資源描述：
《繞組工藝對寄生參數(shù)的影響》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、高頻寄生參數(shù)在設(shè)計高頻磁性元件的繞制工藝時需考慮到漏感及分布電容的影響，這兩個參數(shù)是分布在磁性元器件的整個繞組中，但為了簡單起見，它們被表示成集總的常數(shù)，如下圖1所示。漏感對一次用Lp表示，對二次用Ls表示，等效集總參數(shù)電容對一次和二次繞組分別用Cp和Cs表示，直流電阻Rp和Rs分別是一次和二次繞組的等效電阻，Cw是繞組與繞組間的等效電容，Re是與鐵芯損耗等效的并聯(lián)電阻。圖1.考慮寄生參數(shù)的變壓器等效電路在低壓高功率場合，因分布電容中儲存的電場能量(CU2/2)與漏感中儲存的磁場能量(LI2/2)相比較小，因而分布電容的影響可以忽略。但在高壓小功率
2、場合，分布電容儲能與漏感儲能相當(dāng)，甚至比漏感儲能大，此時分布電容的影響不可忽略。在開關(guān)轉(zhuǎn)換時，繞組電壓發(fā)生變化，在變壓器內(nèi)部和主電路回路中引起高頻振蕩，增加變壓器的損耗，并產(chǎn)生高頻電磁輻射，同時也會增加功率器件的動態(tài)功耗，引起較高的應(yīng)力如下圖所示，成為損壞功率器件的隱患。若輸入電壓較高，分布電容儲能較大，會使得開關(guān)管在轉(zhuǎn)換時出現(xiàn)較大的電流尖峰，在采用峰值電流控制的情況下，將影響電流采樣的正確性，在輕載時會對電源的穩(wěn)壓精度、穩(wěn)定性及損耗有較大影響。圖2.開關(guān)元器件電流和電壓波形1.漏感漏感表示變壓器繞組之間不完全耦合所表現(xiàn)出來的寄生效應(yīng)。耦合系數(shù)小于
3、1表示變壓器繞組的空隙中存在漏磁場，漏感大小可以通過計算儲存在繞組間的漏磁場能量來確定。可以認(rèn)為這些漏能量等效于儲存在一個集中表示的漏感中，這個漏感就可由下式計算得到：式中：μo為真空磁導(dǎo)率；H為漏磁場強度分布；dV為漏磁場分布的體積元；Lleak為變壓器線圈漏感；Iin為輸入電流。對變壓器中的繞組分布作平面假設(shè)，可以得到變壓器的磁場圖。圖3給出了2個實例，在導(dǎo)體部分磁場強度增加或減少，在層與層間的空間內(nèi)磁場強度保持不變。圖3.不同繞組布局時的磁場強度因磁場能量正比于H的平方，采用交錯繞法時Hm會比較小，由此對漏感的影響也比較小。在層繞線圈中，可以
4、通過交替安排一次和二次繞組來顯著地減小漏感Lp和Ls，具有單一次和單二次繞組的標(biāo)準(zhǔn)變壓器連同它的漏感如圖4所示。取同樣的變壓器，把二次繞組分開安排在一次繞組的兩邊，將減小漏感，這樣變壓器連同它的漏感表達(dá)式如圖5所示?？梢圆捎胕nterleaving的饒法可以更多的減小漏感，這樣變壓器連同它的漏感表達(dá)式如圖6所示。還可以采用上下并派分段骨架線圈的辦法，這樣變壓器連同它的漏感表達(dá)式如圖7所示。改進(jìn)的三段并排骨架線圈結(jié)構(gòu)同它的漏感表達(dá)式如圖8所示。圖4.傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)變壓器圖5.具有簡單交錯安排三明治饒法圖6.一次與二次完全交錯的Interleaving饒法圖
5、7.罐型磁芯的分段式饒法圖8.改進(jìn)的罐型磁芯分段式饒法2寄生電容高頻變壓器面臨著寄生電容的影響，變壓器繞組電容有三個方面的壞處：a)繞組電容可能使變壓器進(jìn)入諧振；b)當(dāng)變壓器工作來自方波電源驅(qū)動時，繞組電容可能產(chǎn)生一個很大的一次電流尖峰；c)繞組電容可能與其它電路產(chǎn)生靜電耦合。而繞組的寄生電容又可以分為4類：匝間電容，層間電容，繞組間電容，雜散電容。對于工作在高頻的小功率變換器，由于繞組的匝數(shù)比較少，匝間電容影響不大，可以通過介電常數(shù)較低的線材來減小匝間電容。圖9.匝間電容層間電容是主要的寄生電容，我們可以采用如下三種辦法減小層間電容：a)把一次和
6、二次繞組分組，然后把另外的繞組夾在它們中間，如圖5所示；b)繞線方式上采用特殊繞制技術(shù)；c)增加繞組間絕緣層厚度，這將增加漏感，漏感與寄生電容是兩個彼消此漲的參數(shù)，設(shè)計時需要折衷考慮。2.2繞組間分布電容繞組間的分布電容可從電容的基本定義推導(dǎo)而得。這個電容是沿著繞組分布的，可以把原副邊繞組看成2根半徑為a的平行導(dǎo)線A、B，中心相距d，如圖4所示。圖10.兩平行導(dǎo)線間分布電容示意圖假設(shè)原邊繞組、副邊繞組分別攜帶電荷q、?q，距離A的中心x處P點的電場強度為E，則場強E為導(dǎo)線A、B的電荷分別在P點產(chǎn)生的電場強度EA和EB的疊加。根據(jù)高斯定理：(2)方向
7、是由A指向B。因此，A、B間的電位差UAB為：(3)由此可得長為l的繞組間分布電容為(4)式中：ε為繞組導(dǎo)體間絕緣材料的介電常數(shù)；l為2繞組正對的平均長度。若繞組采用的是條狀銅箔，如平面變壓器繞組，則2個繞組間的電容可使用2塊平行導(dǎo)電板之間的電容計算公式直接求得：(5)對于繞組間電容，也可以通過增加繞組間的絕緣厚度來減小但會增加漏感，要使饒組間電容減小而又不明顯增大漏感的話可以通過在一次和二次繞組間增加屏蔽來實現(xiàn)，如圖12。圖11.繞組與繞組間分布電容圖12.一次和二次間有屏蔽層的變壓器結(jié)構(gòu)雜散電容與繞組和繞組間的電容比較類似，這個電容是在繞組與磁
8、芯之間（Cc）和繞組外側(cè)與周圍電路之間（Cs）形成，如圖13。雜散電容可以通過采用對稱繞組或采取遍及整個繞組的屏蔽來使其最
