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Trasformatori ad alta frequenzasono componenti che convertono la tensione alternata, la corrente e l'impedenza caratteristica. Quando una corrente alternata scorre attraverso la bobina primaria, viene generato un flusso magnetico alternato nel nucleo di ferro (o nucleo magnetico), inducendo così una tensione (o corrente) di lavoro nella bobina secondaria.
Il trasformatore ad alta frequenza è composto da un nucleo del trasformatore (o nucleo magnetico) e una bobina elettromagnetica. La bobina elettromagnetica ha due o più avvolgimenti. L'avvolgimento inserito nella bobina è chiamato avvolgimento primario, mentre gli altri avvolgimenti sono chiamati avvolgimenti secondari. Il nucleo magnetico del trasformatore comprende nucleo magnetico cilindrico, nucleo magnetico di tipo RM, nucleo magnetico di tipo E, nuclei magnetici di tipo EC, ETD ed EER, nucleo magnetico di tipo EP, nucleo magnetico ad anello, nucleo magnetico di tipo PQ, ecc. Che impatto hanno questi nuclei magnetici sul funzionamento del trasformatore? Quanto segue può fornire un'analisi dettagliata.
Il telaio e gli avvolgimenti sono sostanzialmente incapsulati dal nucleo magnetico, garantendo un eccellente effetto di schermatura contro le interferenze elettromagnetiche; le specifiche dei nuclei magnetici di tipo can sono tutte conformi agli standard IEC e hanno una buona intercambiabilità durante la produzione; può fornire il tipo di telaio semplice (senza inserimento dei pin) e il tipo di telaio di installazione su scheda PCB (con inserimento dei pin); a causa del design della forma della lattina, costa di più rispetto ai nuclei magnetici con le stesse specifiche di altri tipi; a causa della sua forma, non favorisce la dissipazione del calore del tubo termico, quindi non è adatto per l'uso in trasformatori di potenza e induttori ad alta potenza.
Rispetto al tipo cilindrico, i due lati simmetrici del tipo cilindrico sono stati rimossi. Questo design è più vantaggioso per il raffreddamento dei tubi di calore e per la presenza di cavi di grandi dimensioni; rispetto alla tipologia cilindrica consente un risparmio di circa il 40% dello spazio di installazione; il telaio può essere del tipo ad ago o con inserto a perno; si installa tramite coppia di clips in ferro; il nucleo magnetico tipo RM può essere realizzato in forma piatta (adatto per trasformatori di corrente planari oppure montando direttamente il nucleo magnetico sul circuito di alimentazione della scheda elettronica già predisposto con gli avvolgimenti); anche se l'effetto schermante non è buono come quello del tipo cilindrico, è comunque utile.
Questo tipo di nucleo magnetico ha una struttura simile a quella del tipo E e del tipo can. Come il nucleo magnetico di tipo E, forniscono spazio sufficiente per l'inserimento di conduttori di grande sezione trasversale (adatti all'attuale tendenza dell'alta corrente a bassa tensione negli alimentatori a commutazione); questa forma di nucleo magnetico ha anche una buona dissipazione del calore attraverso il tubo termico; poiché la colonna centrale è cilindrica, rispetto a quella rettangolare con la stessa sezione trasversale, la lunghezza di un avvolgimento a giro singolo è ridotta dell'11%, il che si traduce in una riduzione dell'11% nella perdita di rame e consente inoltre al nucleo magnetico di fornire una potenza maggiore; inoltre, la colonna centrale essendo cilindrica evita anche il pericolo per la sicurezza di danneggiare l'isolamento del cavo di avvolgimento durante l'avvolgimento a causa degli spigoli vivi della colonna centrale rettangolare.
Il costo dei nuclei magnetici di tipo E è molto più basso. Il processo di avvolgimento e assemblaggio è molto semplice. Questo tipo di nucleo magnetico è attualmente quello più utilizzato nella forma. Tuttavia, il suo svantaggio è che non può fornire la propria schermatura. I nuclei magnetici di tipo E possono essere installati in diverse direzioni e utilizzati in serie per ottenere una maggiore potenza di uscita. Questi nuclei magnetici possono essere realizzati in una forma piatta (che al giorno d'oggi è una forma di nucleo magnetico molto popolare per i trasformatori planari); possono fornire anche telai pinless e pin-type; grazie all'eccellente raffreddamento del tubo di calore e alla possibilità di essere utilizzato in serie, la maggior parte degli induttori e trasformatori ad alta potenza utilizzano questo tipo di nucleo magnetico.
La colonna centrale ad anello del nucleo magnetico di tipo EP ha una struttura tridimensionale. Ad eccezione della coda che tocca la scheda PCB, l'avvolgimento è completamente racchiuso, garantendo così un'eccellente schermatura. Questa forma unica riduce al minimo l'influenza del traferro generato sulla superficie durante l'assemblaggio dei due nuclei magnetici e fornisce un volume maggiore e un rapporto di utilizzo dello spazio complessivo più elevato.
Per i produttori, il nucleo magnetico ad anello è il più economico. Tra i vari nuclei magnetici messi a confronto tra i due ha il costo più basso; grazie all'applicazione del telaio i costi aggiuntivi e di montaggio sono nulli; quando opportuno può essere avvolto mediante avvolgitrice; la sua schermatura è molto buona.
Il nucleo magnetico di tipo PQ è progettato specificamente per induttori e trasformatori utilizzati negli alimentatori a commutazione. Il disegno della forma PQ esalta il rapporto tra volume, area del nucleo magnetico e area totale dell'avvolgimento; tale progettazione consente di fornire la massima induttanza e la massima area di avvolgimento con il minimo nucleo magnetico; questo design consente di ottenere la massima potenza di uscita con il volume del trasformatore e il peso netto più piccoli, occupando il minimo spazio di installazione del PCB; può essere fissato mediante una coppia di fascette in ferro; questo design ragionevole rende anche la sezione trasversale del percorso magnetico del nucleo magnetico più uniforme, quindi questo tipo di struttura del nucleo magnetico riduce anche il numero di punti caldi di lavoro rispetto ad altri nuclei magnetici nel progetto complessivo.
