变压器中的分布电容原理分析
变压器中的分布电容原理分析
实际电路都是由非理想元件组成的，在设计中可能会遇到许多预料不到的情况。在调试如图1所示的普通全桥电源时，输出不是料想中平稳的波形，而是不时发生间歇振荡，并发出“吱吱”声，有时甚至会烧毁开关 紧急停止开关hw 管。对电路进行分析后未发现结构上可能导致不稳定的因素，于是改变输出采样的电压比，将输出调定在半电压24v上，使用90v的输入直流电压，在保证功率管安全的情况下进行调试。待电路工作正常后，再缓慢升高输入直流电压，经过多次试验，发现当ui为180～250v时就可能引发振荡，最后判定是驱动变压器 油浸式电力变压器10kv级s11-m 各个绕组之间的分布电容在捣乱。
两只开关管的电容分布如图2所示
其中c2是绕组na的下端m与nb的上端p间的分布电容。当驱动变压器的绕组na输出正脉冲时nb输出负脉冲，ta管由截止转为饱和导通，于是ta管的源极即m点的电位急速升高，并通过电容c2提升nb绕组上端p的电位，升高的数值与两个绕组的分布电容c1、c2、c3有关，还和p点到地的高频阻抗以及m点电位上升的速度有关。如果提升的数值大于nb绕组自身的负脉冲幅度，就会引发tb管的瞬时导通，从而出现前面所述的间歇振荡。其他各管导通时也会有类似情况发生。
解决电磁干扰一般有三种途径，一是降低干扰源的强度，二是增强被驱动的mos管的抗干扰能力，三是阻隔干扰的通路。在本例中，干扰源就是变压器要传递的脉冲，这是无法降低的。给驱动加上负压，可以大大增强mos管的抗干扰能力，这种方法为许多电源所采用。本例采用第三种方法，即在驱动变压器的各绕组间加绕屏蔽层，其结构如图3所示，共5个绕组和5个屏蔽层。整个变压器包括屏蔽层从左向右逐层绕制，n1接到控制回路的地；两个下管驱动绕组由于电位变化不大，同时与n2连接，实际上是接到了功率地；n3和n4将上管绕组na包了起来，并与na的异名端相接；n5将绕组nd与na隔离。这样每个绕组都和它的屏蔽层同电位，它们之间不会有容性电流。当上管ta导通、上管绕组na的电位跳升时，屏蔽层n3和n4的电位也要同样跳变，由于n2和n3之间的分布电容，这个跳变将在这两个屏蔽层中间产生电流，但对管子的驱动没有影响，只是会耗损一点主功率。在实际电路中采用了加电磁屏蔽的驱动变压器之后，问题得到了全部解决。
需要特别提出的是，屏蔽的作用是将各个绕组隔离开，以避免分布电容的不良影响。因此屏蔽层接到什么地方，是需要慎重考虑的，否则可能适得其反。
如果图3中的n3、n4不与na相接，而是与n2一起接到功率地，则电容分布如图4所示
c6、c7分别表示绕组na的上下端与屏蔽层n3间，也就是功 率地间的分布电容(实际上c6、c7分别是包含了图2中c4、c1后的等效电容)。当na输出正脉冲的上升沿时，ta迅速导通，m点电位跳升，于是c6、c7中要有容性电流产生。m是低阻抗点，电流ic7对它的电位影响不大，但n点却是高阻抗点，ic6电流将瞬间降低它的电位，可能使ta管瞬间关断。因此不能采用这种连接方式。屏蔽层n3、n4如改与na的同名端相接，效果也不好。
对于分布电容引起的截止管误导通，可以采取设置负压驱动和屏蔽隔离两种办法来解决。给变压器增加屏蔽层会使驱动变压器的设计变得复杂，但不用对电路进行修改，仍不失为一种实用有效的方法。
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其中c2是绕组na的下端m与nb的上端p间的分布电容。当驱动变压器的绕组na输出正脉冲时nb输出负脉冲，ta管由截止转为饱和导通，于是ta管的源极即m点的电位急速升高，并通过电容c2提升nb绕组上端p的电位，升高的数值与两个绕组的分布电容c1、c2、c3有关，还和p点到地的高频阻抗以及m点电位上升的速度有关。如果提升的数值大于nb绕组自身的负脉冲幅度，就会引发tb管的瞬时导通，从而出现前面所述的间歇振荡。其他各管导通时也会有类似情况发生。
解决电磁干扰一般有三种途径，一是降低干扰源的强度，二是增强被驱动的mos管的抗干扰能力，三是阻隔干扰的通路。在本例中，干扰源就是变压器要传递的脉冲，这是无法降低的。给驱动加上负压，可以大大增强mos管的抗干扰能力，这种方法为许多电源所采用。本例采用第三种方法，即在驱动变压器的各绕组间加绕屏蔽层，其结构如图3所示，共5个绕组和5个屏蔽层。整个变压器包括屏蔽层从左向右逐层绕制，n1接到控制回路的地；两个下管驱动绕组由于电位变化不大，同时与n2连接，实际上是接到了功率地；n3和n4将上管绕组na包了起来，并与na的异名端相接；n5将绕组nd与na隔离。这样每个绕组都和它的屏蔽层同电位，它们之间不会有容性电流。当上管ta导通、上管绕组na的电位跳升时，屏蔽层n3和n4的电位也要同样跳变，由于n2和n3之间的分布电容，这个跳变将在这两个屏蔽层中间产生电流，但对管子的驱动没有影响，只是会耗损一点主功率。在实际电路中采用了加电磁屏蔽的驱动变压器之后，问题得到了全部解决。
需要特别提出的是，屏蔽的作用是将各个绕组隔离开，以避免分布电容的不良影响。因此屏蔽层接到什么地方，是需要慎重考虑的，否则可能适得其反。
如果图3中的n3、n4不与na相接，而是与n2一起接到功率地，则电容分布如图4所示
c6、c7分别表示绕组na的上下端与屏蔽层n3间，也就是功 率地间的分布电容(实际上c6、c7分别是包含了图2中c4、c1后的等效电容)。当na输出正脉冲的上升沿时，ta迅速导通，m点电位跳升，于是c6、c7中要有容性电流产生。m是低阻抗点，电流ic7对它的电位影响不大，但n点却是高阻抗点，ic6电流将瞬间降低它的电位，可能使ta管瞬间关断。因此不能采用这种连接方式。屏蔽层n3、n4如改与na的同名端相接，效果也不好。
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