페라이트 변압기에 대한 테스트 제안
페라이트 변압기의 이론을 설명하는 기술 노트
1. 페라이트 변압기 테스트 소개
전자 제품이 더 높은 주파수 기술을 활용하여 크기를 줄이고 효율성을 향상함에 따라 페라이트 코어가 변압기 설계에 점점 더 많이 사용됩니다.
따라서 변압기 제조업체는 더 높은 주파수에서 작동하도록 설계된 더 작은 변압기에 대한 요구를 충족해야 하며, 이로 인해 제조 및 테스트 방법 모두에 대한 추가 요구 사항이 발생합니다.
이러한 문제는 스위치 모드 전원 공급 장치, 조명 안정기, 인버터 드라이브, 오디오 및 통신 장비 등을 포함한 광범위한 일반 애플리케이션에 적용됩니다.
제품 내 모든 구성 요소의 입증된 성능에 대한 오늘날의 요구로 인해 각 변압기에 대한 요구는 전통적으로 예상했던 것보다 더 철저하게 테스트되어야 합니다.
다음 페이지에서는 페라이트 변압기 설계를 철저하게 테스트하는 데 적합한 테스트 범위를 고려하고 공통 변압기에 있는 구성 요소에 대한 검토부터 시작합니다.
그림 1
AT 시리즈 변압기 테스터의 4선 Kelvin 노드에 연결된 간단한 2권선 변압기의 개략도. 
그림 1의 회로도에서 가장 단순한 변압기에도 저항성 부품과 반응성 부품의 매우 복잡한 조합이 포함되어 있음을 알 수 있습니다.
변압기가 올바르게 제조되었다는 확신을 얻으려면 사용된 재료와 실행된 제조 공정이 설계 사양을 충족하는 변압기를 생성한다는 보증을 제공하기 위해 결합된 다양한 테스트를 실행해야 합니다.
2. CTY: 연속성
변압기가 고정 장치에 올바르게 장착되어 있고 모든 권선 종단 무결성이 양호한지 확인합니다.
측정 단위, 옴. 범위는 10KΩ~10MOhms입니다.
이 테스트를 먼저 선택하면 주요 테스트를 실행하기 전에 연결 상태가 좋지 않은 경우 운영자에게 경고가 전달되어 시간을 절약하고 일괄 통계에서 잘못된 변압기 오류 보고를 방지할 수 있습니다.
3. R: 저항
각 권선에 사용되는 구리 게이지가 올바른지 확인합니다.
측정 단위, 옴. 범위 10mOhms ~ 10MOhms
모든 권선은 개별적으로 테스트되어 필요한 전류를 전달하기에 구리 게이지가 부족한 권선이 없는지 확인합니다.
4. LS: 직렬 인덕턴스
올바른 코어 재료가 사용되었고 회전 수가 올바른지 확인합니다.
측정 단위, 헨리. 범위는 1nH ~ 1MH이며 신호 레벨은 1mV ~ 5V @ 20Hz ~ 3MHz입니다.
서로 다른 코어 재료는 서로 다른 투자율을 나타내므로 특정 회전 수에 대해 서로 다른 인덕턴스 값을 나타냅니다. 올바른 회전 수를 사용하면 인덕턴스는 포화 없이 필요한 자속을 유지하는 코어 재료 능력을 측정할 수 있습니다.
그림 3 Editor 프로그램을 사용한 인덕턴스 테스트 입력 화면의 예. 
5. QL: 품질 요소
핵심 재료와 그 조립이 올바른지 확인합니다.
측정 단위, Q. 범위 0.001 ~ 1000, 신호 레벨 1mV ~ 5V @ 20Hz ~ 3MHz
품질 계수는 낭비되는 에너지에 대한 저장된 에너지의 비율로 인덕터의 효율을 나타내며 방정식 L / (R SQRT(LC) )에서 파생됩니다. 저항성 및 용량성 성분에 비해 유도성 성분이 클 때 더 높은 Q 값이 얻어지는 것을 볼 수 있습니다.
그림 4 Editor 프로그램을 사용한 Q Factor 테스트 입력 화면의 예. 
6. ANGL: 임피던스 각도
코어 소재, 전선 저항, 회전 수 및 권선 간 정전 용량이 결합되어 설계 사양을 충족하는지 확인합니다.
측정 단위, 도. 범위는 -360° ~ +360°이며 신호 레벨은 1mV ~ 5V @ 20Hz ~ 3MHz입니다.
오디오 변압기와 같이 넓은 주파수 범위에서 작동하는 애플리케이션의 변압기의 경우 설계자 또는 생산 부서는 실제 임피던스(저항성(R))와 가상 임피던스(유도성 또는 용량성(jXs)) 사이의 위상 각도를 측정해야 할 수도 있습니다. . R과 jXs의 합을 일반적으로 Z(총 임피던스)라고 합니다.
인덕터에 적용된 주파수가 증가함에 따라 임피던스는 증가하고 임피던스 위상각은 자체 공진 지점까지 감소합니다. 이 시점에서 임피던스 위상각은 0(또한 가장 높은 임피던스 값)입니다.
그림 5 Editor 프로그램을 사용한 위상각 테스트 입력 화면의 예. 
7. LL: 누설 인덕턴스
권선이 보빈에 올바르게 배치되어 있고 코어 설계에 포함된 에어 갭의 크기가 올바른지 확인합니다.
측정 단위, 헨리. 범위 1nH ~ 1kH, 신호 레벨 1mV ~ 5V @ 20Hz ~ 3MHz
누설 인덕턴스는 1차 권선과 2차 권선을 연결하지 않는 자속에 기인하는 유도성 구성 요소입니다. 설계 시 변압기가 장착될 회로의 올바른 작동을 위해 특정 누설 인덕턴스 값이 필요할 수도 있고 값을 매우 낮게 유지해야 할 수도 있습니다. 누설 인덕턴스를 측정하려면 2차 권선에 단락을 적용해야 하며 이로 인해 생산 환경에서 종종 문제가 발생할 수 있습니다. AT 시리즈 테스터는 별도의 기술 노트 VPN: 104-105에 자세히 설명된 고유한 측정 기술로 이러한 문제를 제거합니다.
그림 6 Editor 프로그램을 사용한 누설 인덕턴스 테스트 입력 화면의 예. 
8. C: 권선 간 용량
권선 사이의 절연 두께가 올바른지 확인합니다.
측정 단위, 패럿. 범위 100fF~1mF, 신호 레벨 1mV~5V @ 20Hz~3MHz
권선 내 와이어 사이의 정전기 결합이 물리적으로 근접해 있기 때문에 인덕터와 변압기에서 커패시턴스가 발생합니다.
커패시턴스는 1차에서 2차로 또는 2차에서 2차로의 개별 권선 사이에도 존재합니다.
그림 7 Editor 프로그램을 사용한 커패시턴스 테스트 입력 화면의 예. 
9. TR: 회전율
각 권선의 권선 수와 권선 극성이 사양을 충족하는지 확인합니다.
측정 단위, 소수 비율. 1:100k ~ 100k:1, 신호 레벨 1mV ~ 5V @ 20Hz ~ 3MHz
권선비는 1차 권선과 2차 권선의 권선 수가 정확하고 이에 따라 변압기 사용 시 필요한 2차 전압이 달성되는지 확인하기 위해 측정됩니다. 그림 1에 표시된 다양한 변압기 손실로 인해 권선에 존재하는 물리적 권선 비율과 정확히 일치하지 않는 전압 비율이 발생한다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. AT 시리즈 테스터에는 코어 손실 및 누설 인덕턴스로 인한 오류를 극복하는 인덕턴스 비율(TRL)로부터 권선을 계산하는 기능이 포함되어 있습니다.
이것과 기타 회전율 고려 사항은 별도의 기술 노트 VPN: 104-113에 설명되어 있습니다.
그림 8 Editor 프로그램을 사용한 Turns Ratio 테스트 입력 화면의 예. 
10. SURG: 고전압 서지 테스트
구리선(일반적으로 래커) 주변의 절연재가 제조 중에 손상되어 권선 간 단락이 발생할 위험이 없는지 확인합니다.
측정 단위, mV 초. 범위는 1mVs~1kVs이고 임펄스 신호 레벨은 100V~5kV입니다.
가는 선을 사용하여 감은 횟수가 많은 변압기는 절연 손상에 취약합니다. 생산 중 절연재 손상은 전체 단락이 없을 수 있고 회전 테스트 중에 적용된 전압이 이 부분 단락을 브리지하기에 충분하지 않기 때문에 감지하기가 매우 어렵습니다. 그러나 완제품 내에서 작동하는 동안 변압기는 손상 지점에서 코로나 아크를 일으킬 수 있는 훨씬 더 높은 전압에 노출되거나 정상적인 사용 시 열 효과로 인해 짧은 시간 후에 단락이 발생할 수 있습니다.
AT3600 내부의 충전된 커패시터를 변압기 권선에 연결하면 권선이 임펄스 전압에 노출되고 감쇠 발진 영역을 측정하여 권선 권선 사이에 항복이 발생했는지 확인할 수 있습니다. 아래 다이어그램은 절연 손상이 없는 변압기 권선과 절연이 손상된 동일한 권선의 감쇠 진동을 보여줍니다.
그림 9 서지 파형 예 
곡선 아래의 볼트-초 곱을 계산함으로써 AT3600은 양호하거나 불량한 구성 요소를 설정하는 숫자 수량을 제공합니다. 이는 임펄스 전압 기술을 사용하여 단락된 회전 감지의 이점을 제공하는 동시에 복잡한 파형의 사용자 해석에 내재된 잠재적인 오류를 방지합니다.
그림 10 Editor 프로그램을 사용한 서지 스트레스 테스트 입력 화면의 예. 
11. IR: 절연 저항
권선 간 절연이 필수 사양을 충족하는지 확인합니다.
측정 단위, 옴. 범위는 100V~7kV(AT5600 + AT3600) 또는 500V(ATi)의 신호 레벨에서 1MOhms~100GOhms입니다.~
DC 고전압 발생기와 DC 전류 측정 시스템을 사용하여 저항 값을 계산합니다.
그림 11 Editor 프로그램을 사용한 절연 저항 테스트 입력 화면의 예. 
12. HPAC: 고전압 AC 안전 테스트
필요한 수준의 안전 절연을 제공하기 위해 권선이 올바른 재료로 올바르게 배치되었는지 확인합니다.
측정 단위, 암페어. 범위는 10uA~10mA이며 신호 레벨은 100V AC~5kV AC입니다.
AC 전원 시스템으로부터 절연을 제공하는 모든 변압기는 고장 없이 안전 테스트 전압을 견딜 수 있는 능력을 확인하기 위해 테스트를 거쳐야 합니다. 테스트 규정을 충족하려면 테스트 기간 동안 테스트 전압이 유지된다는 증거를 제공해야 하며 AT3600/AT5600은 전체 테스트 기간 동안 인가 전압을 측정하고 제어하여 이를 달성합니다.
그림 12 Editor 프로그램을 사용한 HPAC 테스트 입력 화면 예시. 
13. 페라이트 테스트 결론
적절한 테스트 범위는 변압기 내의 모든 재료와 생산 공정이 정확하다는 완전한 보증을 제공한다는 것을 알 수 있습니다.
이는 결과적으로 테스트된 모든 변압기가 필수 사양을 완전히 충족하는 것으로 확인된다는 것을 보장합니다.
이러한 철저한 테스트는 역사적으로 비용이 많이 들고, 너무 어렵거나, 시간이 많이 소요되었습니다.
그러나 AT 시리즈 테스터는 비용 효율적이고 사용하기 쉽고 빠른 솔루션을 제공합니다.
위에 표시된 전체 테스트는 버튼을 한 번만 터치하여 1.2초의 속도로 AT 테스터에 의해 실행되었습니다.