Zaloguj się
Wszystkie
31 października 2025
10
Osobiście nie lubię transformatorów i staram się ich unikać, jak tylko można. W porównaniu z pozostałymi podzespołami elektronicznymi, zwłaszcza kiedy projektuje się PCB zawierającą transformator, są one duże, ciężkie i „niezgrabne”. Trzeba przemyśleć dodatkowe mocowanie płytki w celu jej usztywnienia – tak duży element z reguły determinuje bowiem cały układ płytki. Pół biedy, kiedy jest to transformator do druku, zalany żywicą i z wygodnymi wyprowadzeniami lutowniczymi, lecz jeżeli jest to pierścień ferrytowy z luźno zwisającymi, łamliwymi drutami miedzianymi… Brr, makabra – zwłaszcza w produkcji seryjnej.
Współczesna elektronika nieco spycha opisywane elementy na margines. Przetwornice impulsowe stają się już na tyle doskonałe, że transformatory w roli konwerterów napięcia nie są już potrzebne, choć nie zawsze da się je tak łatwo zastąpić. Ponadto miniaturyzacja nie może objąć transformatorów w tak znaczącym stopniu, jak ma to miejsce w przypadku innych gałęzi elektroniki, zwłaszcza półprzewodników.
Niestety, od wielu transformatorów nie da się całkowicie uciec. Ich niepodważalna cecha, jaką jest zapewnienie izolacji galwanicznej – zdolnej do wytrzymania różnic potencjałów rzędu tysięcy woltów przy bardzo wysokiej rezystancji izolacji – to coś, czego nie da żaden tranzystor czy wzmacniacz operacyjny. Można to obejść na kilka sposobów, lecz nadal kluczowe pozostanie zapewnienie sprzężenia magnetycznego. To ono jest podstawą funkcjonowania każdego transformatora i umożliwia uzyskanie różnych właściwości, nieosiągalnych innymi metodami, na przykład konwersji napięcia przy bardzo niskich stratach mocy albo dopasowania impedancji. Warto więc znać te pożyteczne podzespoły i umieć je stosować tam, gdzie są niezbędne, gdyż – tak, jak wspominałem – w niektórych przypadkach nie da się z nich zrezygnować.
Transformatory sieciowe
Ten najpopularniejszy typ transformatora poznają już dzieci w szkołach. Mowa o transformatorze w takim wydaniu, jakie powstało jeszcze w XIX wieku i zrewolucjonizowało elektrotechnikę. Odizolowane od siebie uzwojenia, nawinięte na rdzeń (wykonany z odpowiedniej stali) i od niego również odizolowane. Do jednego z uzwojeń podłączone jest źródło napięcia sinusoidalnego o zerowej składowej stałej, co powoduje indukowanie się napięcia w pozostałych uzwojeniach. Dobra, koniec tego opisu, przecież każdy elektronik go zna!
Transformatory małej mocy (do kilkudziesięciu woltoamperów) mogą być zalane żywicą i mieć formę eleganckiej, prostopadłościennej kostki z nóżkami gotowymi do wlutowania w płytkę drukowaną. Małe transformatory trzymają się na samych wyprowadzeniach, zaś te większe – jak na fotografii 1 – mają dodatkowe uchwyty służące do przykręcenia do laminatu. Z własnego doświadczenia mówię szczerze, że nie warto pomijać przykręcenia tychże uchwytów do płytki (a jeszcze lepiej, również do obudowy), gdyż producenci wcale nie dają ich bez przyczyny. W jednym moim urządzeniu doszło do wyrwania wyprowadzeń transformatora z karkasu pod wpływem wstrząsu (nie wiem, jak silnego) podczas transportu przesyłki. Oczywiście skala zniszczeń w obudowie była znaczna, bo taki niemal kilogramowy „klocek” był w niej przerzucany prawdopodobnie przez cały czas trwania dostawy.
![Fotografia 1. Transformator sieciowy do druku z dodatkowymi uchwytami [1]](/i/2025/11/03/24285-66e4-1600x0_fotografia-1-ewp-transformatory.jpg)
Wniosek jest więc prosty: jeżeli coś ma uchwyty i jest ciężkie, lepiej tego faktu nie bagatelizować. Pod tak spore transformatory warto ponadto stosować laminat o grubości 2 mm lub większej, gdyż tak duża masa ma naprawdę spory potencjał w zakresie odkształcenia laminatu szklano-epoksydowego, co może prowadzić do pęknięć ścieżek i spoin lutowniczych SMD – zwłaszcza tych wykonanych w technologii bezołowiowej.
Z transformatorami do druku jest związany jeszcze jeden parametr – wspólny dla wszystkich transformatorów sieciowych, ale w tym wypadku (bardzo często) znaczący. Mam na myśli prąd jałowy uzwojenia pierwotnego. To prąd, który transformator pobiera cały czas i przeznacza na straty w postaci ciepła. Piszę o tym nieprzypadkowo, bowiem to właśnie małe transformatory są często używane w urządzeniach zasilanych z sieci przez cały czas, jak na przykład centralki alarmowe czy sterowniki bram garażowych. O ile nikt nie kłóci się z tym, że „duże” transformatory pobierają wysoki prąd jałowy, dlatego warto je wyłączać, kiedy nie są potrzebne, o tyle w przypadku „małych” transformatorów to już nie jest takie oczywiste. Tymczasem w przypadku transformatorów niektórych znanych marek temperatura obudowy w stanie spoczynku może sięgać 50°C! I nie dotyczy to jednostkowych egzemplarzy, które mogły być po prostu uszkodzone, ale całych serii urządzeń.
Nagrzewanie jest zjawiskiem niepożądanym z dwóch względów. Po pierwsze podnosi temperaturę w obudowie (niekiedy ciasno upakowanej), co wpływa niekorzystnie chociażby na kondensatory elektrolityczne, które przez to wysychają szybciej. Wyższa temperatura zmienia również punkt pracy elementów aktywnych. Po drugie taka pracująca bezustannie grzałka to zwyczajne marnotrawstwo energii elektrycznej. Dlatego, w przypadku stosowania transformatorów o typowym układzie wyprowadzeń, warto przetestować wyroby różnych producentów, aby wybrać taki model, który będzie grzał się w jak najmniejszym stopniu.
Większe transformatory, zarówno z rdzeniem toroidalnym, jak i kształtkowym – które żadnym sposobem nie mieszczą się na płytce – wymagają niekiedy odpowiednich urządzeń rozruchowych, zwanych potocznie soft-startami. Ich zadaniem jest ograniczenie prądu rozruchowego w momencie włączania zasilania. Bez użycia soft-startów konieczne jest zastosowanie bezpiecznika na prąd znacznie wyższy niż wynikający z nominalnego poboru mocy przez zasilane urządzenie. W skrajnych sytuacjach uruchamianie transformatora (zwłaszcza toroidalnego) bez soft-startu grozi zadziałaniem zabezpieczeń w tablicy rozdzielczej budynku, o wypalaniu styków przełącznika nie wspominając.
Przykład takiego urządzenia znajduje się na fotografii 2 – w praktyce może ono być wykonane na różne sposoby, jednak najprostszy soft-start do transformatorów sieciowych składa się z rezystorów dużej mocy, które po chwili są bocznikowane załączającymi się stykami przekaźnika. W ten sposób uzyskuje się wstępne podmagnesowanie rdzenia, a dopiero później uzwojenie pierwotne załączane jest bezpośrednio do sieci.
![Fotografia 2. Prosty soft-start do urządzenia sieciowego [2]](/i/2025/11/03/24284-2613-1600x0_fotografia-2-ewp-transformatory.jpg)
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
