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Inverter-Transformator mit Kaltkathoden-Fluoreszenzbeleuchtung (CCFL).

Ausgearbeitetes Beispiel geeigneter Tests

Übersicht über CCFLs

Wechselrichtertransformatoren für Kaltkathoden-Leuchtstofflampen (CCFL) werden häufig verwendet, um eine niedrige Gleichstromversorgung in einen Hochspannungs-Wechselstrom umzuwandeln, um beispielsweise LCD-Hintergrundbeleuchtungen anzutreiben.
Sie verwenden eine Variante der SMPS-Technologie, um den Gleichstrom mithilfe von Transistoren (in einer Push-Pull-Konfiguration) bei hohen Frequenzen (in unserem Beispiel 40–80 kHz) in die Primärwicklung zu schalten.
Eine Rückkopplungswicklung sorgt für eine positive Rückkopplung, um den Schaltkreis zum Schwingen zu bringen
Normalerweise ist die Sekundärwicklung bewusst so ausgelegt, dass sie eine festgelegte Streuinduktivität aufweist, die dann mit einem Kondensator auf der Sekundärwicklung in Resonanz tritt, um die Leuchtröhre anzutreiben. 

Da der Transformator ein integraler Bestandteil des Schaltkreisbetriebs ist, ist die Messung von Parametern wie der Streuinduktivität ebenso wichtig wie die üblichen Parameter Wicklungswiderstand und Windungsverhältnis. Der Transformator muss auch für Isolierung sorgen, insbesondere da der Schaltkreis zunächst eine höhere „Zündspannung“ erzeugt, um die Röhre zu starten, bevor er in einen konstanten Betriebszustand übergeht.

Eaton CTX210607

Eaton stellt für diese Anwendungen eine Vielzahl vielseitiger CCFL-Transformatoren her. Hier untersuchen wir den CTX210607.

Beachten Sie, dass die Sekundärspule in 4 Abschnitten gewickelt ist.
Dadurch wird der Spannungsabfall pro Umdrehung auf vier separate Bereiche verteilt, wodurch die Isolierung zwischen den Wicklungen bei hohen Potenzialunterschieden verbessert wird, ohne dass auf stark isolierte Drähte zurückgegriffen werden muss.
Die Primär- und Rückkopplungsspule sind ebenfalls getrennt. Diese Trennung steuert die bewusste Einführung der zuvor diskutierten Streuinduktivität.

CTX210607-Schaltplan

CCFL Empfohlene Tests

AT-Editor-Schaltplan für CCFL

Die Darstellung des Teils in der AT Editor-Software wird hier links angezeigt.

Schaltplan des AT-Editors

AT-Befestigung für CCFL

Das Transformatorgehäuse ist ein Standarddesign für die Oberflächenmontage und daher nicht für Kelvin-Pins geeignet.

Bei der hier gezeigten Befestigung handelt es sich um eine Zero Insertion Force-Buchse (ZIF), bei der von der Seite auf jeden Stift zwei Klingenpaare aufgesetzt werden.
Dies hat den Vorteil, dass das Teil keiner mechanischen Belastung ausgesetzt wird und dennoch ein echter Kelvin-Kontakt zu jeder Wicklung aufrechterhalten wird.

ZIF (Zero Insertion Socket) am 91-184-Gerät

ZIF (Zero Insertion Socket) am 91-184-Gerät

AT-Testprogramm für CCFL

Zuerst werden die Wicklungswiderstände überprüft, um Durchgang und Verbindung sicherzustellen.
Anschließend erfolgt eine Induktivitätsprüfung bei der Betriebsfrequenz auf der Primärseite.
Es folgen drei Kontrollen der Windungsverhältnisse; halb primär bis halb primär, primär bis Feedback und primär bis sekundär.

Beachten Sie, dass der letzte Test durch Bestromen der Sekundärseite durchgeführt wird, da es für eine optimale Genauigkeit am besten ist, die Wicklung mit der größten Windungszahl zu bestromen.

Anschließend testen wir die Streuinduktivität zwischen Primär- und Sekundärseite; Wir stellen fest, dass der Leckstrom etwa 25 % der Primärinduktivität beträgt, da dies wahrscheinlich ein bewusster Designfaktor beim Betrieb der Ausgangs-LC-Schaltung ist.
Hierzu haben wir prozentuale Grenzwerte um einen nominalen LL-Wert herum verwendet, anstatt zu prüfen, ob der LL knapp unter einem Maximum liegt, wie es normalerweise der Fall ist.

Da die Sekundärseite aus feinem Draht besteht und hohen Spannungen und noch höheren „Zündspannungen“ ausgesetzt ist, um die Gasröhre zu starten, verwenden wir als nächstes den SURG-Test, um etwaige Schwachstellen zwischen den Wicklungen der Spulen festzustellen. Dies erfolgt durch die Einspeisung von Hochspannungsimpulsen und die Messung des charakteristischen Nachschwingabfalls an der Sekundärwicklung. Für unsere Grenzwerte wird ein empirischer Nennwert eines bekanntermaßen guten Transformators ausgewählt. Jeder Ausfall der Isolierung führt zu Energieverlust und damit zu einer anderen Zerfallsreaktion.
Weitere Informationen zum SURGE-Test finden Sie unter dem Link am Ende dieses Abschnitts.


Abschließend wird ein HI-POT-Test bei 2 kV Wechselstrom verwendet, um die Isolierung von Primär- zu Sekundärseite zu überprüfen.

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Prüfen

Beschreibung

Pins und Bedingungen

Grund

1 R Gleichstromwiderstand Pin 1-3, Grenzwerte <135 mOhm Um zu überprüfen, ob der Gesamtwiderstand der Primärwicklung unter einem Maximum liegt. Dient auch zur Überprüfung des korrekten Drahtquerschnitts und des guten Abschlusses.
2 R Gleichstromwiderstand Pin 4-5, Grenzwerte <100 mOhm Um zu überprüfen, ob der Widerstand der Rückkopplungswicklung unter einem Höchstwert liegt. Dient auch zur Überprüfung des korrekten Drahtquerschnitts und des guten Abschlusses.
3 R Gleichstromwiderstand Pin 10-6, Grenzwerte <175 Ohm Um zu überprüfen, ob der Widerstand der Sekundärwicklung unter einem Maximum liegt. Dient auch zur Überprüfung des korrekten Drahtquerschnitts und des guten Abschlusses.
4 LS Serieninduktivität Pin 1-3, 100 mV, 20 kHz, nominal 27 uH +/- 10 % (gemäß veröffentlichter Spezifikation) Induktivität aus Sicht der Primärseite. Zur Überprüfung der korrekten Windungszahl und der korrekten Funktion des Kernmaterials
5 TR Windungsverhältnis Bestromen Sie die Pins 1-3 mit 100 mV und 40 kHz und prüfen Sie, ob das Übersetzungsverhältnis und die Phase 1-2:2-3 1:1 +/- 5 % beträgt. Zur Überprüfung des korrekten Wicklungsverhältnisses zwischen den beiden Hälften der Primärwicklung und der Mittelanzapfung.
6 TR Windungsverhältnis Bestromen Sie die Pins 1-3 mit 100 mV und 40 kHz und überprüfen Sie das Übersetzungsverhältnis und die Phase 1-3:4-5 auf 4,6:1 +/- 5 %. Zur Überprüfung des korrekten Wicklungsverhältnisses von der gesamten Primär- zur Rückkopplungswicklung.
7 TR Windungsverhältnis Bestromen Sie die Pins 10-6 mit 100 mV und 10 kHz und überprüfen Sie das Übersetzungsverhältnis und die Phase 10-6:1:3 auf 86:1 +/- 5 %. Zur Überprüfung des korrekten Verhältnisses der Wicklungen von Sekundär- zu Primärwicklung. Die Wicklung mit den meisten Windungen wird mit Strom versorgt, da dies die beste Vorgehensweise für optimale Genauigkeit ist.
8 LL Streuinduktivität Pins 1-3 Hi, Pins 10-6 Low, 100 mV, 40 kHz, überprüfen Sie, ob der Leckstrom unter 6,5 uH liegt Zur Überprüfung der korrekten Platzierung und Funktion der Wicklungen wird überprüft, ob die Leckage unter dem angegebenen Grenzwert liegt.
9 SURG Überspannungs-Stresstest Bestromen Sie die Pins 10-6 mit 4000 V und 5 Impulsen. Überprüfen Sie, ob das mVs-Produkt 166 mVs +/- 30 % beträgt. Prüfung auf Schwachstellen in der sekundären Windungsisolierung, um die Langlebigkeit des Teils über seine gesamte Betriebsdauer nachzuweisen.
10 HPAC AC Hi-Pot 2 kV AC, 50 Hz, 1 Sekunde, Pins 1,2,3,4,5 High, Pins 10,6 LO. Überprüfen Sie den Strom <15 mA Zur Überprüfung der Isolation gemäß Datenblatt.
AT5600 Laufzeit 2,61 Sek
(AT3600 Laufzeit 5,49 Sek.)

Anmerkungen:
Da die Streuinduktivität durch das Windungsverhältnis und die Kernreaktion (bereits durch TR und LS abgedeckt) sowie die physische Positionierung der Wicklungen bestimmt wird, haben einige Kunden (die automatische Wicklungsmethoden verwenden) möglicherweise genug Vertrauen in die Wicklungspositionierung, um diesen Parameter nur gelegentlich zu überprüfen , sondern an jedem Teil getestet.

AT-Testergebnisse für CCFL