ترانسفورماتور به سرعت بیش از حد گرم می شود و رگولاتور مطابق طراحی کار نمی کند. از یک ترانسفورماتور EI فریت که برای سوئیچینگ فرکانس ها مشخص شده است استفاده کنید.

تفاوت بین هسته EE و هسته EI در ترانسفورماتور فلای بک چیست؟

هر دو از دو نیمه فریت تشکیل شده اند. یک هسته EI از یک قطعه E شکل و یک قطعه I شکل استفاده می کند. در عمل شکاف معمولاً روی پایه مرکزی قطعه E زمین می‌شود. هسته های EE اغلب برای قطعات کوچکتر یا کم مصرف استفاده می شوند. برای اکثر منابع سوئیچینگ کوچک، هسته های EI رایج هستند زیرا فاصله میانی ساق به راحتی قابل کنترل است.

چگونه می توانم قدرت یک هسته فریت EI را تخمین بزنم؟

از روش محصول- منطقه استفاده کنید: هسته باید سطح مقطع A کافی را فراهم کند _e و ناحیه پنجره A _w برای رسیدگی به حاصل ضرب فرکانس، چگالی شار و چگالی جریان. در عمل، اکثر مهندسان جداول قدرت سازنده را برای فرکانس سوئیچینگ انتخابی خود می خوانند و سپس با یک نمونه اولیه تأیید می کنند.

آیا برای یک ترانسفورماتور کوچک EI به گواهی ایمنی نیاز دارم؟

برای منابع جدا شده از شبکه، بله. عایق تقویت شده نیاز به خزش و فاصله کافی از عایق دارد، به علاوه آزمایش هیپوت معمولاً در 3.75 کیلو ولت AC یا بالاتر. تجهیزات خانگی و فناوری اطلاعات معمولاً از IEC 62368-1 پیروی می کنند. طرح های پزشکی نیاز به 2 ایزوله MOPP دارند. کارخانه ترانسفورماتور باید بتواند مواد را با گواهینامه های مناسب تامین کند.

به طور خلاصه: یک ترانسفورماتور EI کوچک برای منبع تغذیه سوئیچینگ، یک ترانسفورماتور هسته فریت EI است که برای ذخیره انرژی برگشتی شکاف دارد و با فرکانس سوئیچینگ، ناحیه هسته موثر و محدودیت های حرارتی اندازه می شود. ابتدا فرکانس، سپس اندازه هسته، سپس پارامترهای سیم پیچی را تعریف کنید و با بررسی های ایزوله و حرارتی به پایان برسانید. اگر به جای پروژه تحقیقاتی به ترانسفورماتور در حال کار نیاز دارید، از سازنده ای که ترانسفورماتورهای EI را در مقیاس ساخته است، خرید کنید. ما بیش از 15 سال است که ترانسفورماتورهای EI را در تأسیسات 5000 متر مربعی خود تولید می کنیم. می توانید در مورد آن پس زمینه بیشتر بخوانید درباره صفحه و مکالمه را با مشخصات الکتریکی خود شروع کنید.