스위칭 전원 공급 장치용 고주파 변압기를 선택하는 방법

그러나 고주파 변압기를 선택하는 것은 단순히 입력 및 출력 전압을 일치시키는 문제가 아닙니다. 변압기는 스위칭 토폴로지, 작동 주파수, 전력 수준, 자기 코어, 권선 구성, 절연 요구 사항 및 전원 공급 장치의 열 조건과 일치해야 합니다.

OEM 및 산업용 전원 공급 장치 프로젝트의 경우 이러한 매개변수를 독립적으로 선택하기보다는 함께 고려해야 합니다.

1. 전력 요구사항부터 시작하세요

정의할 첫 번째 매개변수는 필요한 전력입니다.

20W 보조 전원 공급 장치에 사용되는 변압기는 500W 이상의 스위칭 전원 공급 장치에 사용되는 변압기와 요구 사항이 매우 다릅니다. 필요한 전력은 자기 코어 크기, 권선 설계, 와이어 선택, 열 성능 및 전체 변압기 크기에 영향을 미칩니다.

고주파 변압기를 선택할 때 다음을 제공하십시오.

정격 출력 전력

최대 입력 전력

출력 채널 수

필요한 효율성

예상 작동 조건

변압기는 공칭 출력 전력에 따라서만 선택하기보다는 실제 작동 조건에 맞는 충분한 전력 처리 능력을 갖추어야 합니다.

맞춤형 변압기의 경우 실제 전력 범위는 제조업체가 자기 및 권선 설계에 필요한 첫 번째 정보 중 하나입니다.

2. 입력 및 출력 전압 일치

입력 및 출력 전압은 기본 변환 비율을 결정합니다.

그러나 스위칭 전원 공급 장치의 경우 단순히 입력 전압을 출력 전압으로 나누는 것만으로는 트랜스포머 권선비를 항상 선택할 수는 없습니다. 스위칭 토폴로지와 듀티 사이클도 필요한 권선비에 영향을 미칩니다.

예를 들어 변압기 요구 사항은 다음과 같이 크게 다를 수 있습니다.

플라이백 컨버터

순방향 변환기

푸시-풀 변환기

하프-브리지 변환기

풀-브리지 변환기

따라서 스위칭 전원 공급 변압기를 요청할 때 하나의 공칭 입력 전압만 제공하는 것보다 실제 작동 전압 범위를 제공하는 것이 좋습니다.

중요한 정보는 다음과 같습니다.

최소 입력 전압

공칭 입력 전압

최대 입력 전압

필요한 출력 전압

출력 전류

DC 출력 요구 사항

이를 통해 변압기 설계를 전원 공급 장치의 전체 작동 범위에 맞출 수 있습니다.

3. 스위칭 주파수를 고려하십시오

작동 주파수는 고주파 변압기의 정의 매개변수 중 하나입니다.

스위칭 주파수가 증가함에 따라 변압기는 일반적으로 주어진 전력 수준에 대해 더 작은 자기 코어를 사용할 수 있습니다. 그러나 주파수가 높을수록 코어 손실 및 권선- 관련 손실을 포함한 특정 손실도 증가합니다.

그러므로 빈도를 단순히 "높을수록 좋다"는 식으로 취급해서는 안 됩니다.

변압기 제조업체는 실제 스위칭 주파수 또는 전원 공급 장치의 주파수 범위를 알아야 합니다.

일반적인 설계 고려 사항은 다음과 같습니다.

스위칭 주파수

주파수 변화

핵심 소재

코어 손실

권선손실

온도 상승

하나의 주파수 범위용으로 설계된 변압기는 단순히 전압 및 전력 등급이 유사해 보인다는 이유만으로 자동으로 다른 변압기로 대체되어서는 안 됩니다.

4. 적절한 자기 코어를 선택하십시오

자기 코어는 고주파 변압기 성능의 중심에 있습니다.

핵심 재료 및 형상은 다음에 영향을 미칩니다.

코어 손실

채도 특성

온도 상승

변압기 크기

작동 주파수

에너지 전달 능력

페라이트 코어는 고주파 작동에 적합하고 저주파 애플리케이션용 재료에 비해 코어 손실이 상대적으로 낮기 때문에 고주파 스위칭 애플리케이션에 일반적으로 사용됩니다.-

코어 기하학도 중요합니다. 다양한 설계에서는 사용 가능한 설치 공간, 전력 수준, 권선 배열 및 열 요구 사항에 따라 다양한 코어 모양을 사용할 수 있습니다.

따라서 맞춤형 고주파 변압기의 경우 크기만 고려하기보다는 완전한 전기적 및 기계적 요구 사항에 따라 코어를 선택해야 합니다.

5. 와인딩 디자인에 주의하세요

권선은 변압기 성능에 영향을 미치는 또 다른 주요 요소입니다.

주파수가 높아지면 도체의 전류 분포가 변하고 AC 저항이 중요한 손실 원인이 될 수 있습니다. 권선 배열은 누설 인덕턴스, 기생 용량, 절연 거리, 1차 권선과 2차 권선 간의 커플링에도 영향을 미칩니다.

응용 분야에 따라 설계 시 다음 사항을 고려해야 합니다.

와이어 직경

회전수

권선 배열

1차{0}}대-2차 결합

권선 사이의 절연

연면거리 및 공간거리

누설 인덕턴스

기생 용량

스위칭 전원 공급 장치 변압기의 경우 -잘 설계된 권선 구조는 전기 성능, 절연 요구 사항 및 열 성능의 균형을 맞추는 데 도움이 될 수 있습니다.

6. 온도 상승 확인

온도 상승은 간과해서는 안 되는 중요한 실제 매개변수입니다.

변압기 손실은 주로 자기 코어 및 권선과 관련이 있습니다. 이러한 손실이 사용 가능한 냉각 조건에 비해 너무 높으면 연속 작동 중에 변압기 온도가 과도하게 상승할 수 있습니다.

변압기를 선택할 때 다음을 고려하십시오.

연속사용시간

주변 온도

인클로저 조건

자연 냉각 또는 강제 냉각

코어 손실

구리 손실

설치공간

실험실 조건에서 잘 작동하는 변압기를 컴팩트하고 밀폐된 전원 공급 장치 내부에 설치할 경우 다른 설계가 필요할 수 있습니다.

이러한 이유로 맞춤형 변압기 개발을 위한 사양에는 열 환경이 포함되어야 합니다.

7. 절연 및 절연 요구 사항 정의

절연된 스위칭 전원 공급 장치의 경우 1차측과 2차측 간의 전기적 절연은 중요한 설계 요구 사항입니다.

필요한 절연 구조는 애플리케이션, 작동 전압, 안전 요구 사항 및 해당 표준에 따라 다릅니다.

변압기 사양에서는 다음을 정의해야 할 수도 있습니다.

절연전압

1차{0}}대-2차 격리

단열재

연면 거리

클리어런스 거리

절연 테이프 또는 기타 절연 구조물

이러한 요구 사항은 권선 배열, 보빈 선택, 변압기 치수 및 제조 공정에 직접적인 영향을 미칠 수 있으므로 생산 전에 설정해야 합니다.

8. 설치공간 고려

전기적 성능은 변압기 선택의 일부일 뿐입니다. 변압기는 최종 전원 공급 장치에도 적합해야 합니다.

PCB{0}}장착 애플리케이션의 경우 기계적 치수와 핀 구성이 특히 중요합니다.

변압기를 선택하기 전에 다음을 확인하십시오.

최대 길이

최대 너비

최대 높이

핀 구성

PCB 실장 방법

필요한 연면거리 및 공간거리

변압기 주변의 사용 가능한 공간

이는 기존 변압기를 교체할 때 특히 중요합니다. 전기 사양이 비슷한 구성 요소라도 기계적 치수나 핀 배열이 다르면 부적합할 수 있습니다.

9. 누설 인덕턴스와 기생 매개변수 고려

고주파수 스위칭 애플리케이션의 경우-이상적인 변압기 동작을 가정할 수 없습니다.

누설 인덕턴스와 기생 커패시턴스는 스위칭 파형, 전압 스파이크, EMI 성능 및 전반적인 컨버터 효율에 영향을 미칠 수 있습니다.

이러한 매개변수의 중요성은 토폴로지 및 스위칭 조건에 따라 달라집니다.

일부 응용 분야에서는 1차 권선과 2차 권선 간의 결합을 개선하기 위해 누설 인덕턴스를 최소화하는 것이 중요합니다. 다른 설계에서는 제어된 양의 누설 인덕턴스를 의도적으로 자기 설계에 통합할 수도 있습니다.

따라서 누설 인덕턴스는 독립적으로 평가하기보다는 전체 컨버터 설계의 일부로 고려해야 합니다.

10. 맞춤형 변압기 주문 시 완전한 정보 제공

OEM 및 맞춤형 스위칭 전원 공급 장치 프로젝트의 경우 불완전한 사양으로 인해 불필요한 설계 수정이 발생하는 경우가 많습니다.

고주파 변압기 제조업체에 문의할 때 다음을 제공하는 것이 유용합니다.

초기 사양이 완전할수록 변압기 제조업체는 자기 설계, 권선 구조, 절연 요구 사항 및 생산 타당성을 더 쉽게 평가할 수 있습니다.

귀하의 전원 공급 장치에 적합한 고주파 변압기는 무엇입니까?

모든 스위칭 전원 공급 장치에 맞는 단일 고주파 변압기는 없습니다.

올바른 선택은 전력, 전압, 주파수, 토폴로지, 자기 코어, 권선 설계, 절연, 열 조건 및 기계적 공간 간의 관계에 따라 달라집니다.

표준 애플리케이션의 경우 기존 스위칭 전원 공급 장치 변압기로 충분할 수 있습니다. OEM 장비, 산업용 전원 공급 장치, 충전기, 변환기 및 기타 애플리케이션-특정 시스템의 경우 실제 전기 및 기계 요구 사항을 중심으로 맞춤형 고주파 변압기를 설계할 수 있습니다.

핵심은 전압이나 전력만을 기준으로 구성 요소를 선택하는 것이 아니라 변압기 제조업체에 완전한 작동 조건을 제공하는 것입니다.

주요 시사점

스위칭 전원 공급 장치용 고주파 변압기를 선택할 때 다음 사항에 특히 주의하십시오.

• 필요한 전력 및 출력 전류
• 입력 및 출력 전압 범위
• 스위칭 주파수
• 변환기 토폴로지
• 자기 코어 재질 및 크기
• 권선 구성 및 전선 선택
• 온도 상승 및 냉각 조건
• 절연 및 절연 요구 사항
• 누설 인덕턴스 및 기생 매개변수
• 기계적 치수 및 장착 요구 사항

적절하게 일치하는 변압기는 스위칭 전원 공급 장치가 필요한 전기 성능, 열 안정성, 절연 및 장기적인 작동 신뢰성을 달성하는 데 도움이 될 수 있습니다.-