Problem med lackad transformator SMPS

[JohanCh78]

Hejsan.

Jag har stött på ett problem som jag inte riktigt klarar att klura ut, men tänker att det säkert finns någon här som kan ha en förklaring.

Jag ska bygga ett kort som ska ha en liten Arduino och like kring komponenter, och för att driva detta så har jag byggt en SMPS baserat på Power Integrations TNY290 krets. Själva designen av SMPS kretsen och transformator har jag fått via Power Integrations online designer.

Transformatorn har jag virat själv enligt data från designen och den prototypen jag byggde för att testa det hela innan jag ritade ett riktigt kort och beställde etc. fungerade som tänkt, dock hade jag väldigt mycket högfrekvent oljud från primär lindningen.

För att råda bot på det så när jag virade ett par transformatorer till de färdiga korten så lackade jag den primär lindningen med CRC Plastic 70. När det hade torkat och de andra lindningarna har virade så kopplade jag in transformatorn och spänningssate kortet. Jag blev dock lite förvånad när TNY290 kretsen bokstavligt exploderade. Lite förvirrade och tänker att ja, det har ju testats en del med det kortet så jag mätte delar i den primära sidan och allt annat verkar vara helt ok, så jag testade att montera i en ny TNY290. Samma sak hände en gång till.

Och jag kan alltså inte räkna ut varför. Jag har gjort följande:
* Jag har kontrolerat alla komponenter både på primär och sekundär sidan, och allt ser helt ok ut.
* Jag har försökt mäta den primära lindningen så gott det går med en multimeter, och även dragit upp en primär lindingen och mätt den utdragen ifall det skulle vara så att Plastic 70 skulle ha lyckats lösa upp isoleringen på tråden, men jag får ungefär samma värde i båda fallen. Nu är det ju svårt att mäta så låga resistanser exakt med en multimeter (Eller ialla fall med min något åldersstigna), men jag har inte tvär kortis i något av fallen.

Jag försökte skydda benen på bobinen så gott det gick när jag lackade transformatorerna, men vad jag kunnat läsa så ska det ju vara en lack som är gjort precis för detta och andra tillfällen när man behöver isolera elektronik.

Så, är det något väldigt uppenbart som jag missar här, eller någon som kan ha någon annan bra idé? Jag kan tillhandahålla mer information om det skulle behövas.

Tacksam för all insikt.

/Johan Ch

[Mindmapper]

Nu gissar jag bara. Det skulle kunna vara att högfrekvensegenskaperna på CRC plastic 70 inte är bra.
I en switch mode krets har du rätt höga frekvenser. Inte bara frekvensen som kretsen svänger på. Utan varje transient ger betydligt högre frekvenser än grundfrekvensen. Dess brantare omslag vid transienten dess högre frekvenser.
Detta ger upphov till att den strökapacitans som finns i CRC plastic 70 blir betydande vid dessa högre frekvenser. Detta kortsluter då till stor del de högre frekvenserna i pulserna.

Fungerar det utan lack?

[JohanCh78]

Hejsan.

Tack för svaret Mindmapper.

Ja, det fungerar utan lacken, men jag får ett irriterande högfrekvent ljud. Garanterat pga min bristande teknik när jag virar. Jag har virat min beskärda del av transformatorer, men då pratar vi för audio sammanhang, och detta är ganska mycket mindra och pilligare, men det är väl som alltid en fråga om övning och envishet.

Men jag tror det ligger mycket i det du säger, speciellt som när jag googlade lite på det så hittar jag en del som har haft liknande problem med andra lacker.

Finns det några här som har virat sina egna transformatorer för liknande applikationer och som har lite tips på hur man får bästa resultat?

[gkar]

Switchnätdelar är alltid spännande!

Det kan ju vara precis vad som helst eftersom du inte har skickat med några bilder. Hur du lindat och isolation mellan lindningarna är intressant. Jag är inte bekant med CRC plastic 70 men antar att den bildar PMMA när det torkat, vilket borde vara ok.

Jag ser två typiska saker, det ena är det Mindmapper kommenterat, det andra isolationen mellan primär- och sekundärsidorna.

Jag antar att det är en inspänning på 230VAC ?
Då bör du, eller måste i de flesta fallen kanske man skulle säga, isolationsmäta transformatorn. Koppla ihop benen på primärsidan, koppla ihop benen på sekundärsidan och isolationsmät mellan de nya grupperna av ben. Spänningen varierar beroende på men skall typiskt vara mellan 3-5kV. Detaljer kan du hitta i EN 62368. Kan du inte isolationsmäta och använder 230VAC och där sekundärsidan skall vara isolerad från nätspänningen, så gör inga egna SMPS transformatorer! Safety first!

För det andra problemet med ökad kapacitans pga högre dielektrisk konstant i CRC än luft: Har du en kapacitansmätare så koppla enligt ovan och mät kapacitanserna på de båda varianterna. Har du tillgång till en VNA så är det ett bättre alternativ då du får ut fler parametrar som kanske förklarar vad som händer.

[Mindmapper]

I en SMPS spelar det ingen roll om primärsidan har 230V eller 12V. Den spänningen kommer ändå att göras om till DC och sedan switchas upp till en högre frekvens. I det här fallet är det ganska väl vederlagt att de övertoner av switchfrekvensen ger ställer till det.

Detta är svårt att mäta eftersom de flesta mätare mäter med DC eller en låg frekvens. Material som går att använda vid låga frekvenser som nätfrekvensen eller 100 kHz kan vara helt oanvändbara vid övertoner på 10 MHz. Vet man inte vid vilka frekvenser som materialet anges klara är det svårt att veta om det klarar högre övertoner eller inte.

Likväl är det svårt att veta hur långt upp i spectrat som övertonerna från switchfrekvensen sträcker sig. En VNA kan ge dessa svar om man har en fungerande SMPS att mäta på. Att mäta med multimeter ger ingen uppfattning om högfrekvensegenskaper. Likaså att mäta kapacitans med normala kapacitansmetrar.

Hur kretsarna beter sig vid stor del strökapacitanser och överledningar i transformatorn är också svårt att veta. Har man tur kan man kanske minska de kondensatorer som ingår i konstruktionen och använda sig av strökapacitanserna i lacken. Överledning mellan lindningar beroende på stökapacitanser är svårare att kompensera för.

Är ingen expert på SMPS, har gjort en del sådana i mina dar och haft tur. Har mer erfarenhet av att jobba med höga frekvenser i mottagare och sändare. Där kan det framkomma att vissa material är helt olämpliga att använda även fast de verkar bra vid en första anblick.

[JohanCh78]

Hejsan.

Nu kom det mycket imellan och tiden gick, men tack för alla svar.

Jag är ju heller ingen expert på SMPS, men livet är ju till för att lära sig. Därav också att jag valde att få hjälp med Power Integrations designer online. Jag har bifogat den konstruktion som jag fick där igenom, och den fungerar som förväntat, enda problemet är ju att det blir väldigt mycket ljud från transformatorn. Men detta beror garanterat på min lindningsteknik.

Det är ju helt klart att lacken är det som skapar problemet, och jag kunde bara inte riktigt räkna ut varför, men förklaringarna jag fått här känns ju helt rimliga.

Jag har försökt att linda den så tajt som jag kan, men får inte det att bli tyst. Jag ugår ju iof ifrån att det är primär lindingien som kommer i svägning och låter. Finns det några tips på vad man skulle kunna testa för att få bort detta? Skulle ett lager med typ kapton tejp kunna "packa" det samma lite extra? Den första jag testade att spreja fungerade ju en lite stund, och då var det helt tyst, så jag blev ju lite förvånad när det sedan kom delar flygandes lite plötsligt.

/Johan Ch

[alexanderson]

Vilken switchfrekvens arbetar flybackomvandlaren med ?
Är reglerslingan stabil vid alla laster, kanske behövs en viss minimibelastning PÅ 5,0 V UTGÅNGEN ?
Förekommer ljudet både vid full last och vid 10% last ?
Prova att minska C5 till en tiondedel.

[Marta]

Hur ser spänningen ut direkt över 5V lindningen på trafon? Det kan Du mäta med en vanlig 10:1 probe utan risk att scopet tar skada. Bifoga en bild på detta, den kan säga en hel del om funktionen.