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開 開關(guān)變壓器初、次級(jí)線圈的分布電容，對(duì)開關(guān)電源性能指標(biāo)的影響也很重要，它會(huì)與變壓器線圈的漏感組成振蕩回路產(chǎn)生振蕩。當(dāng)輸入脈沖電壓的上升或下降率大于振蕩波形的上升或下降率的時(shí)候，振蕩回路就吸收能量，使輸入脈沖波形的前、后沿都變差；而當(dāng)輸入脈沖電壓的上升或下降率小于振蕩波形的上升或下降率的時(shí)候，振蕩回路就會(huì)釋放能量，使電路產(chǎn)生振蕩。如果振蕩回路的品質(zhì)因數(shù)比較高，電路就會(huì)產(chǎn)生寄生振蕩，并產(chǎn)生EMI干擾。 另外，開關(guān)電源電壓輸入回路的濾波電感，其分布電容的大小對(duì)EMC指標(biāo)的影響非常大，因此在這里也需要對(duì)濾波電感線圈的分布電容構(gòu)成以及原理有充分的理解。從原理上來(lái)說(shuō)，濾波電感線圈的分布電容與開關(guān)變壓器線圈的分布電容基本上是沒有根本區(qū)別的，因此，對(duì)變壓器線圈分布電容的分析與計(jì)算方法，對(duì)濾波電感線圈同樣有效。 開關(guān)變壓器初、次級(jí)線圈的分布電容與結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此，要精確計(jì)算不同結(jié)構(gòu)的開關(guān)變壓器初、次級(jí)線圈的分布電容難度比較大。下面我們先以最簡(jiǎn)單的雙層線圈結(jié)構(gòu)的開關(guān)變壓器為例，計(jì)算它們的初級(jí)或次級(jí)線圈的分布電容。
設(shè)圓柱形兩層線圈之間的距離為d，高度為h，平均周長(zhǎng)為g 。假定兩層線圈之間沿高度的電位差為線性變化，即： Ux=Ua+(Ub-Ua) x/h （2-112） 式中： Ux為兩層線圈之間沿高度變化的電位差， Ua、Ub 分別為x=0和x=h處對(duì)應(yīng)的電位差。通常Ua=0 ，或Ua=Ub 。
式中， Cs變壓器初級(jí)或次級(jí)兩層線圈之間的分布電容；U為變壓器兩層線圈之間的工作電壓；Ua、Ub 分別為x=0 和x=h 處對(duì)應(yīng)的電位差。 對(duì)于變壓器初級(jí)或次級(jí)僅有兩層的線圈，它只有兩種接法，如圖2-42所示。在圖2-42-a中，Ua=0 ，Ub=U2-U1=U ；在圖2-42-b中，Ua=Ub=(U2-U1)/2=U/2 。 對(duì)于圖2-42-a，可求得變壓器初級(jí)或次級(jí)兩層線圈之間的分布電容為： Cs=εrε0gh/3d ——Ua=0 時(shí) （2-115）
對(duì)于圖2-42-b，可求得變壓器初級(jí)或次級(jí)兩層線圈之間的分布電容為： Cs=εrε0gh/4d ——Ua=Ub 時(shí) （2-116） 由此可知，變壓器初級(jí)或次級(jí)兩層線圈之間的分布電容，除了與變壓器線圈的高度、周長(zhǎng)、兩層線圈之間的距離等參數(shù)相關(guān)外，還與兩層線圈之間的電位差有關(guān)。
為了更好地對(duì)多層線圈的分布電容進(jìn)一步進(jìn)行分析，我們把（2-114）式改寫成一個(gè)靜態(tài)電容與一個(gè)動(dòng)態(tài)系數(shù)相乘的形式，即：
當(dāng)
式中， 一般開關(guān)電源變壓器初級(jí)線圈的層數(shù)很少超過(guò)4層的，因此，我們?cè)谶@里分別列出三層、四層初級(jí)線圈分布電容的計(jì)算結(jié)果。為了計(jì)算簡(jiǎn)單，我們假設(shè)三層線圈的匝數(shù)以及工作電壓均相等，三層線圈的平均周長(zhǎng)gi用中間一層線圈的周長(zhǎng)來(lái)代替，即用第二層線圈的周長(zhǎng)g2代之；三層線圈的層間距離均相等，均等于d。同理，對(duì)于四層線圈的條件也基本相同，但線圈平均周長(zhǎng)gi用第二、第三層線圈的平均周長(zhǎng)g23 來(lái)代替。 三層初級(jí)線圈總分布電容為：
上式中，CS為三層初級(jí)線圈總分布電容；g2為第二層線圈的周長(zhǎng)； εr為介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，對(duì)于一般膠帶絕緣材料來(lái)說(shuō)， εr約等于2~3； ε0為真空中的介電常數(shù)；h為線圈平均高度；d為線圈的層間平均距離。 同理，可求得四層初級(jí)線圈總分布電容為：
由此可以知道，變壓器線圈的總分布電容的大小主要與線圈的層數(shù)（n-1）成正比，與層間的距離d成反比，并且與變壓器線圈的連接方法還有關(guān)。 因此，我們不能把各層之間的分布電容當(dāng)成普通電容的概念來(lái)理解。普通電容互相串聯(lián)時(shí)，總電容的容量，總是小于其中任意一個(gè)電容的容量；而變壓器線圈的層間分布電容看起來(lái)是屬于串聯(lián)，但其結(jié)果是越串連越大。這是為什么呢？這是因?yàn)樽儔浩骶€圈層間分布電容的電壓主要不是靠串聯(lián)回路來(lái)充電的，而是靠線圈之間互相感應(yīng)產(chǎn)生的。 不但如此，變壓器次級(jí)線圈的分布電容同樣也要感應(yīng)到初級(jí)線圈來(lái)。大多數(shù)場(chǎng)合，在考慮變壓器線圈總的分布電容的時(shí)候，一般都需要把初、次級(jí)線圈的分布電容一起來(lái)考慮。例如，電視機(jī)的高壓包，其次級(jí)線圈繞組的分布電容一般都很大，折算到初級(jí)線圈后，初級(jí)線圈總的分布電容就更大，一般可達(dá)好幾千微微法，如不采取分段繞線措施，最大可達(dá)好幾萬(wàn)微微法。 順便說(shuō)明，以上計(jì)算線圈層間分布電容的方法并沒有把單層線圈分布電容的計(jì)算方法包括在其中，當(dāng)需要計(jì)算單層線圈的分布電容時(shí)，同樣可以用計(jì)算多層線圈分布電容的（2-118）公式。不過(guò)（2-118）公式中的參數(shù)需要改一改，把層的高度h改成導(dǎo)線的直徑ф ；把層間的距離d改成兩匝線圈之間的距離，層間工作電壓Ui 改成兩匝線圈之間的工作電壓Ud ，線圈的周長(zhǎng)g基本不變。單層線圈的電場(chǎng)方向與多層線圈的電場(chǎng)方向正好正交，所以它們的能量不能疊加。 直接對(duì)變壓器線圈的總分布電容進(jìn)行測(cè)試是有些困難的，但可以測(cè)試每層線圈之間的靜態(tài)電容，方法是要把圖2-42中線圈層與層之間的連線斷開；然后把測(cè)量結(jié)果乘以一個(gè)動(dòng)態(tài)系數(shù)，即得到本層的分布電容，最后把各層的分布電容全部相加即可得到總分布電容。 如果不考慮變壓器次級(jí)線圈對(duì)初級(jí)線圈的影響，對(duì)于一個(gè)功率大約為100瓦的開關(guān)變壓器，其初級(jí)線圈的分布電容大約在100~2000微微法之間；如果把次級(jí)線圈的分別電容也考慮進(jìn)去，總的分布電容可能要大一倍左右。因此，分布電容對(duì)輸出波形的影響也是很大的。 為了減少變壓器線圈的分布電容，特別是EMC濾波器線圈的分布電容，最好不要把線圈分成多層疊繞，而是把線圈分段來(lái)繞，這樣可以降低（2-119）式或（2-120）式中每層線圈的高度h，從而可以減小線圈總的分布電容。
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來(lái)自： 共同成長(zhǎng)888 > 《變壓器》
