变压器漏感和电容对性能的影响

 变压器设计  2020-09-18  98  0

在开关电源中,功率器件高频开通关断的操作导致电流和电压的快速的变化是产生EMI的主要原因。在电路中的电感及寄生电感中快速的电流变化产生磁场从而产生较高的电压尖峰:

uL  = LdiL / dt

 在电路中的电容及寄生电容中快速的电压变化产生电场从而产生较高的电流尖峰:

 

iC  = CduC / dt

磁场和电场的噪声与变化的电压和电流及耦合通道如寄生的电感和电容直接相关。直观的理解, 减小电压率du/dt和电流变化率di/dt及减小相应的杂散电感和电容值可以减小由于上述磁场和电场产生的噪声,从而减小EMI干扰。变压器是一个噪声源,而初级次级的漏感及初级的层间电容、次级的层间电容、初级和次级之间的耦合电容则是噪声的通道。初级或次级的层间电容可以通过减小绕组的层数来降低,增大变压器骨架窗口的宽度可在减小绕组的层数。分离的绕组如初级采用三明治绕法可以减小初级的漏感,但由于增大了初级和次级的接触面积,因而增大了初级和次级的耦合电容。采用铜皮的Faraday屏蔽可以减小初级与次级间的耦合电容。Faraday屏蔽层绕在初级与次级之间,并且要接到初级或次级的静点如初级地和次级地。Faraday屏蔽层使初级和次级的耦合系数降低,从而增加了漏感。


变压器所包含的寄生电容的模型见图所示。

 Cp: 初级绕组的层间电容。

Coe: 输出线到大地的电容。

 

Cme: 磁芯到大地的电容。

 

Ca: 最外层绕组到磁芯的电容。

 

Ct: 辅助绕组到次级绕组的电容。

 

Cs: 初级绕组到次级绕组的电容.

 

Cm: 最内层初级绕组到磁芯的电容。

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