变压器绕制工艺之变压器分布电容
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开发研究高频变压器设计时的漏电感和分布电容的探究广东省东莞市大忠电子有限公司曹洪武摘要:电源、家电、通讯等使用的高频变压器,通常需要控制漏电感、分布电容等电性参数。
设计时,为了降低成本,选择常规材料是首选;为了有竞争力也会选用常规结构,这样可以省工时。
但随着技术的提升,终端产品要求的提高,对相应的零部件等的要求也提高了,因此元器件也随着终端产品的要求而提高。
高频变压器的技术也在提高,变压器的参数达到更好地配合终端产品,除了材料方便的选择,还有结构方面也可以调整,配合达到终端产品的要求。
本文对高频变压器设计时的漏电感和分布电容展开了研究,具有一定的参考借鉴价值。
关键词:变压器;漏电感;分布电容0 引言设计变压器时候,需要综合考虑材料、性能、结构和成本等要素,以充分满足其性能。
但变压器的漏电感与分布电容不容易同时满足,一般情况漏电感减小,那么分布电容就会上升,而分布电容减小,那么漏电感就会上升。
因此,在设计变压器时,针对不同的变压器,选择不同的材料,也要选择不同的结构,这样选择才能更好达到性能要求,更适合终端使用。
(1) 漏电感是变压器中一次绕线与二次绕线的耦合系 数。
数值较小时,构成变压器的绕线的一部分不会有变压作用,而是与Choke Coil有等效成分所产生的。
若一次绕线与二次绕线完全耦合(耦合系数k=l)为理想的变压器时,漏电感数值为零。
但一般变压器的耦合系数多为1以下,因为未完全耦合,所以绕线的一部分才会有电感的功能。
(2)分布电容是指由非电容形态形成的一种分布参数。
带电电缆、变压器对地都有一定的分布电容,而分布电容大小取决于电缆的几何尺寸、电缆的长度和绝缘材料等,它由2个存在压差而又相互绝缘的导体所构成。
1变压器中有漏电感和分布电容一般在变压器中存在不少于2个绕组,由定义可以看出变压器中存在着2个参数,就是漏电感和分布电容。
变压器初级与次级至少各1个绕组,有的变压器初级与次级超过2个绕组以上,因此变压器中就存在了漏电感和分布电容。
关于输出变压器的绕制(单端)一般业余绕制输出变压器不必过多注重理论参数和公式计算,但有三项指标必须重视:1.输出变压器阻抗。
2.尽量大的电感量。
3尽量小的分布电容。
对于输出变压器阻抗,理论上讲即变压器阻抗必须和功放管内阻一致,这样才能达到该功放管的最大设计功率,但实际制作胆机时,往往为了最佳音质而舍弃最佳功率,因而一般都取变压器阻抗远大于胆管内阻。
以805管为例,本人一般设计变压器时都取其胆内阻的3-5倍,因为有如此大的余量,所以只要按原设计者提供的数据绕制,一般都不会有什么问题。
尽量大的电感量和尽量小的分布电容,电感量大则低频好,分布电容小则高频好,但这本身就是一对矛盾,因为要电感量大则分布电容必然也大,要分布电容小则电感量也必然会小,如何解决这一对矛盾,既要电感量大,以保持低频好,又要分布电容小以保持好的高频,这就是我们绕制输出变压器以保证音质的关键所在。
如何解决好这一对矛盾呢?下面详细谈谈个人的制作体会,不对之处请大家讨论。
1.为保证有尽量大的电感量,一定要选择大规格的铁芯,只有大规格铁芯才是大电感量的重要保证,市售成品机往往低频下潜不深、缺乏弹性、没有冲击力,速度慢的重要因素都在其为节约成本选用铁芯太小所致,尤其是单端机,因为要流气缝,铁芯规格小了肯定是不行的,本人用于10-20W的小功率单端机的输出牛铁芯决不会小于舌宽35mm,叠厚不得小于65mm,即35×65以上。
而大功率单端机的输出牛一般都用舌宽41mm,叠厚75mm,也就是41×75以上,以保证该输出牛有足够的电感量,从而保证低频有很好的下潜,弹性和速度。
2.为保证有尽量小的分布电容:a.各绕组尽量分多层绕制,一般来讲初级绕组不得小于5-7层,次级绕组也必须分5-7层,夹在初级绕组当中,因为这样即有很好的藕合,且各绕组的分布电容呈串联结构,而电容是越串联越小的。
b.注意绕制工艺,手法也是减少分布电容的重要措施。
高频变压器分布电容研究综述变压器寄生参数、分布参数在高频下对变压器的影响成为制约高频、高磁导率、小体积变压器研究的重要因素,也是该领域研究的重点。
本文对近几年高频变压器分布电容的研究情况进行了总结,首先重点介绍了现有的高频变压器模型,并分析了高频变压器分布电容对电路的影响,最后总结了抑制分布电容的方法。
同时文章指出该领域今后的研究方向:磁导率与寄生参数以及EMI直接之间的关系。
标签:开关电源;高频变压器;分布电容;模型;抑制措施0 引言随着磁性材料以及开关电源技术的不断发展,变压器逐渐呈现出磁导率高、频率高以及体积小的特点[1~2]。
在变压器高频化、小型化的过程中,一些在低频情况下被忽略的问题越来越重要,如漏感、分布电容。
这些寄生参数在高频下的影响越来越显著,甚至可能严重影响开关电源的性能[3~4]。
应用普通的变压器模型无法描述和解释高频下的一些电路现象,研究变压器高频下的等值模型以及寄生参数对电路的影响机理,以寻求抑制寄生参数的影响,成为该领域广泛关注的重点。
近几年,很多学者对高频变压器的寄生参数、分布参数进行了大量的研究。
本文主要从含分布电容的高频变压器模型、分布电容对电路的影响及其抑制措施三个方面的研究情况进行了总结。
1 考虑分布电容的高频变压器模型目前,国内外研究人员在高频变压器建模方面做了大量的研究,提出各种不同的高频变压器的模型。
这些建模方法主要分为三种,第一种是采用数值分析法,该方法适合于变压器设计但.是需要大量的关于变压器几何尺寸、电磁特性信息;第二种方法,根据变压器的静电学的行为对分布电容建模,该方法是根据静电学的特性,将工作在线性状态下的变压器看做一个端口网络,然后根据端口网络特性来求解相关模型参数,因此该方法具有建模简单,容易理解的特点;第三种方法,通过应用集总等效电容来对变压器的分布电容的物理效应进行建模。
应用该方法建立的模型,其模型中参数的物理意义明确,比较适合从工程角度对变压器进行分析。
变压器的漏感与分布电容影响分析漏感与分布电容对输出波形的影响开关电源变压器一般可以等效成图2-43所示电路。
在图2-43中,Ls为漏感,也可称为分布电感,Cs为分布电容,为励磁电感,R为等效负载电阻。
其中分布电容Cs还应该包括次级线圈等效到初级线圈一侧的分布电容,即次级线圈的分布电容也可以等效到初级线圈回路中。
图2-43 开关电源变压器等效电路设次级线圈的分布电容为C2,等效到初级线圈后的分布电容为C1,则有下面关系式:上式中,Wc2为次级线圈分布电容C2存储的能量,Wc1为C2等效到初级线圈后的分布电容C1存储的能量;U1、U2分别为初、次级线圈的电压,U2 = nU1,n = N2/N1为变压比,N1 、N2分别为初、次级线圈的匝数。
由此可以求得C1为:C1 = n2C2 (2-121)(2-120)式不但可以用于对初、次级线圈分布电容等效电路的换算,同样可以用于对初、次级线圈电路中其它电容等效电路的换算。
所以,C2亦可以是次级线圈电路中的任意电容,C1为C2等效到初级线圈电路中的电容。
由此可以求得图2-43中,变压器的总分布电容Cs为:Cs = Cs1 + C1 = Cs1 +n2C2 (2-122)(2-122)式中,Cs为变压器的总分布电容,Cs1为变压器初级线圈的分布电容;C1为次级线圈电路中总电容C2(包括分布电容与电路中的电容)等效到初级线圈电路中的电容;n = N2/N1为变压比。
图2-43开关变压器的等效电路与一般变压器的等效电路,虽然看起来基本没有区别,但开关变压器的等效电路一般是不能用稳态电路进行分析的;即:图2-43中的等效负载电阻不是一个固定参数,它会随着开关电源的工作状态不断改变。
例如,在反激式开关电源中,当开关管导通时,开关变压器是没有功率输出的,即负载电阻R等于无限大;而对于正激式开关电源,当开关管导通时,开关变压器是有功率输出的,即负载电阻R既不等于无限大,也不等于0 。
输出牛是胆机的咽喉,其内在品质的优劣直接影响著整机的重放质量。
由于输出牛的专业性较强,加之考虑厂家的利益,故很少有刊物作高保真输出牛的介绍。
发烧友在评论某某胆机之输出牛时仅以外表或者品牌效应点评,甚至仅以个人听感为依据,缺乏对输出牛的定性的认识(虽然变压器所涉及的技术并不深,但一支高保真输出牛并非人人都能作得好的)。
另外各胆机生产厂所生产的输出牛可以说各具特色,各有千秋。
对于称得上“Hi-Fi” 级(严格地讲胆机的输出牛无法算Hi-Fi)的输出牛,一个厂家一个“味”,甚至一个批次一种音色。
当然在这“云云众生”众多的胆机中,也不乏有那不够Hi-Fi甚至失真较大,频率响应较窄的输出牛“滥竽充数”。
而我们业余发烧友又无“孙悟空”那“火眼金睛”,来识破那些“笨牛”。
本来不够Hi-Fi的“牛”,却奉为上品,那可就残了。
这里笔者给大家谈一谈胆机的输出牛及其业余测试方法,让大家对“牛”有一个定性的了解和认识,也让输出牛不在那么“牛气”。
一颗理想的Hi-FI输出牛要求其:1.初级电感(pri-inductor)为无穷大(infinite),以应付很低的低频信号;2.漏感(leakage)为零,分布电感(distributed inductance)、电容(distributed capacitance)为零,以便高保真的传输现代音乐的超高频信号;3.不产生各种形式的串联或并联谐振(resonance),以免使音频信号发生畸变(distortion);4.不产生任何非线性(nonlinear distortion)或相位延迟失真(phas e-delay distortion)。
从变压器的原理上讲,现今无论何种形式的变压器均无法同时满足以上条件的。
首先说变压器要用铁心(core)做导磁媒体,其非线性失真一般很大。
再有若需诺大的初级电感(pri-inductor),其漏感(leakage)、分布电感、电容亦随之加大。
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--------小编语。
变压器绕组绕在磁芯骨架上,特别是饶组的层数较多时,不可避免的会产生分布电容,由于变压器工作在高频状态下,那幺这些分布电容对变压器的工作状态将产生非常大的影响,如引起波形产生振荡,EMC变差,变压器发热等。
所以,我们很有必要对变压器的分布电容研究一下,下面我们就对这个分布电容来展开讨论。
分布电容既然有危害,那幺我们就要设法减小这个分布电容的影响,首先我们来分析下分布电容的组成。
变压器的分布电容主要分为4个部分:绕组匝间电容、层间电容、绕组电容、杂散电容,下面我们来分别介绍。
首先:绕组匝间电容
我们知道电容的基本构成就是两块极板,当两块极板加上适当的电压时,极板之间就会产生电场,并储存电荷。
那幺,我们是否可以把变压器相邻两个绕组看成连个极板呢?答案是可以的,这个电容就是绕组匝间电容。
以变压器初级绕组为例,当直流母线电压加在绕组两端时,各绕组将平均。
高频高压变压器分布电容的分析与处理摘要:本文在分析高频变压器分布参数机理的基础上,以高压直流LCC谐振变换器为实例,阐述了高频高压变压器分布电容对电路带来的不利影响,提出了一种补偿的方法,进行了仿真和实验,提出了高频高压变压器分布电容的测试方法,推导了补偿电感的计算公式,综合使用了两种针对分布电容的处理方法。
实验结果表明该方法的正确性。
关键词:分布电容高频变压器 LCC谐振Analysis and Disposal of Distributed Capacitance in High-Frequencyand High-Voltage TransformerJin Shun1 , Zheng Guang1 ,Shi Ming2(Xi’an University of Technology, Xi’an 710048, China; Xi’anTelecom, Xi’an 710003,China)Abstract: On the base of analyzing of mechanism of distributed parameters in high frequency transformer, and with a instance of LCC resonant converter , the disadvantage of distributed capacitance in high-frequency and high-voltage transformer is described .A compensation method ,waveforms of both simulation and experiment, and a method of measuring distributed capacitance are given .Formula for calculation compensation inductance is derived .Two methods are used in solving the trouble . Experimental results are presented to verify the theory.Key words: Distributed Capacitance HighFrequency Transformer LCC Resonant1 前言随着(a)(b)图1 (a)变压器磁路中的绕组(b)图1a的等效电路对待该电容的处理主要有两种方法,一是利用,二是补偿。
1.普通分层绕法:一般的单输出电源,变压器分为3个绕组,初级绕组Np,次级绕组Ns,辅助电源绕组Nb;当实用普通分层绕法时,绕制的顺序是:Np--Ns--Nb,当然也有的是采用Nb--Ns--Np的绕法,但不常用。
此种绕法工艺简单,易于控制磁芯的各种参数,一致性较好,绕线成本低,适用于大批量的生产,但漏感稍大,故适用于对漏感不敏感的小功率场合,一般功率小于10W的电源中普遍实用这种绕法2.三明治绕法三明治绕法久负盛名,几乎每个做电源的人都知道这种绕法,但真正对三明治绕法做过深入研究的人,应该不多。
相信很多人都吃过三明治,就是两层面包中间夹一层奶油。
顾名思义,三明治绕法就是两层夹一层的绕法。
由于被夹在中间的尧组不同,三明治又分为两种绕法初级夹次级,次级夹初级。
先来看第一种,初级夹次级的绕法(也叫初级平均绕法) 此种绕法有量大优点,由于增加了初次级的有效耦合面积,可以极大的减少变压器的漏感,而减少漏感带来的好处是显而易见的:漏感引起的电压尖峰会降低,这就使MOSFET的电压应力降低,同时,由MOSFET 与散热片引起的共模干扰电流也可以降低,从而改善EMI;由于在初级中间加入了一个次级绕组,所以减少了变压器初级的层间分布电容,而层间电容的减少,就会使电路中的寄生振荡减少,同样可以降低MOSFET与次级整流管的电压电流应力,改善EMI。
3.次级夹初级的绕法(也叫次级平均绕法)可以有效降低铜损引起的温升。
由于输出是低压大电流,故铜损对导线的长度较为敏感,绕在内侧的Ns/2可以有效较少绕线长度,从而降低此Ns/2绕组的铜损及发热。
外层的Ns/2虽说绕线相对较长,但是基本上是在变压器的外层,散热良好故温度也不会太高。
可以减少初级耦合至变压器磁芜高频干扰。
由于初级远离磁苍,次级电压低,故引起的高频干扰小。
⾼频变压器绕组绕制⽅式与分布电容⼤⼩分析与计算 随着开关变换器⾼频化,变压器分布电容对电流波形影响越来越明显,由于电容电压不能突变,模态转换时,电容等效为电压源释放电能产⽣尖峰电流。
以下是变压器绕组层间常见的四种绕制⽅法。
下⾯以实际的模型,推导计算C型与Z型绕法分布电容的⼤⼩。
规定沿绕组⾼度⽅向由底端向顶端为y⽅向,初级侧绕组底端电位差为Ua,顶端电位差为Ub,单层绕组的长度为h,两绕组之间的距离为m。
假设绕组均匀分布,则沿着绕组⾼度⽅向的电位线性变化。
若每⼀层绕组两端压差为U,则C型绕法任意⾼度y的电位差为: 根据电场能量的密度的定义: 可得,电场能量为: 其中:MLT为绕组平均周长 电场能量等效为: 解得: 同理:根据Z型绕法U(y)=U,为⼀个常数,可以得到等效的原边电容为: 以下是变压器绕组间常见的绕制⽅法: 初级侧绕组与次级侧绕组层间电容的分析不涉及绕组连接处绕制⽅式的问题,因此可以以平⾏板电容器为模型进⾏类⽐[2]。
式中:d:绝缘层厚度 S:两极板正对有效⾯积 h:绕组⾼度 下图左边为⼀般绕制⽅法的,右图为三明治⽅法绕制。
由于三明治绕制⽅法,Ns绕组两边都与Np绕组接触,所以,平⾏板电容正对⾯⾯积S较⼤。
但由于电压分布的原因,分布带内容不是严格的两倍关系。
故三明治绕制绕组间分布电容⼤于⼀般绕制⽅法。
下图为不同绕组布局,分布电容实验数据[1]。
验证了上⽂理论分析。
结论: 1、因为C型层间电压差数学关系,C型绕制分布电容⽐Z型绕制⼤。
2、将线圈匝数分为相等的n等分,相邻匝间的电压差为原来的1/n。
3、累进式绕法减⼩绕组分布电容的效果最佳参考⽂献: [1] 赵志英等.⾼频变压器分布电容的影响因素分析[J].中国电机⼯程学报,2008,28(9):55-60 [2] 杨欢等.⾼频变压器分布电容的影响因素分析[J].⼭西⼤学学报,2019,42(3):576-583。
环形变压器业余绕制经验2变压器的屏蔽对于业余绕制环形变压器来说,初级和次级间的屏蔽制作工艺比较困难。
我们都知道,方形变压器的初、次级间屏蔽,可以用较细的漆包线密绕一层,再单端接地,或用铜箔、铝箔等隔离一层并接地,同时做好和初、次级绕组间的绝缘。
而环形变压器如果用细的漆包线来绕,内外圈是绕不均匀的,屏蔽效果就不能保证。
所以最好用铜箔或铝箔来做屏蔽层。
具体做法有两种方法:一种是绕制法,另一种是包裹法。
下面,我们就分别来看一下这两种方法的具体制作过程。
首先,介绍绕制法。
先准备好宽度恰当的铜箔或铝箔,再用稍宽一点的绝缘材料垫在铜箔或铝箔下面,像绕线圈一样将屏蔽层和绝缘层同时绕到初级绕组上面。
这种绕制法是制作环形变压器屏蔽层比较简单的一种方法。
注意事项:1、在绕制屏蔽层之前,初级绕组必须先做浸漆、烘干处理。
2、屏蔽材料每一圈都要用绝缘材料隔离好,防止匝间短路。
3、每一匝屏蔽材料的外圈都要有交叠,才能保证屏蔽效果。
4、在屏蔽材料的中间位置引出接地线接地。
5、屏蔽层绕好后,再绕一层绝缘层,现在,再介绍一种包裹法制作环形变压器的屏蔽层。
该方法的工艺要稍微复杂一点,但效果较好,适合制作要求较高的环形变压器。
具体步骤有以下四步:第一步:将变压器的初级线圈绕好后,先缠好绝缘层,并做浸漆、烘干处理。
第二步:再将带不干胶的铜箔或铝箔根据变压器现在的尺寸,裁剪成如下图所示的形状:图一屏蔽层材料裁剪形状第三步:将裁剪好的屏蔽材料由外圈向内圈包裹好变压器。
变压器包裹好后,如下图所示:并从外壁上引出接地线即可。
图二屏蔽层的包裹和接地线第四步:在屏蔽层的外面再缠绕一层绝缘层,就可以绕次级线圈了。
注意事项:1、每一个铜条间都必须要有交叠,以保证屏蔽效果。
2、屏蔽层的包裹在变压器内圈相交。
3、屏蔽层在内圈相交时,不能短路。
相交处必须用一层绝缘材料隔开,否则屏蔽层相当于一匝线圈短路。
相关知识:为什么变压器的初、次级间要做屏蔽层?主要是为了减少线圈层间分布电容的影响。
分布电容的产生和影响摘要:在电感线圈和地间、匝和匝之间都会有分布电容的存在,它的产生和存在会给线圈品质因数、总损耗电阻等带来明显的变化。
而在变压器中,分布电容则存在于初次、次级之间,它会通过变压器来耦合,这就直接对变压器的高频隔离性能,造成了影响。
基于上述种种情况的产生,本文将针对分布电容的产生和影响,进行详细的阐述与探究。
关键词:分布电容;产生;影响前言:分布电容的产生除了会对电感线圈、变压器等造成影响之外,对于电容式油量传感器输出变压器的影响,也是十分显著的。
电容式油量传感器的输出变压器层间分布电容,会直接影响音频信号其抗电磁干扰能力的高频,并使信号其衰减,进而就会使整个频带内的音频信号,出现不均匀传输的情况。
由此也就能够看出分布电容产生,所造成的影响。
1分布电容的产生分布电容的产生、存在位置,是在两个存在电压差,但是这二者之间又相互绝缘的导体之间。
而分布电容本身所指的是由非电容形态形成的一种分布参数。
由此也就能够得出,“分布电容”是在任意电路中存在的,需要进行区分的,仅仅是分布电容大小的问题[1]。
一旦处于高频率的情况中,分布电容所产生的影响,就需要相关工作人员,进行重点的关注,尤其是在精密仪器的运转、高频电路的运行中,需要特备特别注重相应控制措施的采取与利用,这样才能够有效降低因分布电容而造成的影响。
其中,需要重点关注的是,分布电容的大小由电缆的绝缘材料、长度尺寸等决定。
例如,在两根传输线间,每根都被空气介质隔绝了与地的连接,因此,也就有电容的产生和存在。
2分布电容的产生的影响分析2.1交流电机中分布电容的影响电机本身具备价格低廉、结构简单、环境适应能力强等优势,在工业生产的应用中,十分广泛。
而在变频技术得到充分利用之后,逆变器的电力电子器件,在高速开通与关断的过程中,所产生谐波电压频率,在PWM变频器的倍数频率、载波频率附近,是比工频频率(50Hz)要大出许多的。
而这部分谐波电压的产生,就会和电机分布电容之间,有回路的构成。
精讲变压器的“寄生参数”——漏感与分布电容
本文主要为大家讲解一下变压器中的两个寄生参数,漏感与分布电容。
从定义到产生的原因,以及危害等多方面进行讲解。
大家好好学习吧!下面
先来介绍一下漏感的相关知识。
漏感的定义
漏感是电机初次级在耦合的过程中漏掉的那一部份磁通
变压器的漏感应该是线圈所产生的磁力线不能都通过次级线圈,因此产生漏
磁的电感称为漏感。
漏感产生的原因
漏感的产生是由于某些初级(次级)磁通没有通过磁芯耦合到次级(初级),而是通过空气闭合返回到初级(次级)。
导线的电导率大约为空气电导率的109倍,而变压器用的铁氧体磁芯材料
的磁导率大约只有空气磁导率的104倍。
因此磁通在通过铁氧体磁芯构成的
磁路时,就会有一部分漏入空气,在空气中形成闭合磁路,从而产生漏磁。
而且随着工作频率的提高,所使用的铁氧体磁芯材料的磁导率会降低。
因此
在高频下,这种现象更为明显。
漏感的危害 
漏感是开关变压器的一项重要指标,对开关电源性能指标的影响很大,漏
感的存在,当开关器件截止瞬间会产生反电动势,容易把开关器件过压击穿;漏感还可以与电路中的分布电容以及变压器线圈的分布电容组成振荡回路,
使电路产生振荡并向外辐射电磁能量,造成电磁干扰。
影响漏感的因素 
对于固定的已经制作好的变压器,漏感与以下几个因素有关:。
高频变压器分布电容的影响因素分析一、本文概述随着电力电子技术的不断发展,高频变压器在电力系统中扮演着越来越重要的角色。
然而,高频变压器在运行时,其分布电容会对电路性能产生显著影响,从而影响整个系统的稳定性和效率。
因此,对高频变压器分布电容的影响因素的分析显得尤为重要。
本文旨在探讨高频变压器分布电容的主要影响因素,包括材料特性、结构设计和制造工艺等方面,以期为提高高频变压器性能提供理论支持和实践指导。
本文首先介绍了高频变压器分布电容的基本概念及其在系统中的作用,为后续的分析奠定了基础。
接着,从材料特性角度出发,详细分析了绝缘材料、导电材料等对分布电容的影响。
然后,结合结构设计,探讨了绕组排列、绝缘结构等因素对分布电容的影响机制。
本文还深入研究了制造工艺对分布电容的影响,包括绕组制作、绝缘处理等工艺环节。
通过对高频变压器分布电容影响因素的全面分析,本文旨在为高频变压器的优化设计和制造提供理论支持,从而提高电力系统的稳定性和效率。
本文也为相关领域的研究人员和技术人员提供了有价值的参考和借鉴。
二、高频变压器分布电容的基本理论在高频变压器的设计与运行中,分布电容是一个关键参数,它直接影响着变压器的性能和工作效率。
理解高频变压器分布电容的基本理论,对于优化变压器设计、提高运行稳定性、降低能量损耗等方面都具有重要意义。
分布电容是指在高频变压器中,由于绕组之间、绕组与铁芯之间、绕组与地之间等存在的电场效应而产生的电容。
这些电容的存在会导致变压器在高频工作时产生漏电电流、降低变压器的效率,甚至可能引发谐振等问题。
高频变压器分布电容的大小受多种因素影响。
绕组的几何形状和尺寸是影响分布电容的关键因素。
绕组的长度、宽度、厚度以及绕组之间的间距等都会直接影响电容的大小。
绕组的绝缘材料和绝缘结构也会对分布电容产生影响。
绝缘材料的介电常数、厚度、均匀性等因素都会影响电容的大小和稳定性。
变压器的工作环境温度、工作频率以及磁通密度等因素也会对分布电容产生影响。
变压器绕制工艺之变压器分布电容/article/83/147/2010/20101203227173.html变压器绕组绕在磁芯骨架上,特别是饶组的层数较多时,不可避免的会产生分布电容,由于变压器工作在高频状态下,那么这些分布电容对变压器的工作状态将产生非常大的影响,如引起波形产生振荡,EMC变差,变压器发热等。
所以,我们很有必要对变压器的分布电容狠狠的研究一把,下面我们就对这个分布电容来展开讨论。
分布电容既然有危害,那么我们就要设法减小这个分布电容的影响,首先我们来分析下分布电容的组成。
变压器的分布电容主要分为4个部分:绕组匝间电容,层间电容,绕组电容,杂散电容,下面我们来分别介绍。
首先讲讲绕组匝间电容我们知道电容的基本构成就是两块极板,当两块极板加上适当的电压时,极板之间就会产生电场,并储存电荷。
那么,我们是否可以把变压器相邻两个绕组看成连个极板呢?答案是可以的,这个电容就是绕组匝间电容。
以变压器初级绕组为例,当直流母线电压加在绕组两端时,各绕组将平均分配电压,每匝电压为 Vbus/N,也就是说每匝之间的电压差也是Vbus/N。
当初级MOS管开关时,此电压差将对这个匝间电容反复的充放电,特别是大功率电源,由于初级匝数少,每匝分配的电压高,那么这个影响就更严重。
但总的来说,匝间电容的影响相对于其他的分布电容来说,几乎可以忽略。
要减小这个电容的影响,我们可以从电容的定义式中找到答案:C=εS/4πkd其中 C:绕组匝间电容量ε:介电常数,由两极板之间介质决定S:极板正对面积k:静电力常量d:极板间的距离从上式我们可以看出,可以选用介电常数较低的漆包线来减小匝间电容,也可以增大绕组的距离来减小匝间电容,如采用三重绝缘线。
接下来我们来看看看绕组的层间电容,这里的层间电容指的是每个单独绕组各层之间的电容。
我们知道,在计算变压器时,一般会出现单个绕组需要绕2层或2层以上,那么此时的每2层之间都会形成一个电场,即会产生一个等效电容效应,我们把这个电容称为层间电容。
摘要:反激变换器的高频运行表明功率变压器寄生参数对变换器的性能影响很大。
变压器的寄生参数主要是漏感和分布电容,而设计过程中往往很少考虑分布电容。
该文给出了适用于工程分析的变压器高频简化模型,分析高频高压场合变压器寄生参数对反激变换器的影响。
继而给出寄生参数的确定方法,并基于此分析,提出控制寄生参数的工程方法,研究不同的绕组绕制方法和绕组位置布局对分布电容大小的影响,并通过实验验证了文中分析的正确性及抑制方法的实用性。
关键词:电力电子;分布电容;反激变换器;变压器;高频高压0 引言单端反激变换器具有拓扑结构简单,输入输出隔离,升降压范围宽,易于实现多路输出等优点,在中小功率场合具有一定优势,特别适合作为电子设备机内辅助电源的拓扑结构。
变压器作为反激变换器中的关键部件,对变换器的整机性能有着很大影响。
随着变换器小型化的发展趋势,需要进一步提高变换器的开关频率以减小变压器等磁性元件的体积、重量[1-3]。
但高频化的同时,变压器的寄生参数对变换器工作的影响却不容忽视[4-12]。
变压器的寄生参数主要是漏感和分布电容。
以往,设计者在设计反激变压器时,往往只对变压器的漏感加以重视。
然而,在高压小功率场合,变压器分布电容对反激变换器的运行特性及整机效率会有很大影响,不可忽视[8-13]。
对设计者而言,正确的理解这些寄生参数对反激变换器的影响,同时掌握合理控制寄生参数的方法,对设计出性能良好的变压器,进而保证反激变换器高性能的实现颇为重要。
为此,文中首先给出变压器寄生参数对反激变换器的影响分析,同时给出这些寄生参数的确定方法,并对变压器的不同绕法以及绕组布局对分布电容的影响进行了研究,对绕组分布电容及绕组间分布电容产生的影响作了分析,最后进行了实验验证。
1 变压器寄生参数对反激变换器的影响如图1,给出考虑寄生参数后的高压输入低压输出RCD 箝位反激变换器拓扑。
其中,Ll、Lm 分别表示原边漏感和磁化电感,C11 为原边绕组分布电容,C13、C24 表示原边与副边绕组不同接线端之间的分布电容。
变压器绕制工艺之变压器分布电容
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变压器绕组绕在磁芯骨架上,特别是饶组的层数较多时,不可避免的会产生分布电容,由于变压器工作在高频状态下,那幺这些分布电容对变压器的工作状态将产生非常大的影响,如引起波形产生振荡,EMC变差,变压器发热等。
所以,我们很有必要对变压器的分布电容狠狠的研究一把,下面我们就对这个分布电容来展开讨论。
分布电容既然有危害,那幺我们就要设法减小这个分布电容的影响,首先我们来分析下分布电容的组成。
变压器的分布电容主要分为4个部分:绕组匝间电容,层间电容,绕组电容,杂散电容,下面我们来分别介绍。
首先讲讲绕组匝间电容
我们知道电容的基本构成就是两块极板,当两块极板加上适当的电压时,极板之间就会产生电场,并储存电荷。