Mitte kaua aega tagasi pöördus tööstusseadmete tootja insener Wuxi Huipu Electronics Co., Ltd. poole küsimusega, mis tundus otsekohene.
"Me kujundame ümber ühe oma juhtimissüsteemi. Kas peaksime jätkama toroidtrafo kasutamist või on aeg minna üle PCB trafole?"
Esmapilgul tundus vastus ilmne. Klient soovis väiksemat korpust, madalamaid tootmiskulusid ja automaatset trükkplaadi kokkupanekut, nii et PCB trafo tundus loomulik valik.
Kuid pärast taotluse läbivaatamist soovitasime toroidtrafo alles jätta.
Põhjus oli lihtne. Seadmed töötasid pidevalt madala-sagedusega vahelduvvoolu keskkonnas, kus tõhusus, madal müratase ja pikaajaline -termiline stabiilsus olid palju olulisemad kui kompaktne suurus.
See projekt illustreerib suurepäraselt, miks PCB-trafod ja toroidtrafod ei ole konkurendid. Need on mõeldud täiesti erinevatele inseneriprobleemidele.
Kuigi mõlemad tuginevad elektromagnetilisele induktsioonile, on nende disainifilosoofia, töösagedus ja rakendused põhimõtteliselt erinevad. Nende vahel valimine ei puuduta vähem seda, milline trafo on "parem", vaid rohkem seda, milline trafo sobib teie elektroonilise disainiga.
Suurim erinevus algab töösagedusest.
PCB-trafo on tavaliselt mõeldud kõrgsageduslike{0}}lülitusahelate jaoks. Enamikku kasutatakse lülitustoiteallikates, mis töötavad kümnetest kilohertsidest kuni mitmesaja kilohertsini. Kuna töösagedus on kõrge, võib magnetsüdamik olla palju väiksem, kandes samal ajal siiski vajalikku võimsust. See võimaldab inseneridel ehitada kompaktseid toiteallikaid, mis sobivad otse trükkplaatidele.
Toroidtrafo töötab täiesti erinevas keskkonnas. Enamik toroidtrafosid töötab otse 50 Hz või 60 Hz vahelduvvooluvõrgust. Kuna madal-sageduslik töö nõuab palju suuremat magnetsüdamikku, on toroidtrafod füüsiliselt suuremad, kuid pakuvad suurepärast efektiivsust, stabiilset väljundpinget ja äärmiselt madalat elektromagnetkiirgust.
Ainuüksi see erinevus määrab, kus iga trafot tavaliselt kasutatakse.
PCB-trafosid leidub tavaliselt lülitustoiteallikates, tööstuslikes kontrollerites, sideseadmetes, nutikate kodutoodetes, meditsiinielektroonikas ja kompaktsetes tarbeseadmetes, kus plaadipind on piiratud ja automatiseeritud kokkupanek on hädavajalik.
Toroidtrafosid kasutatakse sagedamini helivõimendites, laboriseadmetes, meditsiiniinstrumentides, tööstuslikes toiteallikates ja muudes süsteemides, kus on esmatähtis madal{0}}vahelduvvoolu muundamine, vaikne töö ja pikk kasutusiga.
Ka füüsiline konstruktsioon peegeldab neid erinevaid eesmärke.
PCB trafo on ette nähtud otse trükkplaadile jootmiseks. See muutub PCB-koostu osaks, lihtsustades tootmist ja vähendades juhtmeid. Kaasaegsed SMT ja automatiseeritud tootmisliinid toetuvad suurel määral seda tüüpi trafodele, kuna need toetavad tõhusat-mahulist tootmist.
Toroidtrafo paigaldatakse tavaliselt seadme šassii sisse eraldi. Selle rõngakujuline-lamineeritud südamik minimeerib magnetlekke ja tagab suurepärase efektiivsuse, kuid see nõuab täiendavaid mehaanilisi paigaldus-, juhtmestiku- ja montaažitoiminguid.
Soojusjõudlus on veel üks oluline kaalutlus.
Kõrgsageduslike{0}}toiteallikate puhul toodavad PCB-trafod suhteliselt vähe soojust, kuna ferriitsüdamikud töötavad tõhusalt kõrgetel lülitussagedustel. Kuid kuna need on paigaldatud otse tundlike elektroonikakomponentide kõrvale, tuleb nende temperatuuritõusu siiski hoolikalt juhtida.
Toroidtrafod, kuigi füüsiliselt suuremad, hajutavad soojust väga hästi oma suure pindala ja tõhusa magnetilise struktuuri tõttu. Need jäävad pideva töötamise ajal sageli märkimisväärselt jahedaks, mis selgitab, miks neid kasutatakse laialdaselt seadmetes, mis eeldatavasti töötavad aastaid ilma katkestusteta.
Elektromagnetilised häired on teine valdkond, kus insenerid neid kahte sageli võrdlevad.
Toroidtrafod on kuulsad oma ülimadala hajuva magnetvälja poolest. Nende suletud magnettee minimeerib elektromagnetkiirgust, muutes need ideaalseks tundlike analoogseadmete jaoks, nagu helivõimendid ja täppismõõtmissüsteemid.
PCB-trafod, eriti need, mida kasutatakse lülitustoiteallikates, töötavad loomulikult palju kõrgema sagedusega keskkondades. Nende elektromagnetiline jõudlus sõltub suuresti mähiste konstruktsioonist, PCB paigutusest ja ümbritsevast vooluringist. Wuxi Huipu Electronics Co., Ltd.-s pöörab meie inseneride meeskond erilist tähelepanu lekkeinduktiivsusele, mähiste paigutusele ja isolatsioonistruktuurile, kuna need tegurid mõjutavad oluliselt EMI jõudlust.
Sageli arutatakse kulusid, kuid seda ei tohiks kunagi vaadelda eraldiseisvana.
Tavaline toroidtrafo võib mõnes rakenduses tunduda odavam, kuid täiendav juhtmestik, mehaaniline kokkupanek ja paigaldusaeg suurendavad tootmiskulusid. Vastupidiselt võib PCB trafo märkimisväärselt vähendada montaaži tööjõudu, kuna see paigaldatakse otse PCB tootmise ajal.
OEM-tootjate jaoks, kes toodavad iga kuu tuhandeid ühikuid, muutub see kokkuhoid sageli olulisemaks kui komponendi hind.
Üks viga, mida me aeg-ajalt näeme, on katse asendada toroidtrafo PCB-trafoga lihtsalt toote suuruse vähendamiseks. Kuigi see võib teatud lülitustoiteallikate rakendustes töötada, õnnestub see harva{1}}madala sagedusega vahelduvvoolusüsteemides. Samamoodi muudaks kõrgsagedusliku-PCB-trafo asendamine toroidtrafoga täielikult toiteallika arhitektuuri.
Trafo tuleks alati valida vastavalt elektrilisele konstruktsioonile-mitte vastupidi.
Kui kliendid küsivad meilt, millist trafot nad peaksid valima, alustame harva trafo enda aruteluga.
Selle asemel esitame erinevaid küsimusi.
Mis on sisendpinge?
Kas toiteallikas on lineaarne või lülitus?
Kui palju lauaruumi on?
Kas toode vajab automaatset PCB kokkupanekut?
Millised on soojus- ja elektromagnetilise ühilduvuse nõuded?
Alles pärast täieliku rakenduse mõistmist soovitame sobivat trafotehnoloogiat.
Olles aastaid toetanud elektroonikaseadmete tootjaid erinevates tööstusharudes, oleme leidnud, et parimat trafot ei määra kunagi välimus ega populaarsus. Selle määrab, kui hästi see vastab lõpptoote elektrilistele, mehaanilistele ja tootmisnõuetele.
PCB-trafo võimaldab kompaktseid ja tõhusaid kõrgsageduslikke{0}}elektroonilisi süsteeme.
Toroidtrafo tagab erakordse tõhususe, vaikse töö ja töökindluse madala sagedusega{0}}toiterakendustes.
Kumbki pole üldiselt parem.
Õige valik on lihtsalt see, mis võimaldab teie elektroonilisel disainil töötada täpselt nii, nagu ette nähtud.