Sedan 2016 representerar Comptronic AB den italienska tillverkaren Sirio Inductive Components på den svenska marknaden. Sirio har automatiserad produktion i norra Italien och kompletterande tillverkning i Indien. Företaget är specialiserat på induktiva komponenter och har i över 25 år utvecklat kundanpassade transformatorer och spolar för effektklasser upp till 25 kW. Bland kunderna återfinns flera ledande svenska industriföretag.
Efter snart tio år av nära samarbete kan Comptronic nu med glädje lyfta fram Sirios genombrott inom planartransformatorer i effektområdet 5–25 kW. Med en konstruktion som kombinerar hög effekttäthet med isolation över 4 kV öppnar Sirio upp för helt nya användningsområden inom den svenska industrin.
Effektiva kraftomvandlare med hög effekttäthet är idag avgörande inom en rad branscher – från telekom och datacenter till fordonsindustrin och avancerad kraftelektronik. För att leverera mer effekt på mindre yta används i princip uteslutande switchade kraftomvandlare. Dessa består av halvledarkomponenter, induktiva komponenter och kondensatorer, där varje del måste optimeras för bästa verkningsgrad och minsta möjliga storlek. Särskilt de induktiva komponenterna, det vill säga spolar och transformatorer, utgör ofta den största utmaningen när det gäller att nå hög effekttäthet.
Storleken på en induktiv komponent är nära kopplad till den energi som lagras per switchcykel. För att minska storleken krävs därför högre switchfrekvens. Historiskt har switchade omvandlare arbetat på frekvenser runt 20–100 kHz, men med wide bandgap-halvledare som kiselkarbid (SiC) och galliumnitrid (GaN) har det under det senaste decenniet blivit möjligt att nå 100–500 kHz och i vissa fall över 1 MHz. Detta har banat väg för nya konstruktioner av induktiva komponenter som både är mer kompakta, bättre anpassade för höga effekttätheter och samtidigt mer energieffektiva – något som direkt bidrar till lägre energiförbrukning och minskad miljöpåverkan.
Induktiva komponenter delas vanligen in i två huvudtyper: trådlindade och plana. Trådlindade komponenter bygger på runda koppartrådar eller litztråd. De är robusta, flexibla och tål höga strömmar, men kan bli skrymmande och hos vissa tillverkare kan tekniska prestanda variera mellan olika produktionsbatcher. Plana induktiva komponenter utgår i stället från kopparfolier eller ledarbanor i kretskort och ledarramar. De kännetecknas av låg profil, god repeterbarhet i produktionen och effektiv kylning tack vare stor kontaktyta mot omgivande material. De ger också jämn kvalitet och resurseffektiv tillverkning, men begränsas av högre parasitkapacitanser och lägre strömkapacitet än traditionella lindningar.
Plana transformatorer har länge varit vanliga i låg- till medeleffektområdet, ofta upp till 200–300 W, inom högfrekventa applikationer som nätaggregat, laddare och telekomutrustning. Fördelarna är tydliga: låg bygghöjd, enkel kylning, modularitet och repeterbar tillverkning. Under de senaste åren har tekniken tagit ett stort kliv framåt, och plana transformatorer finns nu kommersiellt tillgängliga även i effektområdet 5–25 kW. Det markerar ett genombrott för planartekniken i högeffektsegmentet och möjliggör mer kompakta, energieffektiva system som minskar förluster och därmed även koldioxidavtryck.
Utvecklingen har drivits av flera tekniska framsteg. Nya ferritmaterial med lägre förluster vid höga frekvenser har förbättrat kärnornas prestanda, samtidigt som kopparstrukturer utvecklats med tjockare PCB-lager, pressade kopparramar och avancerade leadframe-lösningar som klarar betydligt högre strömmar. Lindningstopologier har förfinats med interleaving och parallellkoppling av ledarbanor, vilket minskar resistiva förluster och dämpar läckinduktans. Resultatet är plana transformatorer som förenar hög frekvensdrift med höga effektnivåer och samtidigt ger god termisk prestanda tack vare den naturliga kontaktytan mot kylflänsar och värmeledande PCB-strukturer. Detta leder till högre verkningsgrad och lägre spillenergi – viktiga faktorer för ett mer hållbart energianvändande.
En särskild utmaning inom planartransformatorer är högspänningsapplikationer, exempelvis 800 V laddare för elfordon, solinvertrar och kraftaggregat med isolationskrav över 2 kV. I planar konstruktioner är avstånden mellan lindningarna små och isolationslagren tunnare än i traditionella trådlindade transformatorer, vilket gör det mer krävande att uppnå tillräckliga krypsträckor och luftgap. De stora kopparytorna kan dessutom öka den parasitiska kapacitansen. Genom lösningar som extra dielektriska filmer, laminerade eller gjutna isolationsbarriärer samt hybridkonstruktioner där planar och trådlindad teknik kombineras kan dessa utmaningar övervinnas. Sirio Inductive Components har visat att det är möjligt att uppnå isolation över 4 kV i kommersiella planartransformatorer – en nivå som uppfyller gällande säkerhetsstandarder som IEC 62368 och IEC 61558 och som öppnar för säkra och pålitliga lösningar även i krävande högspänningsapplikationer.
Sammanfattningsvis är planartransformatorn inte längre en teknik begränsad till små nätaggregat med låg effekt. Tack vare nya material, förbättrade konstruktioner och avancerade kylmetoder finns den idag kommersiellt tillgänglig i effektområdet 5 till 25 kW från tillverkare som Sirio Inductive Components. Tekniken gör det möjligt att bygga kraftsystem som inte bara är kompakta och pålitliga med isolation över 4 kV, utan också mer energieffektiva – och därmed bidrar moderna planartransformatorer direkt till minskad energiförbrukning och mindre miljöpåverkan.