Votre produit a-t-il besoin de fil à triple isolation ? Un tableau pour voir quel étage de transformateur doit utiliser le TIW

Cet article s'adresse aux ingénieurs alimentation, composants magnétiques, sécurité normative et achats : dans le produit fini que vous avez entre les mains, tel étage d'alimentation ou tel transformateur interne doit-il, oui ou non, utiliser du fil à triple isolation (TIW, Triple Insulated Wire) ? Plutôt que de poser la question appareil par appareil, mieux vaut d'abord comprendre un principe et trois critères, puis situer votre cas en trente secondes sur une carte de sélection. L'article ne donne que des orientations et des critères ; les diamètres, tenues diélectriques et toutes les valeurs des produits DAH JIN sont sans exception « selon le document d'approbation », et lors de l'adoption, c'est le document d'approbation qui définit le type et la plage de diamètres.

1. Comprendre d'abord quel problème résout le TIW (le principe en une phrase)

La valeur du fil à triple isolation est d'intégrer dans le fil lui-même « l'isolation renforcée entre primaire et secondaire ». Un petit transformateur classique doit s'appuyer sur des marges d'isolement (margin tape) et une isolation inter-couches pour créer, aux deux extrémités de la carcasse, la ligne de fuite et la distance d'isolement nécessaires à la séparation entre primaire et secondaire ; en passant à un fil à triple isolation ayant subi les essais de type des normes de sécurité et évalué pour une isolation renforcée (reinforced), la ligne de fuite et la distance d'isolement entre enroulements peuvent être ramenées à presque zéro, rubans et marges sont économisés, la fenêtre de bobinage se libère, et le transformateur haute fréquence peut donc être plus compact. Autrement dit, le TIW est fait par nature pour l'isolation de sécurité primaire–secondaire des transformateurs à découpage haute fréquence.

La question « ai-je besoin de TIW ? » se résume donc à une phrase : mon composant est-il un transformateur de séparation haute fréquence qui doit franchir la barrière de sécurité primaire–secondaire avec une isolation renforcée ? Si oui, le TIW est le plus souvent une solution viable ; si non, son point fort ne sert à rien. Décomposons cette phrase en trois critères opérationnels.

2. Se situer en trente secondes : trois critères décident

Prenez un composant magnétique bobiné et posez trois questions dans l'ordre ; vous le classerez en « utiliser / selon le cas / ne pas utiliser » :

• Critère 1 : y a-t-il une barrière de sécurité primaire–secondaire ? Le TIW résout « l'isolation renforcée à travers la barrière ». Si le composant est un enroulement unique situé dans un même domaine de potentiel – par exemple une self PFC, une self de filtrage ou l'inducteur (bobine de travail) d'un chauffage par induction –, il n'y a pas de primaire et de secondaire à séparer, et l'isolation renforcée du TIW n'a aucune valeur à apporter. Cette famille se bobine en fil émaillé ou en fil de Litz ; ce n'est pas le terrain du TIW.
• Critère 2 : s'agit-il d'un transformateur à découpage haute fréquence ? Le TIW a été conçu pour la miniaturisation des transformateurs haute fréquence (à découpage). Les transformateurs de distribution ou de séparation à la fréquence du réseau (50/60 Hz) relèvent d'une autre technologie de construction et ne sont généralement pas un cas d'emploi du TIW.
• Critère 3 : s'agit-il de l'enroulement de puissance principal ? L'étage de puissance principal doit limiter les pertes cuivre à haute fréquence et à forte densité de courant ; la pratique dominante y est le fil de Litz (de nombreux brins se partagent le courant) et le transformateur planaire (enroulements réalisés en circuit imprimé multicouche ou en feuillard de cuivre). Le TIW monobrin, relativement fin, a une capacité de courant limitée et ne peut pas porter l'enroulement principal de l'étage de puissance principal ; sa place est le transformateur de séparation de faible à moyenne puissance.

Les trois questions passées (barrière présente, haute fréquence, pas la puissance principale) = le plus souvent utilisable ; bloqué à l'une des deux premières = le plus souvent inutilisable ; la troisième est une question de degré (non pour la puissance principale, oui pour les petites puissances auxiliaires / de polarisation). Reste enfin un seuil commun : même si les trois questions sont passées, la tension de service réelle, la tension de crête et la fréquence du transformateur, ainsi que le diamètre de fil envisagé, doivent tous se situer dans les plages nominales indiquées au document d'approbation ; qu'un seul dépasse, et une évaluation séparée s'impose (c'est l'une des sources du « selon le cas » dans le tableau ci-dessous).

3. Carte de sélection : produit fini → quel étage → utiliser / ne pas utiliser / selon le cas

Étalons les produits finis courants et regardons, dans chacun, « quel étage d'alimentation ou quel transformateur » est vraiment en jeu – dans le même produit, deux étages peuvent avoir des réponses opposées. Toutes les valeurs du tableau sont définies selon le document d'approbation ou avec le service commercial :

• Équipements médicaux (circuits reliés au patient) — Quel étage d'alimentation / transformateur interne：Transformateur de séparation interne (haute fréquence, voie 2×MOPP)；Utiliser / ne pas utiliser / selon le cas：Utiliser；Selon le document d'approbation / pour aller plus loin：Lié à TLW-BB / TLW-B7S, selon le document d'approbation ; voir Alimentations médicales 2×MOPP
• Alimentations d'équipements industriels / ITE (alimentations à découpage) — Quel étage d'alimentation / transformateur interne：Transformateur de séparation primaire–secondaire (flyback, étage de séparation LLC, étage auxiliaire)；Utiliser / ne pas utiliser / selon le cas：Utiliser；Selon le document d'approbation / pour aller plus loin：Conditions de l'Annex J (Annexe J) selon le document d'approbation ; voir Guide de sélection
• Alimentations d'électronique grand public (adaptateurs secteur) — Quel étage d'alimentation / transformateur interne：Transformateur de séparation flyback；Utiliser / ne pas utiliser / selon le cas：Utiliser；Selon le document d'approbation / pour aller plus loin：Selon le document d'approbation
• Chargeurs rapides (adaptateurs USB-PD / GaN) — Quel étage d'alimentation / transformateur interne：Transformateur de séparation flyback haute fréquence (miniaturisé)；Utiliser / ne pas utiliser / selon le cas：Utiliser；Selon le document d'approbation / pour aller plus loin：Selon le document d'approbation ; version toronnée, voir TIW vs FIW vs fil émaillé
• Drivers de LED (isolés) — Quel étage d'alimentation / transformateur interne：Transformateur de séparation；Utiliser / ne pas utiliser / selon le cas：Utiliser；Selon le document d'approbation / pour aller plus loin：Selon le document d'approbation (les versions non isolées n'ont pas de barrière, voir critère 1)
• Commande de grille (étages de puissance SiC / GaN) — Quel étage d'alimentation / transformateur interne：Transformateur de séparation de commande de grille bobiné；Utiliser / ne pas utiliser / selon le cas：Utiliser；Selon le document d'approbation / pour aller plus loin：Selon le document d'approbation ; voir Centres de données / serveurs IA
• Alimentations de centres de données / serveurs IA — Quel étage d'alimentation / transformateur interne：Petits transformateurs de séparation des alimentations auxiliaires / de veille / de polarisation；Utiliser / ne pas utiliser / selon le cas：Utiliser；Selon le document d'approbation / pour aller plus loin：Selon le document d'approbation ; voir Centres de données / serveurs IA
• Alimentations de centres de données / serveurs IA — Quel étage d'alimentation / transformateur interne：Puissance principale (PFC, LLC principal, inductance résonante)；Utiliser / ne pas utiliser / selon le cas：Ne pas utiliser；Selon le document d'approbation / pour aller plus loin：Planaire / Litz ; pas une catégorie pour le TIW monobrin
• Chargeur embarqué (OBC) / DC-DC automobile — Quel étage d'alimentation / transformateur interne：Transformateur principal；Utiliser / ne pas utiliser / selon le cas：Ne pas utiliser；Selon le document d'approbation / pour aller plus loin：Puissance principale en Litz / planaire, et la qualification automobile est un système à part ; voir Transformateur principal d'OBC automobile
• Chargeur embarqué (OBC) / DC-DC automobile — Quel étage d'alimentation / transformateur interne：Petits transformateurs Tier-2 auxiliaires / de polarisation / de commande de grille；Utiliser / ne pas utiliser / selon le cas：Selon le cas；Selon le document d'approbation / pour aller plus loin：L'enroulement peut utiliser du TIW, mais le composant fini doit encore passer la qualification automobile ; voir Transformateur principal d'OBC automobile
• Équipements de distribution / de séparation à la fréquence du réseau (50/60 Hz) — Quel étage d'alimentation / transformateur interne：Transformateur de séparation / de distribution basse fréquence；Utiliser / ne pas utiliser / selon le cas：Ne pas utiliser；Selon le document d'approbation / pour aller plus loin：Hors domaine du découpage haute fréquence, construction différente (critère 2)
• Équipements de chauffage par induction — Quel étage d'alimentation / transformateur interne：Inducteur (bobine de travail)；Utiliser / ne pas utiliser / selon le cas：Ne pas utiliser；Selon le document d'approbation / pour aller plus loin：Pas de barrière primaire–secondaire, fil de Litz (critère 1)
• Alimentations de tous types — Quel étage d'alimentation / transformateur interne：Inductances au niveau composant (selfs PFC, selfs de filtrage)；Utiliser / ne pas utiliser / selon le cas：Ne pas utiliser；Selon le document d'approbation / pour aller plus loin：Enroulement unique, même domaine de potentiel, pas de barrière d'isolation (critère 1)
• Toute application — Quel étage d'alimentation / transformateur interne：Lorsque tension de service / crête / fréquence ou diamètre de fil dépassent la plage nominale；Utiliser / ne pas utiliser / selon le cas：Selon le cas；Selon le document d'approbation / pour aller plus loin：Évaluation séparée requise, selon le document d'approbation

Pour toute case « utiliser » du tableau, les types sélectionnables, diamètres et tenues diélectriques précis relèvent du document d'approbation ; pour vérifier si votre point de fonctionnement entre dans les conditions, contactez le service commercial afin de le définir selon le document d'approbation.

4. Comment lire les trois verdicts : utiliser, selon le cas, ne pas utiliser

« Utiliser » – isolation renforcée primaire–secondaire des transformateurs de séparation haute fréquence. C'est le terrain de prédilection du TIW : médical, industriel / ITE, alimentations grand public, chargeurs rapides, drivers de LED isolés, commande de grille, ainsi que les alimentations auxiliaires / de veille des serveurs – tous ont en commun un petit transformateur de séparation « de faible à moyenne puissance, haute fréquence, nécessitant une isolation renforcée (ou double) à travers primaire–secondaire ». Dans la gamme DAH JIN, les quatre types proposés sont TLW-B, TLW-BB, TLW-B7S et TLW-F : les quatre figurent dans le périmètre d'évaluation IEC 62368-1 Annex J de la VDE 40008834 Anlage 200 (conditions précises selon le document d'approbation) ; classe thermique 130(B), TLW-F étant de classe F (155 °C). La voie médicale IEC 60601-1 (2 MOOP / 2 MOPP, évaluée selon l'Annex L) n'est liée qu'à TLW-BB et TLW-B7S, tous deux composants du système d'isolation DJ-130 (UL E318181), dont l'adoption requiert un Authorization Letter (lettre d'autorisation). La correspondance de chaque type et la chaîne de certification sont présentées dans Chaîne de certification du TIW et Correspondance Annex J / K.

« Selon le cas » – la barrière existe, mais il y a un autre seuil. Le cas le plus typique est l'automobile : dans les petits transformateurs Tier-2 d'alimentation auxiliaire, de polarisation et de commande de grille d'un OBC / DC-DC, l'enroulement lui-même peut tout à fait utiliser du TIW, mais le composant magnétique fini doit encore passer la qualification automobile (AEC-Q200 / ISO 16750 / LV124) – ce que couvre le document d'approbation du fil, c'est le matériau (type et plage de diamètres), ce qui n'équivaut pas à un composant fini qualifié automobile. L'autre « selon le cas » tient au point de fonctionnement : même quand l'application convient, dès que la tension de service / la crête / la fréquence ou le diamètre dépassent la plage nominale du document d'approbation, une évaluation séparée est nécessaire. Dans les deux cas, consultez le service commercial et faites définir selon le document d'approbation, sans généraliser.

« Ne pas utiliser » – le point fort du TIW ne sert à rien. Trois situations : d'abord les enroulements de puissance principaux (transformateur principal d'OBC automobile, LLC principal et inductance résonante de serveur) – fort courant et pertes cuivre haute fréquence exigent Litz et planaire, le TIW monobrin n'est pas la technologie de cet étage ; ensuite le domaine de la fréquence du réseau (transformateurs de distribution / de séparation 50/60 Hz) – ce n'est pas la construction d'un transformateur à découpage haute fréquence ; enfin l'absence de barrière d'isolation primaire–secondaire (inductances au niveau composant, selfs, inducteurs de chauffage par induction) – dans un même domaine de potentiel, il n'y a aucune barrière à franchir, et l'isolation renforcée n'a pas lieu d'être. La classe thermique du fil et celle du système / du produit fini relèvent d'enregistrements distincts et ne sont pas interchangeables ; voir Classe thermique du fil vs classe thermique du système d'isolation.

DAH JIN est fabricant de fil (et non négociant) ; la production est réalisée dans son usine de Guiren, Tainan, Taïwan – fabriqué à Taïwan –, et le site de fabrication indiqué dans le dossier UL est précisément cette usine. Pour les définitions, voir le glossaire TIW ; pour vérifier UL 2353, voir vérifier UL 2353.