영국 전자 회사의 설계 엔지니어는 PCB 변압기가 종종 간과되는 이유를 완벽하게 보여주는 경험을 공유한 적이 있습니다.
그의 팀은 새로운 산업용 컨트롤러를 위한 소형 제어 보드를 개발하는 데 수개월을 보냈습니다. PCB의 전체 크기를 줄이기 위해 모든 구성 요소를 신중하게 선택했습니다. 프로세서, 커패시터 및 전원 장치는 모두 더 새롭고 작은 패키지로 업그레이드되었습니다. 그러나 첫 번째 프로토타입이 조립되었을 때 한 가지 구성 요소가 즉시 눈에 띄었습니다.{3}}그것은 변압기였습니다.
"구식 구성요소를 중심으로 현대적인 회로를 설계한 것 같은 느낌이 들었습니다.{0}}라고 그는 농담했습니다.
이 프로젝트를 통해 결국 맞춤형 PCB 변압기 주변의 전력단을 재설계하여 보드 면적과 어셈블리 복잡성을 모두 줄일 수 있었습니다.
이런 이야기가 점점 일반화되었습니다. 전자 제품이 계속 작아짐에 따라 변압기는 더 이상 단순히 에너지를 전달할 것으로 기대되지 않습니다.{1}}효율성이나 신뢰성을 저하시키지 않으면서 점점 더 콤팩트해지는 PCB 레이아웃에 완벽하게 들어맞을 것으로 기대됩니다.
Wuxi Huipu Electronics Co., Ltd.에서는 산업 자동화에서 가전제품에 이르기까지 다양한 산업 전반에서 이러한 발전이 일어나는 것을 지켜보았습니다. 변압기는 보드에서 가장 신중하게 최적화된 구성 요소 중 하나가 되었습니다.
이름에도 불구하고 PCB 변압기는 다른 변압기와 근본적으로 다르지 않습니다. 절연된 권선 사이에 에너지를 전달하기 위해 여전히 전자기 유도에 의존합니다. 이를 다르게 만드는 것은 구조와 작동 환경입니다. PCB 변압기는 장비 내부에 별도로 장착하는 대신 인쇄 회로 기판에 직접 납땜하여 전자 어셈블리 자체의 일부가 되도록 특별히 설계되었습니다.
단순해 보이는 이 차이는 디자인의 거의 모든 측면을 변화시킵니다.
대형 산업용 변압기와 달리 PCB 변압기는 크기, 무게, 열 성능 및 자동 조립에 대한 엄격한 요구 사항을 충족해야 합니다. 보드 공간은 1밀리미터 단위로 중요합니다. 모든 그램은 배송비에 영향을 미칩니다. 온도 상승의 모든 정도는 주변의 구성 요소 신뢰성에 영향을 미칩니다.
결과적으로 PCB 변압기는 컴팩트한 디자인이 필수적인 제품에서 흔히 발견됩니다. 스위칭 전원 공급 장치, 통신 장비, 스마트 홈 장치, 의료 전자 제품, 산업용 컨트롤러, 계측기 및 소비자 제품은 모두 PCB{1}} 장착 변압기를 사용하여 작은 설치 공간을 유지하면서 절연된 전력을 제공합니다.
사람들은 종종 모든 PCB 변압기가 동일하다고 가정하지만 실제로는 애플리케이션에 따라 여러 가지 범주로 분류됩니다.
저주파{0}}PCB 변압기는 일반적으로 50Hz 또는 60Hz에서 작동하는 기존 AC 전원 공급 장치에 사용됩니다. 뛰어난 절연성과 안정적인 출력을 제공하지만 상대적으로 큰 적층 코어가 필요합니다.
오늘날에는 스위칭 전원 공급 장치 내부에 사용되는 고주파 PCB 변압기가 훨씬 더 일반적입니다.{0}} 수십 또는 수백 킬로헤르츠에서 작동하는 이 변압기는 페라이트 코어를 사용하여 높은 효율을 유지하면서 극적으로 더 작은 크기를 달성합니다.
신호 변압기, 펄스 변압기 및 이더넷 변압기도 PCB{0}}실장 패키지로 제조할 수 있으며 각각은 전력 공급보다는 신호 전송에 최적화되어 있습니다.
이러한 유형 중에서 선택하는 것은 단순히 전력 등급의 문제가 아닙니다. 이는 전적으로 변압기가 회로 내에서 수행할 것으로 예상되는 작업에 따라 달라집니다.
우리가 자주 접하는 오해 중 하나는 PCB 변압기를 선택하는 것이 주로 기계적인 결정이라는 것입니다.
실제로는 전기 설계가 우선입니다.
PCB에 완벽하게 맞지만 과도한 누설 인덕턴스, 전자기 간섭 또는 열 응력을 발생시키는 변압기는 해결하는 것보다 더 많은 문제를 일으킬 수 있습니다. 여러 OEM 개발 프로젝트에서 우리는 변압기를 최적화하면 추가 필터링 구성 요소의 필요성이 줄어들고 궁극적으로 사용 가능한 가장 작은 변압기를 선택하는 것보다 더 많은 보드 공간을 절약한다는 사실을 발견했습니다.
열 관리는 전자 제품이 더욱 소형화됨에 따라 점점 더 중요해지는 또 다른 고려 사항입니다.
PCB 변압기는 민감한 전자 부품 옆에 직접 장착되기 때문에 과도한 열은 변압기 자체에만 영향을 미치지 않습니다. 이는 보드 전체의 커패시터, 집적 회로 및 반도체 장치에 영향을 미칩니다. 이것이 바로 변압기 개발 중에 코어 선택, 권선 효율 및 구리 손실이 많은 관심을 받는 이유입니다.
제조 품질도 똑같이 중요한 역할을 합니다.
PCB 변압기는 회로 기판에서 가장 간단한 구성 요소 중 하나로 보일 수 있지만 자성 재료, 정밀 권선, 절연 시스템 및 기계적 조립을 단일 장치에 결합합니다. 권선 배치 또는 절연 구조의 작은 불일치로 인해 전기적 특성이 변경되어 장기적인-시스템 신뢰성에 영향을 미칠 수 있습니다.
Wuxi Huipu Electronics Co., Ltd.에서는 모든 PCB 변압기가 배송 전에 권선비 검증, 인덕턴스 측정, 절연 저항, Hi{2}}Pot 테스트 및 치수 검사를 포함하여 포괄적인 테스트를 거칩니다. 많은 OEM 고객의 경우 한 생산 배치에서 다음 생산 배치까지 동일한 전기 성능을 유지하는 것이 원래 설계 사양을 충족하는 것만큼 중요합니다.
최근 몇 년 동안 우리가 관찰한 흥미로운 추세 중 하나는 PCB 변압기가 점점 더 맞춤화되고 있다는 것입니다.
장비 제조업체는 표준 카탈로그 부품을 선택하는 대신 스위칭 주파수, PCB 레이아웃, 인클로저 크기 및 열 환경에 특별히 최적화된 변압기를 요구하고 있습니다. 이 접근 방식은 전반적인 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 회로의 다른 곳에서 불필요한 구성 요소를 제거하여 조립을 단순화하는 경우가 많습니다.
궁극적으로 PCB 변압기는 기존 변압기의 소형 버전 그 이상입니다. 이는 현대 전자 시스템과 원활하게 통합되도록 설계된 신중하게 설계된 자기 구성 요소입니다. 성공 여부는 에너지를 얼마나 효율적으로 전달하는지뿐만 아니라 전체 제품의 성능, 신뢰성 및 제조 가능성을 얼마나 잘 지원하는지에 따라 측정됩니다.
PCB 공간의 1제곱센티미터가 귀중한 오늘날의 전자 산업에서 올바른 PCB 변압기를 선택하는 것은 단순히 보드에 맞는 변압기를 찾는 것이 아닙니다. 이는 전체 회로가 설계자가 의도한 대로 정확하게 작동할 수 있는 회로를 선택하는 것입니다.