wersja mobilna
Online: 747 Sobota, 2016.12.03

Raporty

Transformatory sieciowe, impulsowe i elementy indukcyjne - raport techniczno-rynkowy

środa, 04 kwietnia 2012 13:14

Transformatory i podzespoły indukcyjne to grupa podzespołów służących przez wiele lat jako podstawa konstrukcyjna systemów zasilających. W ostatniej dekadzie ten już bardzo szeroki front aplikacyjny tych komponentów rozszerzył się o kolejne zagadnienia związane z szeroko rozumianą kompatybilnością elektromagnetyczną, czyli filtracją i ochroną przed zaburzeniami, oraz został skierowany na nowe obszary, takie jak zasilanie diod LED lub zielona energia.

Spis treści » Kompatybilność EM i miniaturyzacja
» Wysoka sprawność
» Nowe otwarcia na rynku elektroniki
» Jakość i bezpieczeństwo
» Czynniki pozatechniczne sprzyjające rynkowi
» Co w największym stopniu ogranicza rozwój rynku
» Transformatory sieciowe, a rynek impulsowy
» Na zamówienie?
» Konkurencja na rynku
» Rynek od strony wyników
» Branże i typy
» Przegląd dostawców
» Zestawienie zbiorcze w tabelach
» Pokaż wszystko

Bazując na tych trendach, rynek podzespołów indukcyjnych rozwija się w dobrym tempie, przyciąga wciąż nowe firmy i zaskakuje konstruktorów nowymi, coraz mniejszymi elementami. Zapraszamy do zapoznania się z naszym opracowaniem poświęconym tej tematyce, w którym staramy się uchwycić wszystkie istotne szczegóły zmian w rynku i technologii z ostatnich lat.

Kompatybilność EM i miniaturyzacja

Rys. 1. Ocena wpływu rosnącej popularności zasilaczy impulsowych na rynek transformatorów sieciowych

Jednym z najważniejszych trendów odpowiedzialnych za rozwój rynku podzespołów indukcyjnych jest zapewnienie, aby urządzenie było odporne na zaburzenia elektromagnetyczne, charakteryzowało się brakiem zakłóceń podczas pracy i jednocześnie nie emitowało zaburzeń EM powyżej ustalonego poziomu granicznego.

Innymi słowy, oznacza to konieczność zachowania w elektronice zgodności z dyrektywą EMC. Podzespoły indukcyjne są podstawowym elementem umożliwiającym konstruowanie filtrów do takich zastosowań, stąd zapotrzebowanie na nie do budowy filtrów jest duże i wykazuje stale tendencję rosnącą.

Powodem wzrostu rynku jest także to, że liczba sprzętu elektronicznego w naszym otoczeniu stale się zwiększa, rosną częstotliwości taktowania układów cyfrowych, zwiększa się gęstość upakowania elementów i tym samym zapewnienie kompatybilności elektromagnetycznej wymaga coraz większej liczby podzespołów ochronnych i ich coraz lepszej skuteczności działania.

Kolejny czynnik techniczny wspierający rozwój rynku to miniaturyzacja. Wiadomo, że płytki drukowane są coraz bardziej upakowane, a elementy indukcyjne są w porównaniu do wielu podzespołów dość duże. Stąd na producentów trwa spory nacisk, aby opracowywali elementy w odbudowach do montażu powierzchniowego, niewielkie, zwarte i o takiej konstrukcji, aby ferrytowy rdzeń był jednocześnie ekranem zapobiegającym emisji.

Tabela 1. Przegląd ofert krajowych dostawców transformatorów i elementów indukcyjnych

Wbrew pozorom w technologii i konstrukcji tych elementów sporo się dzieje, nowości pojawiają się na rynku dość często i dla konstruktorów takie nowe opracowania są atrakcyjne od strony aplikacyjnej. O ile kiedyś postęp w technologii sprowadzał się prawie wyłącznie do lepszych materiałów magnetycznych, a więc takich o większej indukcji nasycenia lub maksymalnej częstotliwości pracy, to o tyle teraz do tego dochodzą jeszcze nowe miniaturowe obudowy.

Elementy duże, bazujące w większości na standardowych karkasach i rdzeniach katalogowych typu E nawijanych drutem, nie są już dzisiaj osią rynku. Atrakcyjność wyznacza przede wszystkim montaż SMT, czyli możliwość automatycznego układania. Zapewnienie możliwości precyzyjnego chwytania cewki powietrznej przez automat pick & place nie jest łatwe i stąd nie tak wiele firm produkcyjnych ma takie elementy w ofercie.

Producenci zwracają uwagę, że ponadto coraz większe znaczenie ma precyzja wykonania. Dokładnie wykonane elementy dają się lepiej upakowywać na płytkach, a układy zbudowane z nich nie wymagają strojenia i mają powtarzalne parametry. Małe tolerancje potrafią uwolnić od kłopotów przy uruchamianiu urządzenia i są one wyraźnie widocznym czynnikiem powiązanym z jakością.

Wysoka sprawność

Rys. 2. Zdaniem 48% specjalistów popyt na transformatory sieciowe nie zmienia się

Szybko rosnące ceny energii elektrycznej powodują, że coraz większe znaczenie w projektowaniu układów zasilających mają zagadnienia związane z minimalizacją poboru mocy i ekologią. Wymagania dotyczące sprawności układów zasilających, wielkości pobieranej mocy w stanie gotowości rosną, gdyż liczba urządzeń elektronicznych dołączonych do sieci jest ogromna i stale rośnie.

Temu zjawisku próbuje się przeciwdziałać poprzez promocję rozwiązań o charakterze proekologicznym, a także poprzez nakładane ograniczenia prawne dla systemów zasilających, zakładające minimalną dopuszczalną sprawność i maksymalny pobór mocy w stanie bez obciążenia. Wysoka sprawność to także klucz do efektywnej miniaturyzacji, gdyż im mniej wydziela się ciepła w elementach tym ciaśniej można je umieszczać.

Kluczem do uzyskania małych strat są nowoczesne półprzewodniki oraz elementy indukcyjne wykonane na niskostratnych materiałach magnetycznych pracujących na wysokich częstotliwościach. Patrząc na rozwiązania układowe ładowarek, zasilaczy, konwerterów widać wyraźnie, że rynek szybko ewoluuje w stronę rozwiązań impulsowych, czyli innymi słowy takich, gdzie absolutnym minimum jest jeden dławik.

Redukcja mocy pobieranej bez obciążenia w zasilaczach jest łatwiejsza do przeprowadzenia w układach impulsowych, ale także i w transformatorach sieciowych producenci starają się poprawiać ich parametry. Nowe materiały magnetyczne w postaci nanokrystalicznej na rdzenie, plus uzwajanie grubszym i dłuższym drutem są w stanie sporo zmienić w opisywanym obszarze na korzyść.

Ponieważ energia elektryczna dla przemysłu i działalności gospodarczej w ostatnich miesiącach szybko drożeje, wymienione zagadnienia mogą coraz częściej wpływać w kolejnych latach na omawiany rynek.

Mariusz Koziel

Würth Elektronik

  • Jakie wymagania stawiane są dzisiaj przed dostawcami elementów indukcyjnych?

Pierwszym kryterium jest cena oraz możliwie najkrótszy termin dostawy. Tylko niewielka część klientów rozpatruje element indukcyjny nie tylko pod kątem kosztów, lecz także jakościowym. Za jakość rozumiem powtarzalność parametrów elektrycznych związanych z elementami indukcyjnymi, które mają wielkie znaczenie, jeżeli mówimy o takich pojęciach jak filtracja sygnałów i odporność na zakłócenia.

To aplikacja oraz jej przeznaczenie powinny narzucać warunki konieczne do spełnienia, aby dany element indukcyjny działał możliwie prawidłowo i skutecznie, a nie jego cena. Zauważalny wzrostowy trend sprzedaży rokuje jednak optymistycznie, coraz więcej klientów traktuje elementy indukcyjne jako konieczne.

Würth Elektronik od kilku lat w Polsce kontynuuje politykę dostarczania elementów o wysokiej jakości prosto z magazynu. To szybkość dostarczania darmowych próbek oraz szeroki wybór elementów sprawia, że jesteśmy bardzo często pierwszym wyborem konstruktorów.

  • Jakie nowości i trendy w technologii są warte zauważenia na rynku elementów indukcyjnych?

Klienci stopniowo przechodzą na elementy typu SMD, zwiększając jednocześnie częstotliwość pracy swoich aplikacji. Wynikiem tego są coraz bardziej kompaktowe elementy SMD. To kompleksowa oferta małych ekranowanych dławików i duży zakres oferowanych indukcyjności dają przewagę.

Wyczuwam również trend uciekania od wykonań niestandardowych, robionych na zamówienie. Najlepsze rozwiązanie teraz to produkt z "półki", którego dostępność liczymy w dniach, a nie miesiącach.

  • Co jest ważne w handlu elementami indukcyjnymi?

Szeroka oferta, dostępna praktycznie od razu oraz powtarzalność dostarczanych elementów. Ważnym parametrem jest bowiem tolerancja dostarczanych dławików czy cewek. Klient dobierając element do swojej aplikacji, musi być pewny że z każdą dostawą, otrzyma ten sam element o tych samych parametrach elektrycznych.

Nowe otwarcia na rynku elektroniki

Rys. 3. Ocena konkurencyjności na krajowym rynku transformatorów i elementów indukcyjnych

Na rynek elementów indukcyjnych pozytywnie wpływają także nowe rynki, na przykład te związane z nowoczesnym oświetleniem. W zasilaniu diod LED standardem jest impulsowe przetwarzanie mocy w oparciu o przetwornice dławikowe i transformatorowe. To samo dotyczy świetlówek kompaktowych oraz lamp wyładowczych wykorzystywanych w oświetleniu ulic.

Ich działanie nie byłoby możliwe bez indukcyjności, nie tylko tych bazujących na ferrytach. Zmiany na rynku oświetlenia są dzisiaj bardzo szybkie i nic nie wskazuje, że coś się zmieni. Przeciwnie, należy oczekiwać, że w niedalekiej przyszłości nastąpi konieczność korekcji współczynnika mocy nawet w jednostkach zasilających małej mocy, a więc indukcyjności będzie potrzeba jeszcze więcej.

Jakość i bezpieczeństwo

Rys. 4. Zdaniem większości ankietowanych specjalistów liczba dostawców komponentów indukcyjnych się nie zmienia

Specjalistyczny i niszowy charakter rynku elektroniki wymusza na producentach spełnienie wielu specyficznych wymagań związanych z jakością urządzeń i bezpieczeństwem ich użytkowana. Oba te czynniki wprost wiążą się z transformatorami, bo one najczęściej odpowiadają za separację galwaniczną od sieci.

Klienci oczekują dzisiaj od transformatorów sieciowych niezawodnego działania, wysokiej odporności na narażenia środowiskowe, przeciążenia, podwyższoną temperaturę i stany nieustalone.

Stąd większość krajowych producentów postawiła na wysoką jakość, zapewniając wysokie parametry użytkowe w wymienionych zastosowaniach po to, aby trafić z produkcją do wymagających aplikacji, np. medycznych oraz przemysłowych i jednocześnie odsunąć od siebie problemy z tanimi wyrobami chińskimi, które często nie wyróżniają się niczym poza ceną.

Zdaniem producentów w ostatnich latach znacznie wzrosła świadomość klientów na temat wykonania elementów indukcyjnych zgodnie z wymaganiami norm bezpieczeństwa, certyfikacji niepalności UL i takich samych wymagań w stosunku do materiałów konstrukcyjnych. W ramach poprawiającej się dbałości firm o BHP pracowników rośnie zapotrzebowanie na transformatory separacyjne, automatykę przeciążeniową i podobne elementy.

Wzrost zainteresowania jakością produkowanych transformatorów i elementów indukcyjnych jest zdaniem niektórych producentów tak wyraźnie widoczny, że cena tych elementów nierzadko odchodzi na drugi plan. Trend ten widać także po tym, że z rynku zniknęło lub uległo marginalizacji wielu małych producentów nazywanych garażowymi. Oni zwykle konkurowali tylko ceną i presja ze strony wytwórców dalekowschodnich jest dla nich dotkliwa.