Friday, 4 November 2016

An Introduction to Magnetic Components



As electronics becomes more prevalent in our daily lives, most users are aware of only a few component types.  An internet search will bring up semiconductors, microprocessors and transistors, but little about the magnetic components that are essential to make those devices function.

Even talking to electronic engineers, the humble inductor and transformer is considered to be very low ‘tech’.  In actuality, there is a great deal of technology and know-how applied to the design and construction of these passive components.  


From both technology and user viewpoints, magnetics can be broken down into four main categories; low frequency, high frequency, isolated and non-isolated. Custom designs are often required to meet specific electrical and physical parameters. The importance of maximising material efficiency in accordance with standards drive transformer design engineers. In the field of wound components the main innovation is driven by materials research.


Low frequency is typically considered to be 50 or 500Hz and connected to the 220-240Vac single phase mains input in Europe, or 115Vac mains input in the Americas.  Applications include line filtering, motor drives, uninterruptable power supplies (UPSs), pumping, conveyor systems, HVAC equipment, linear power supplies and electricity metering.


The use of high frequency magnetics became more popular with the introduction of high efficiency switched mode power supplies (SMPS).  Initial frequencies were approximately 16 kHz (16,000 Hz), just above the human hearing limit, but now can be in the millions of Hertz (MHz).  These types of power supplies are used predominantly now to charge mobile devices and switching regulating and protecting LEDs, TVs, computers, communications equipment and even electric cars.


Non-isolated magnetics consist of inductors used to reduce electric noise or briefly store energy, filters and transformers to ‘step-up’ or ‘step-down’ AC voltages.  A step-down transformer, for example, would be used to take a 400Vac (415Vac in the UK) input and reduce it down to 230Vac.


Where human contact with electricity is possible, for instance with a laptop power supply, isolated transformers are used to avoid electric shock.  The mains (primary) circuitry is separated from the secondary side using a transformer.  Internally, the transformer windings would have one or more layers of insulation, which could consist of the plastic bobbin or insulation tape.  One of the most severe applications is for products used in the medical industry, where the barrier uses triple insulation and/or a spacing of several millimetres.  Toroidal isolation transformers are often used to provide additional protection where the electronics may come in direct contact with the patient. 


Magnetic components consist of wire or foil wound either onto a core, bobbin or mandrel (for air cored inductors) and may or may not have insulation.  For high volume production of very simple components, automation is possible, although the majority of transformers and inductors are quite labour intensive.


Low frequency magnetics typically use steel or iron laminations for the core material.  These can be in the form of E and I shapes and are interleaved around the bobbin and winding.  Alternatively a toroidal core can be used, where grain-orientated silicon iron is wound to form a doughnut shape.  The wire and insulation is then wound around the core.  This process is more time consuming, but because of the core shape, these types of transformers have very low stray magnetic fields and are more efficient, leading to a smaller overall size.


High frequency magnetics normally use a ferrite or powered iron material for the core, which is available in many shapes.  The more complex transformer design and construction is offset by standards applied but also size, impedance, leakage and creepage distances. Usually the higher the rated frequency the smaller the inductor is.  To overcome this, multi-strand wire is used, or foil which has to be insulated with tape.  In some cases the primary winding will be split into two separate windings, “sandwiching” the secondary to improve magnetic coupling. TIW (triple insulated wire) is often used to guarantee a better performance in Hi-pot tests.


Although machines are used to wind the wire onto a bobbin, manual assembly is still required to add insulating tape between the windings, remove the wire coating for terminations, add sleeves to flying leads to protect the integrity of any safety barriers and fit the cores.


Depending on the application, transformers and inductors may be subject to safety certification.  In this case independent test houses like VDE, CENELEC, UL and CSA will examine the construction and perform electrical testing. It is important to be equipped to process acceptance tests and to simulate transformers in operating conditions to ensure the part does not overheat in normal operation or when subjected to short circuits on the windings. Type tests (for example thermal or surge tests) need to be agreed with the final client. Ambient and operating temperature of the part will also determine the choice insulation class; 130ºC (B), 155ºC (F) and 180ºC (H) are typical temperature ratings.  Transformer design standards always include "safe margins", for example a transformer design in class H must have a maximal operating temperature of 125 ºC in the winding. This is because the design engineer class H allows + 40 ºC Ambient Temperature +15 ºC Safe margin imposed by the regulation.


In choosing a supplier, one should look for a partner that has a wealth of experience, who can provide technical assistance and the ability to provide customisation and rapid prototyping.  Components Bureau, with its Precision range, has extensive resources to assist you in the design and development of your next wound component with samples in 14 days and production from as little as three weeks ex-factory.





Written by Ruggero Ravazzini, Head of Wound Components at Components Bureau


Want to know more? Visit us at electronica! You can find us in Hall A2 on Stand 630. 


This year, the show will run from 8th – 11th November 2016 at the Messe Munchen, Munich.

For more information, or to arrange a meeting with the team, email us on info@componentsbureau.com or call +44 (0) 1480 412233. 

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4 Days To Go - electronica 2016

There's only 4 days to go until the big event! Make sure you stop by Hall A2, Stand 630!

electronica is Europe’s largest electronics exhibition. In 2014, the show saw 2,725 exhibitors from 52 different countries with 73,189 visitors from 87 different countries.

This year the show is expanding in size from 12 halls to 13 halls due to increase in demand. This year, hall C4 will also be occupied increasing exhibition space from 133,000 to 143,000 m². New features at the show include; electronica Fast Forward Start-up Platform and the electronica Fast Forward Start-up Award and the Embedded Platforms Village (joint exhibition stand). 




This year, the show will run from 8th – 11th November 2016 at the Messe Munchen, Munich. 




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Monday, 24 October 2016

Precision Range of fully-custom wound components with short lead-times



Components Bureau’s Precision Range of fully-custom wound components includes both high- and low-frequency transformers and inductors, for a wide range of applications, including power supply, lighting, test & measurement, industrial control and automation. The Precision Range of products is designed to fulfil industry’s needs in terms of flexibility, quality and value, while meeting short lead time requirements.



“OEMs require the appropriate wound components for switching, protecting, and regulating their end equipment,” explains Ruggero Ravazzini, Precision Range Product Manager at Components Bureau. “However, when you need a transformer or inductor urgently, it can cause major headaches. Long lead times are a problem facing many at the moment. We guarantee response times within 14 days from drawings to samples as standard and production volumes from as little as 3 weeks ex-factory.”



Specific to DC/DC and AC/DC power supplies markets, the Precision range comprises: output chokes for switching power supplies, constructed EMI noise filters, pulse transformers, DC output and input filters, planar transformers, light dimmer linear chokes, (PFC) power factor correction inductors, Fly-back transformers and inductors, sawdust toroidal cores used in switching regulator inductors, in-line noise filters, high-flux toroidal cores used in in-line noise filters, switching regulator inductors, Fly-back transformers, toroidal PFC chokes, output filters and storage chokes. In addition to wound component supply, Components Bureau offers supporting services in terms of materials sourcing, metalwork and some PCB assembly.



The Precision Range is built at the company’s affiliated ISO9001:2008-certified plants in China and are fully designed and tested in accordance to International standards (UL (cURus) / CENELEC / IEC / EN) prior to dispatch. Custom marking and packaging options are available upon request. 







For more information on the range of products available from Precision, visit Hall A2, Stand 630 at electronica. Alternatively, visit the Precision Range website at: www.precision-range.com.





Wednesday, 17 August 2016

Nozioni base sui componenti magnetici


L’elettronica è sempre più vitale nel nostro vissuto quotidiano, eppure la maggior parte degli utenti ne conosce bene solo pochi tipi di componenti.  Del resto, anche da una ricerca in Internet vengono fuori semiconduttori, microprocessori  e transistor, ma poco o nulla sui componenti magnetici che sono invece essenziali nei dispositivi elettronici.


Sembra che finanche i tecnici elettronici considerino induttori e trasformatori molto poco “tech”.  In realtà, esistono molte tecnologie e know-how applicati alla progettazione e alla costruzione di questi componenti passivi. 


Dal punto di vista strettamente tecnologico, ma anche per i comuni utenti, i componenti magnetici sono suddivisibili in 4 categorie principali: bassa/alta frequenza, isolati/non isolati. Per soddisfare specifici parametri elettrici e fisici, sono spesso necessarie delle configurazioni personalizzate. Per i progettisti di trasformatori, il target da raggiungere è ottimizzare l’efficienza del materiale secondo gli standard vigenti. La ricerca dei materiali migliori è la principale innovazione nel settore dei componenti ad avvolgimento.


Per bassa frequenza si considera generalmente una frequenza da 50 o 500Hz collegata ad un ingresso di rete monofase di  220-240 V AC in Europa o 115 V AC in America.  Le applicazioni includono filtraggio di linee, azionamenti, gruppi di continuità (UPS), pompaggio, sistemi di trasporto, componenti HVAC, alimentatori lineari e contatori elettrici.


L’impiego di magneti ad alta frequenza si è diffuso con l’introduzione di alimentatori switching ad alta efficienza (SMPS).  Le frequenze iniziali erano di circa 16 kHz (16.000 Hz), appena al di sopra del limite dell’udito umano, ma attualmente raggiungono milioni di Hertz (MHz).  Questi tipi di alimentazione si utilizzano soprattutto per la ricarica dei dispositivi mobili e per modulare la regolazione e la protezione di LED, TV, computer, apparecchiature di comunicazione e auto elettriche.




I magneti non isolati consistono in induttori impiegati per ridurre la rumorosità elettrica o per preservare a breve termine energia, filtri e trasformatori per aumentare o ridurre tensioni AC.  Un trasformatore riduttore, ad esempio, consente di ridurre una tensione in ingresso di 400 V AC (415 V AC nel Regno Unito) a 230 V AC.


Laddove è possibile un contatto dell’uomo con l’elettricità, ad esempio con un’alimentazione per laptop, si utilizzano trasformatori isolati per evitare scosse elettriche.  La circuiteria di rete (primaria) viene separata dal lato secondario con l’impiego di un trasformatore.  Internamente, gli avvolgimenti del trasformatore presentano uno o più strati di isolamento, costituiti da una bobina in plastica o da nastro isolante.  Una delle applicazioni più severe è per prodotti utilizzati nel settore medicale, in cui la barriera utilizza un triplice isolamento e/o una distanza di diversi millimetri.  I trasformatori a isolamento toroidale sono utilizzati spesso per offrire una protezione aggiuntiva nelle circostanze in cui le parti elettroniche potrebbero venire a contatto con il paziente.


I componenti magnetici consistono in filo o lamina avvolti su un nucleo, una bobina o un mandrino (per gli induttori con nucleo in aria) e possono avere o meno un isolamento.  Per volumi elevati di componenti semplici è possibile ricorrere alla produzione automatizzata , ma la maggioranza dei trasformatori e degli induttori richiede un intensivo lavoro manuale.


Per il nucleo dei magneti a bassa frequenza si utilizzano generalmente lamierini di acciaio o ferro  a forma di E e I, interfogliati intorno alla bobina e all’avvolgimento.  In alternativa, si può utilizzare un nucleo toroidale, in cui il ferro silicio a grani orientati è avvolto a forma di ciambella.  Il filo e l’isolamento sono quindi avvolti intorno al nucleo.  Sebbene questo processo richieda più tempo, grazie alla forma del nucleo, questi tipi di trasformatore hanno campi magnetici parassiti estremamente bassi e sono più efficienti, consentendo nell’insieme una dimensione più piccola.



I magneti ad alta frequenza presentano solitamente un nucleo in ferrite o polvere di ferro, disponibile in diverse forme.  Il design e la struttura dei trasformatori più complessi sono bilanciati dagli standard vigenti, ma anche da fattori di dimensione, impedenza, perdita e dispersione. Generalmente, più alta è la frequenza nominale, più piccolo è l’induttore.  Per bypassare il problema, si utilizzano del filo multi-trefolo o della lamina isolata con nastro.  In alcuni casi l’avvolgimento primario può essere suddiviso in due avvolgimenti separati, per racchiudere il secondario a “sandwich” e migliorare l’accoppiamento magnetico. Il TIW (triple insulated wire) viene utilizzato spesso per garantire prestazioni migliori nei test  Hi-pot.


Sebbene l’avvolgimento del filo sulla bobina sia automatizzato, l’assemblaggio manuale resta necessario per aggiungere il nastro isolante tra gli avvolgimenti, rimuovere il rivestimento filo dalle terminazioni, aggiungere manicotti per conduttori volanti per proteggere l’integrità delle barriere di sicurezza e montare I nuclei.


A seconda dell’applicazione, i trasformatori e gli induttori potrebbero essere oggetto di certificazione di sicurezza.  In questo caso, organizzazioni di verifica indipendenti, quali VDE, CENELEC, UL e CSA si occupano di esaminare la struttura ed eseguire le necessarie prove elettriche. La capacità di eseguire test preliminari e simulare il lavoro dei trasformatori in usuali condizioni operative è importante per garantire che la parte non si surriscaldi durante il funzionamento o qualora sia soggetta a cortocircuiti sugli avvolgimenti. I test specifici (ad esempio termici o di sovraccarico elettrico) vanno definiti insieme al cliente finale. La temperature ambiente/di funzionamento della parte determinano la classe di isolamento; 130ºC (B), 155ºC (F) ed 180ºC (H) sono i tipici valori di temperatura nominali.  Gli standard per la configurazione del trasformatore includono sempre "margini di sicurezza"; ad esempio, un trasformatore di classe H deve avere una temperatura di funzionamento massima di 125ºC nell’avvolgimento. Questo perché la classe H consente per norma una temperatura ambiente  + 40 ºC con margine di sicurezza  +15 ºC.


Quando si sceglie un fornitore, è bene cercare un partner con una buona esperienza nel settore, in grado di offrire l’assistenza tecnica necessaria, capacità di personalizzazione e una rapida prototipazione.  Components Bureau, con la sua gamma Precision, dispone delle risorse necessarie per assistervi nella progettazione e nello sviluppo di componenti ad avvolgimento, con campioni in 14 giorni e una produzione da 3 settimane franco fabbrica.

Di Ruggero Ravazzini, Head of Wound Components,  Components Bureau




Wednesday, 3 August 2016

Full-Colour SMD Kingbright KPHF LEDs available from Components Bureau



Components Bureau introduces the KPHF series of low power surface mount RGB LEDs. Manufactured by Kingbright, the KPHF devices feature a water-clear lens and combine separate Hyper Red, Blue and Green light sources to produce any colour in the visible spectrum, including white light.



With a 1.6x0.8mm footprint and thickness of 0.5mm, these LEDs are suitable for a wide range of backlighting and indicator applications, including automotive, home appliance and office automation. With a wide viewing angle of 140 degrees and high brightness levels, the devices offer easy readability in a variety of ambient lighting conditions.



The KPHF series is available in two power levels for operation at either a forward current of 2 or 20mA – the low power version is designated with an ‘L’ in the part number. All devices in the series are suitable for use in temperatures between -40 and +85°C and are RoHS compliant. Compatible with automated placement equipment, the devices come in reel sizes of 4,000 pieces and feature a moisture sensitivity level of 3.





For more information about the KPHF series from Kingbright or to request a free product sample, please call Components Bureau directly on +44 (0) 1480 412233 or visit the website: www.componentsbureau.com


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