如何優化變壓器匝間電容?
發布時間:2019-01-08 責任編輯:xueqi
【導讀】變壓器繞(rao)組(zu)繞(rao)在(zai)磁(ci)芯(xin)骨(gu)架(jia)上(shang),特(te)別(bie)是(shi)繞(rao)組(zu)的(de)層(ceng)數(shu)較(jiao)多(duo)時(shi),不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)的(de)會(hui)產(chan)生(sheng)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong),由(you)於(yu)變(bian)壓(ya)器(qi)工(gong)作(zuo)在(zai)高(gao)頻(pin)狀(zhuang)態(tai)下(xia),這(zhe)些(xie)分(fen)布(bu)電(dian)容(rong)對(dui)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)將(jiang)產(chan)生(sheng)非(fei)常(chang)大(da)的(de)影(ying)響(xiang),如(ru)引(yin)起(qi)波(bo)形(xing)產(chan)生(sheng)振(zhen)蕩(dang),EMC變差,變壓器發熱等。所以我們需要優化變壓器的匝間電容。
變壓器的分布電容主要為4個部分:繞組匝間電容,層間電容,繞組電容和雜散電容。
繞組匝間電容是將變壓器兩個相鄰的繞組比作兩塊極板,當給兩塊極板加上適當的電壓時,極板之間就會產生電場,並儲存電荷。
繞組的層間電容指的是每個單獨繞組各層之間的電容。在繞製變壓器時,一般會出現單個繞組需要繞2層或2層以上,此時的每2層之間都會形成一個電場,即會產生一個等效電容效應,我們把這個電容稱為層間電容。
如下圖:

電容C就是層間電容
層間電容是變壓器的分布電容中對電路影響最重要的因素,因為這個電容會跟漏感在MOS開通與關閉的時候,產生振蕩,從而加大MOS與次級Diode的電壓應力,使EMC變差。
我們可以用以下四種方法來將它的影響降到可以接受的範圍。
方法一:zengdaraozudejulilaijianxiaocengjiandianrong,zuiyoudaibiaoxingdejiushicaiyongsancengjueyuanxian。danzhegefangfayouquedian,yinweixiandewaijingculezhihou,dailaidehouguojiushiraoxiancengshudezengjia,zengjialecengjiandianrong。
方法二:可ke通tong過guo選xuan擇ze繞rao線xian窗chuang口kou比bi較jiao寬kuan的de磁ci芯xin骨gu架jia,因yin為wei繞rao線xian窗chuang口kou寬kuan,那na麼me單dan層ceng繞rao線xian可ke以yi繞rao更geng多duo的de匝za數shu,也ye意yi味wei著zhe可ke以yi有you效xiao的de降jiang低di繞rao線xian層ceng數shu,層ceng間jian電dian容rong就jiu有you效xiao降jiang低di了le。這zhe是shi最zui直zhi接jie有you效xiao的de。缺que點dian就jiu是shi選xuan擇ze磁ci芯xin骨gu架jia要yao受shou到dao電dian源yuan結jie構gou尺chi寸cun的de限xian製zhi。
方法三:可以采用交叉堆疊繞法來降低層間電容,如下圖

此繞法有顯著缺點,會增加初次級之間的耦合麵積,也就是會加大初次級繞組之間的電容,使EMC變差。
方法四:改變繞製工藝
先來看看普通繞法

如上圖,這是我們常用的U型繞法,可以看到,在第1匝與第2N匝之間的壓差將非常大,由公式Q=C*U可知,壓差越大,在這個電容上儲存的電荷就越多,這個地方的幹擾電壓斜率將非常大,在這個地方形成的幹擾就越大。
我們可以采用Z型繞法降低這個影響,如下圖

此種繞法可以顯著降低電壓斜率,對EMC是非常有利的。缺點就是繞製工藝相對複雜。
繞組電容就是指繞組之間產生的電容,比如說初級繞組Np與次級繞組Ns之間的電容。由於此電容存在於初次級繞組之間,對電路的EMI是shi非fei常chang不bu利li的de,因yin為wei初chu級ji產chan生sheng的de共gong模mo電dian流liu信xin號hao可ke以yi通tong過guo這zhe個ge電dian容rong耦ou合he到dao次ci級ji中zhong去qu,這zhe就jiu造zao成cheng了le非fei常chang大da的de共gong模mo幹gan擾rao,而er共gong模mo幹gan擾rao可ke能neng會hui引yin起qi電dian路lu噪zao音yin或huo者zhe輸shu出chu不bu穩wen定ding。
辦ban法fa是shi在zai初chu次ci級ji繞rao組zu之zhi間jian加jia一yi個ge屏ping蔽bi層ceng,並bing且qie用yong這zhe個ge屏ping蔽bi層ceng接jie到dao電dian路lu中zhong的de某mou點dian,來lai降jiang低di電dian容rong的de影ying響xiang。這zhe種zhong屏ping蔽bi層ceng被bei稱cheng為wei法fa拉la第di屏ping蔽bi層ceng,由you銅tong箔bo或huo者zhe繞rao組zu構gou成cheng。在zai用yong銅tong箔bo時shi,我wo們men一yi般ban會hui繞rao0.9Ts或者1.1Ts,不會繞1Ts,因yin為wei這zhe樣yang容rong易yi短duan路lu,短duan路lu就jiu會hui導dao致zhi磁ci力li線xian短duan路lu,電dian感gan就jiu接jie近jin為wei零ling,再zai反fan射she到dao初chu級ji,初chu級ji的de電dian感gan也ye為wei零ling,這zhe時shi候hou如ru果guo產chan品pin通tong電dian的de話hua就jiu會hui短duan路lu炸zha機ji了le。
變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)匝(za)間(jian)電(dian)容(rong)是(shi)我(wo)們(men)不(bu)希(xi)望(wang)產(chan)生(sheng)的(de),電(dian)容(rong)越(yue)大(da),對(dui)線(xian)路(lu)的(de)幹(gan)擾(rao)就(jiu)越(yue)大(da),嚴(yan)重(zhong)時(shi)會(hui)改(gai)變(bian)電(dian)路(lu)的(de)參(can)數(shu),甚(shen)至(zhi)造(zao)成(cheng)電(dian)路(lu)無(wu)法(fa)工(gong)作(zuo)。所(suo)以(yi),在(zai)設(she)計(ji)變(bian)壓(ya)器(qi)時(shi),應(ying)盡(jin)量(liang)進(jin)行(xing)合(he)理(li)的(de)材(cai)料(liao)選(xuan)擇(ze),優(you)化(hua)繞(rao)製(zhi)工(gong)藝(yi),以(yi)達(da)到(dao)減(jian)少(shao)匝(za)間(jian)電(dian)容(rong)的(de)目(mu)的(de)。
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