ElektroPrůmysl.cz, červenec 2014

Elektro Průmysl .cz ELEKTRONICKÉ PRVKY A SYSTÉMY 80 | červenec 2014 Transformátor do kapsy Dnešní technologie nám umožňují nosit po kapsách elektronická zařízení s výkonem, který byl ještě před pár lety nemyslitelný. Kromě neustále postupující miniaturizace integrovaných elektronických obvodů je to také zásluha baterií a akumulátorů, které dokáží navzdory svýmmalým rozměrům schraňovat poměrně velké množství energie. Celá řada aplikací – jako jsou například systémy pro automatizaci průmyslové výroby, resp. inteligentních budov, nebo moduly osazené světelnými diodami – však vyžaduje nepřetržité napájení. V tom případě musí být přístroje vybaveny napájecím obvodem, který jim dodává požadované množství energie. K základním prvkům těchto napájecích obvodů patří transformátory měnící vyšší napětí (např. 230 V ze sítě) na nižší hodnoty, na kterých mohou přístroje bezpečně pracovat. Zatímco u integrovaných obvodů však pokročila miniaturizace až do řádu nano- metrů, u transformátorů je situace kom- plikovanější. Princip jejich konstrukce je totiž založen na feromagnetickém jádru s dvojím vinutím, jehož další zmenšování nabízí jen omezené možnosti. Transfor- mátory jsou tak často hlavním faktorem limitujícím rozměry přístrojů se stálým napájením. Vývojáři společnosti Siemens proto vyvinuli technologii, díky níž je možné vyrobit malé transformátory, in- tegrované i s napájecím obvodem přímo do napájených přístrojů. O čtyři pětiny menší Technologie redukuje velikost transformá- torů hned dvěma způsoby. První využívá faktu, že s rostoucí frekvencí střídavého, popř. pulzního proudu je možné sestrojit kompaktnější transformátor i bez rizika jeho přehřátí. Konstruktéři proto několikanásob- ně zvýšili spínací frekvenci napájecího zdro- je. Aby však zmenšili transformátor až na požadovanou velikost, museli navíc vytvořit speciální materiál tvořený tenkými vrstvami magnetické keramiky. Tento materiál umož- ňuje začlenit jádro i vinutí transformátoru do keramických desek plošných spojů. Vý- sledkem je transformátor zmenšený na pou- hou jednu pětinu původní velikosti. Že je technologie použitelná v praxi, de- monstrovali vývojáři na osvětlovacím mo- dulu vybaveném šestnácti diodami typu LED. Celý napájecí obvod včetně transfor- mátoru vměstnali do prostoru chladiče modulu s průměrem 10 cm a výškou 5 cm. Aniž by měla tato modifikace vliv na svíti- vost diod, díky absenci vnějšího napájecího zdroje výrazně snížila rozměry modulu. Věd- ci nyní zkoumají, jak učinit technologii uni- verzálnější a použitelnou i pro nejrozšířeněj- ší typy epoxidových desek plošných spojů. Více informací o výzkumu a vývoji nalez- nete na http://www.siemens.cz/inovace Základní součástí transformátorů je feromagnetické jádro s vinutím, které díky principu elektromagnetické indukce přenáší elektrickou energii mezi obvody. Nová technologie umožňuje vyrobit transformátory až o čtyři pětinymenší oproti transformátorům klasickým.