浅谈高频变压器磁性干扰和电容效应

浅谈高频变压器磁性干扰和电容效应
一、开关电源及其中的高频变压器
所谓开关电源是利用现代电力电子技术，控制快关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。

通常开关电源是由脉冲宽度调制控制IC和MOSFET构成的。

它具有造型小、应用方便、重量轻、效率高、危险性低等特点，促使其已经广泛的应用于各种电子设备中，成为当下这个雄心时代中电子领域不可或缺的一种电源方式。

目前开关电源主要分为两大类，即微型低功率开关电源和反转式串联开关电源。

（1）微型低功率开关电源。

它的出现正好满足人们对开关电源微型化、高效化、方便等方面的需求，这是得微型低功率开关电源快速的代替变压器而广泛的应用于各种电子设备中。

（2）反转式串联开关电源。

它所输出的电压是负电压，并且能够像负载输出电流，这是一般串联式开关所无法企及的。

另外，相对于一般串联式开关电源来说，他所输出的电流小于一般串联式开关电源的一倍，能够有效的节约电量的使用，实现长时间供电。

高频变压器是工作频率超过中频（10kHz）的电源变压器。

它是开关电源最主要的组成部分，直接决定快关电源的应用效果。

在开关电源中高频变压器主要的工作原理是当初级线圈游交流电流通过时磁芯产生交流磁通，促使次级线圈中感应出电压，再向外传输。

二、开关电源高频变压器电容效应建模与分析
高频变压器作为开关电源的重要组成部分，其能够促使开关电源具有良好应用性的同时也会给开关电源带来一定的影响，阻碍开关电源进一步高频化和高密度化。

针对此种情况，需要从磁性元件着手，合理而有效的设计及磁性元件，降低其磁性干扰程度。

高频变压器中分布的电容对开关电源的磁性干扰程度较大，却没有得到很好的处理，依旧应用传统的模型。

以下笔者就开关电源高频变压器电容效应建模与分析进行探讨。

1.现有变压器模型分析
在当下，广泛应用于开关电源中的变压器模型主要是含有3个集总电容，也就是原边绕组电容、副边绕组杂散电容以及原边和副边绕组间的杂散电容所构成的模型（如图一所示）。

此变压器模型中的原边和副边所具有的电场耦合能力是干扰开关电源的关键。

就开关电源的电磁干扰分析结果来看，变频器原边和副边电容能够形成共模干扰噪音，作用于变频器运用过程中，进而影响开关电源。

2.共模端口有效电容
在进行开关电源高频变压器电容效应建模前，明确共模端口有效这一问题，对于合理的。

有效的构建电容效应模型是非常必要的。

由于变压器中所分布的电容是共模电流传输主要参数，要想准确的掌握共模端口有效电容，就以此为突破口展开详细的分析。

就现有变压器模型来看，变压器共模端口有效电容是有变压器两个端口网路参数构成的，也就是噪音源施加在变压器一端，共模噪音电流会经过线圈作用到另一端的电源上。

共模噪音源在传输噪音电流的过程中在经过线圈时会作用到变压器的副边绕组杂散电容上，进而使噪音电流通过杂散电容，在变压器中传输。

这也就意味着变压器会产生噪音电压，而高频变压器属于开关电源的一部分，开关电源在噪音电压的影响下受到严重的干扰。

3.开关电源高频变压器电容效应建模
以上对于现下所应用的变压器模型及其共模端口有效电容了解后，可以将其作为构建新电容效应模型的依据。

要想构建有效的高频变压电容效应模型主要的问题是如何抑制共模噪音，针对此问题最佳的解决办法是有效的将能量端口有效电容与共模有效电容都转化为原边电压的有效电容，充分的运用原边绕组电容进行电流的传输，避免噪音电流通副边绕组杂散电容，而最终干扰开关电源。

通过此种方式构建的变压器电容模型（如图二所示）需要进行共模噪音测试，确定共模噪音不会干扰到开关电源才能够正式的将变压器电容效应模型应用到开关电源中。

结束语：
在當下这个信息时代中，电子领域已经越来越重要，各种电子设备广泛的应用为提高我国的经济水平做出巨大贡献。

开关电源是各种电子设备不可或缺的一部分，其具有型小、高效率等特点，应用在各种电子设备中占用的空间小，但作用大，能够有效的应用于设备中。

但是，目前开关电源效率进一步提升受阻，主要是开关电源中高频变压器能够进行磁性干扰，抑制开关电源的高频化。

本文就高频变压器中分布电容影响开关电源高频化这一因素进行分析，确定高频变压器
中电容效应模型不佳是产生磁性干扰的原因，进而详细的探究高频变压器电容效应建模，希望能够对于提高开关电容的应用性有所帮助。

参考文献：
[1]陈崇森，皮佑国.一种交流伺服系统的多输出辅助开关电源设计[J].电源技术应用，2007（11）.
[2]张伟.大型变压器绕组漏磁场与短路特性的研究[D].华北电力大学，2011.
[3]司怀吉，崔占忠，张彦梅.电磁感应引信探测原理研究[J].北京理工大学学报，2005（01）.
[4]李建兵，林欣，庞学民.平面变压器综述[A].教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集（下册）[C]，2010.
[5]王志敏，顾文业，顾晓安，沈荣瀛.大型电力变压器铁心电磁振动数学模型[J].变压器，2004（06）.。