PCB Transformers

Transformateurs pour circuit imprimé

Comme son nom l'indique, un transformateur pour circuit imprimé est conçu pour être installé sur un circuit imprimé (CI). En anglais le terme « PCB transformer » peut à la fois désigner ce même type de transformateur (PCB : « Printed Circuit Board ») ou les transformateurs contenant des polychlorobiphényles (PCB). Cet article concerne exclusivement les transformateurs pour circuit imprimé et pas les transformateurs contenant des polychlorobiphényles (PCB).

Les transformateurs montés sur des CI sont nécessairement compacts et n'ont pas de système de refroidissement sophistiqué, qui existe sur d'autres types de transformateurs. Les spécifications des transformateurs CI déterminent leur gamme thermique opérationnelle, avec des valeurs minimale et maximale. Dans la mesure où leur utilisation respecte les températures minimale et maximale indiquées, ils fournissent un service fiable. Et comme tous les transformateurs, ils pourront fonctionner pendant de nombreuses décennies.

Pour comprendre le fonctionnement d'un transformateur CI, il est nécessaire de savoir ce qu'est un circuit imprimé (CI) et son historique.

 

Qu'est-ce qu'un circuit imprimé ?

Un circuit imprimé est un support très compact et facile à utiliser qui permet d'interconnecter divers composants électriques. À la place des connexions filaires standard, un circuit imprimé utilise des pistes gravées dans de fines couches de cuivre laminées sur une surface isolante. Ces pistes sont gravées à l'acide dans le support, qui est généralement une plaque.

Les circuits imprimés qui incluent des composés câblés sont désignés par le terme « printed wiring board ». Cette distinction terminologique n'existe pas en français. Ces deux types de circuits imprimés sont utilisés dans une très grande variété d'applications électroniques. Les CI les plus connus sont ceux des ordinateurs, qui réunissent tous les composants du système informatique dans un ensemble très compact, autorisant une production économique, avec d'excellentes caractéristiques de performance et de longévité.

 

Histoire du circuit imprimé

Bien que le circuit imprimé soit généralement perçu comme une invention moderne, son développement a débuté il y a plus de cent ans. Les premières expérimentations étaient basées sur des processus qui sont encore utilisés aujourd'hui, bien que dans une forme plus évoluée. Par exemple, au début des années 1900, Thomas Edison étudiait des procédés chimiques pour plaquer des conducteurs sur du papier de lin. D'autres inventeurs travaillaient sur des conceptions similaires, utilisant différents matériaux et techniques pour graver un circuit permanent sur une surface.

Déjà utilisés pendant la deuxième guerre mondiale, ils sont intégrés aux fusées de proximité pour déclencher l'explosion des obus sans nécessiter de contact physique avec la cible. Comme une grande partie des techniques développées pendant la guerre, les CI ont ensuite trouvé diverses applications civiles. Dans les années 1950, de nombreux produits de consommation contiennent déjà des circuits imprimés.

Sur les premiers modèles connus du public, les composants étaient fixés à travers la plaque et interconnectés par des fils sous le support. Le développement aidant, tous les composants ont été réunis sur une seule face du support. Cette configuration est devenue la convention.

Les CI modernes peuvent combiner des composants électroniques très puissants et très sophistiqués, offrant une excellente résistance aux chocs, une extrême longévité, et débarrassés des nombreux inconvénients associés aux fils soudés.

 

Quels sont les matériaux de fabrication des CI ?

La fabrication d'un circuit imprimé ne nécessite que quatre composants étonnamment simples : une feuille de cuivre, une plaque laminée revêtue d'une couche de cuivre, un tissu imprégné de résine et une plaque laminée sans cuivre.

Bien que les composants soient simples, le processus de fabrication est très complexe. La gravure est l'étape la plus connue du grand public. La gravure est un procédé simple qui facilite la production en masse de circuits imprimés pour des coûts très accessibles.

Un produit spécifique est utilisé pour dissoudre le cuivre partout où il ne doit pas être présent sur le produit fini. Ce processus laisse en place les pistes qui seront utilisées pour interconnecter les composants montés sur le support. Il est aussi possible de fabriquer des circuits imprimés à double face, et d'appliquer d'autres technologies qui améliorent la polyvalence des CI.

Les CI que vous pouvez voir dans les appareils électroniques actuels représentent l'aboutissement de ce développement et la combinaison de ces technologies. Au fil des ans, les processus de fabrication ont rapidement évolué, introduisant de nombreux changements. Avec les progrès technologiques, la complexité des circuits installés sur des cartes a prodigieusement augmenté.

Les électroniciens amateurs peuvent aussi fabriquer leurs propres circuits imprimés. Ils utilisent pour cela une imprimante laser ou un film pour produire le modèle de CI requis. Un processus d'élimination du patron laisse apparaître le circuit imprimé final.

 

Qu’est-ce qu’un transformateur pour circuit imprimé ?

Un transformateur CI est un transformateur spécialement conçu pour fonctionner sur un circuit imprimé. Ce sont généralement des composants à monter en surface, qui sont fixés légèrement au-dessus de la surface du support. Ils apportent une capacité de transformation de tension ou de courant nécessaire au fonctionnement du CI.

Ils sont disponibles dans une grande variété de capacités et de tailles, offrant assez d'options pour répondre aux besoins de tous les produits imaginables. Composants peu coûteux, ils contribuent à améliorer la rentabilité des CI pour mieux supporter la production de produits électroniques.

Certains transformateurs pour circuit imprimé n'ont pas de noyau. Cette solution permet de réduire considérablement leur encombrement. Ce type de transformateur est encore en phase expérimentale. Cependant, ses applications sont phénoménales.

 

Quelles applications nécessitent un transformateur CI ?

Les transformateurs pour circuit imprimé sont utilisés dans une grande variété d'applications. La capacité des transformateurs à abaisser la tension à un niveau de sécurité optimale les rend indispensables dans les équipements informatiques. Ils sont également utilisés dans une grande variété de processus de fabrication et dans divers produits de consommation chaque fois qu'un transformateur est nécessaire. Un transformateur CI peut réduire les coûts et faire gagner beaucoup d'espace par rapport à un transformateur d'un autre type.

 

Qui fabrique des transformateurs CI ? ?

• Block

Block fournit des composants électriques depuis de nombreuses années. Outre les transformateurs CI, il propose un large éventail de produits.

 

• Halo Electronics

Basé à Santa Clara en Californie, Halo Electronics, Inc. a un vaste catalogue de composants électriques, incluant des solutions de transformation pour une grande variété d'applications.

 

• Hammond

Hammond Electronics, basé à Orlando en Floride, est un autre fabricant réputé de composants électroniques, dont les transformateurs CI.

 

• Murata Power Solutions

Répondant aux besoins de clients de toutes tailles, Murata Power Solutions a implanté des sièges dans différentes régions du monde et offre un choix étendu de composants électroniques.

 

• Myrra

Myrra est un important fournisseur de composants électroniques, offrant des produits conçus pour les applications industrielles et les installations privées.

RS

RS offre un très vaste catalogue de composants électroniques, qui est intégralement disponible en ligne sur différents sites internet.

 

• Schaffner

Schaffner est un spécialiste des produits de compatibilité électromagnétique. Il fournit ses produits dans un grand nombre de secteurs industriels.

 

• Stancor

Stancor fournit des transformateurs industriels très diversifiés, à l'échelle mondiale. Ils sont basés à St. Louis dans le Missouri.

 

Qu'est-ce que la tension primaire d'un transformateur CI ?

On appelle tension primaire d'un transformateur CI la tension de son bobinage principal sur le noyau. Elle est déterminée par le nombre d'enroulements sur le noyau.

 

Qu'est-ce que la tension secondaire d'un transformateur CI ?

La tension secondaire d'un transformateur CI est la tension sur le noyau secondaire après transformation. Comme la tension primaire, la tension secondaire est déterminée par le nombre d'enroulements.

 

Quelle est la puissance nominale d'un transformateur CI ?

La puissance nominale est une mesure quantitative de la puissance que le dispositif peut accepter sans risque de surcharge. Dans les transformateurs à haute puissance, un système de refroidissement à air sous pression ou à liquide maintient la température à un niveau acceptable. Sur les circuits imprimés, les températures atteintes ne sont pas particulièrement élevées par rapport à un transformateur à haute puissance, mais elles déterminent si le système où est installé le CI et son transformateur pourra ou non fonctionner normalement.

 

Quels sont les types de montage actuels ?

Deux méthodes principales permettent de monter un transformateur sur un circuit imprimé : montage en surface et montage traversant. Il est également possible de graver un transformateur directement sur le circuit imprimé, et cette solution ne nécessite évidemment aucun montage.

 

• Montage en surface

Un transformateur monté en surface n'a pas de broche ou d'autres composants qui traversent le support du CI. Cette solution autorise des conceptions plus compactes.

Le montage en surface est la norme de fabrication des CI depuis plusieurs années. Comme il autorise une plus grande compacité, le montage en surface est devenu la solution préférée pour installer tous les types de composants électroniques sur un circuit imprimé. Bien que cela n’ait pas toujours été le cas, il est probable que le démontage de n'importe quel ordinateur ou autre produit électronique révélera que la plupart des composants ont été montés sur la surface des cartes CI sans fils ou autres éléments traversants.

 

• Montage traversant

Un transformateur à montage traversant sur un circuit imprimé est doté de connecteurs qui traversent le support. Cette méthode permet d'utiliser des circuits imprimés multi-couches et de répondre aux besoins d'autres applications. Généralement moins compact, le montage traversant des composants sur des CI est relativement démodé par rapport au montage en surface. Il reste cependant la solution préférée pour monter certains composants particuliers sur des CI. Mais vous constaterez que le montage en surface est de loin la technique la plus fréquemment employée pour les transformateurs CI. Si vous démontez des produits anciens, vous verrez un grand nombre de circuits imprimés portant des composants traversants.

 

Quel est le nombre de sorties sur un transformateur CI ?

Le nombre de sorties correspond au nombre de sorties de tension transformée disponibles sur le transformer CI. Cette information est indiquée sur la fiche technique de chaque transformateur.

 

Que définit la fréquence opérationnelle maximale d'un transformateur CI ?

Habituellement mesurée en Hertz, la fréquence opérationnelle maximale d'un transformateur CI définit la plus haute fréquence que le transformateur peut utiliser en toute sécurité et conformément aux paramètres de sortie requis.

 

Que définit la fréquence opérationnelle minimale d'un transformateur CI ?

La fréquence opérationnelle minimale fait partie des spécifications indiquée sur tout transformateur CI. L'application d'une fréquence inférieure peut avoir des conséquences imprévisibles et peut endommager les composants.

 

Que définit la température opérationnelle minimale d'un transformateur CI ?

Tout composant électronique a une température opérationnelle minimale. Cette valeur peut jouer un rôle important dans la mesure où la température opérationnelle de l'équipement utilisant le transformateur CI peut être proche ou inférieure à ce minimum. Si un transformateur fonctionne à une température inférieure à sa température opérationnelle minimale, sa performance ne peut pas être garantie.

 

Que définit la température opérationnelle maximale d'un transformateur CI ?

Tous les transformateurs émettent de la chaleur et la température maximale d'un transformateur CI définit les conditions thermiques maximales dans lesquelles un transformateur peut être utilisé. Tout dépassement de la valeur indiquée peut provoquer des anomalies du fonctionnement, endommager les circuits et induire d'autres problèmes. Comme les transformateurs pour circuit imprimé ne peuvent pas être refroidis par un liquide, ou autre solution sophistiquée, les ingénieurs doivent toujours tenir compte des températures opérationnelles maximales.

 

Que définit un modèle CAO 3D de transformateur CI ?

Un modèle CAO 3D de transformateur CI définit la forme, la taille, la configuration des sorties et d'autres caractéristiques du transformateur, pour qu'il puisse être sélectionné avec précision lors de la conception d'un composant. La diversité des transformateurs CI disponibles sur le marché garantit l'extrême flexibilité de leur utilisation. De plus, les modèles CAO 3D permettent de vérifier leur compatibilité avec tous les composants utilisés.