多次级高压变压器的分布电容
高频变压器设计时的漏电感和分布电容的探究
开发研究高频变压器设计时的漏电感和分布电容的探究广东省东莞市大忠电子有限公司曹洪武摘要：电源、家电、通讯等使用的高频变压器,通常需要控制漏电感、分布电容等电性参数。
设计时，为了降低成本，选择常规材料是首选;为了有竞争力也会选用常规结构，这样可以省工时。
但随着技术的提升，终端产品要求的提高,对相应的零部件等的要求也提高了，因此元器件也随着终端产品的要求而提高。
高频变压器的技术也在提高，变压器的参数达到更好地配合终端产品，除了材料方便的选择，还有结构方面也可以调整,配合达到终端产品的要求。
本文对高频变压器设计时的漏电感和分布电容展开了研究,具有一定的参考借鉴价值。
关键词:变压器;漏电感;分布电容0 引言设计变压器时候，需要综合考虑材料、性能、结构和成本等要素，以充分满足其性能。
但变压器的漏电感与分布电容不容易同时满足,一般情况漏电感减小，那么分布电容就会上升，而分布电容减小,那么漏电感就会上升。
因此，在设计变压器时，针对不同的变压器，选择不同的材料,也要选择不同的结构，这样选择才能更好达到性能要求，更适合终端使用。
(1) 漏电感是变压器中一次绕线与二次绕线的耦合系 数。
数值较小时，构成变压器的绕线的一部分不会有变压作用，而是与Choke Coil有等效成分所产生的。
若一次绕线与二次绕线完全耦合（耦合系数k=l)为理想的变压器时，漏电感数值为零。
但一般变压器的耦合系数多为1以下，因为未完全耦合，所以绕线的一部分才会有电感的功能。
(2)分布电容是指由非电容形态形成的一种分布参数。
带电电缆、变压器对地都有一定的分布电容，而分布电容大小取决于电缆的几何尺寸、电缆的长度和绝缘材料等，它由2个存在压差而又相互绝缘的导体所构成。
1变压器中有漏电感和分布电容一般在变压器中存在不少于2个绕组，由定义可以看出变压器中存在着2个参数，就是漏电感和分布电容。
变压器初级与次级至少各1个绕组,有的变压器初级与次级超过2个绕组以上，因此变压器中就存在了漏电感和分布电容。
高频变压器分布电容研究综述
高频变压器分布电容研究综述变压器寄生参数、分布参数在高频下对变压器的影响成为制约高频、高磁导率、小体积变压器研究的重要因素，也是该领域研究的重点。
本文对近几年高频变压器分布电容的研究情况进行了总结，首先重点介绍了现有的高频变压器模型，并分析了高频变压器分布电容对电路的影响，最后总结了抑制分布电容的方法。
同时文章指出该领域今后的研究方向：磁导率与寄生参数以及EMI直接之间的关系。
标签：开关电源；高频变压器；分布电容；模型；抑制措施0 引言随着磁性材料以及开关电源技术的不断发展，变压器逐渐呈现出磁导率高、频率高以及体积小的特点[1～2]。
在变压器高频化、小型化的过程中，一些在低频情况下被忽略的问题越来越重要，如漏感、分布电容。
这些寄生参数在高频下的影响越来越显著，甚至可能严重影响开关电源的性能[3～4]。
应用普通的变压器模型无法描述和解释高频下的一些电路现象，研究变压器高频下的等值模型以及寄生参数对电路的影响机理，以寻求抑制寄生参数的影响，成为该领域广泛关注的重点。
近几年，很多学者对高频变压器的寄生参数、分布参数进行了大量的研究。
本文主要从含分布电容的高频变压器模型、分布电容对电路的影响及其抑制措施三个方面的研究情况进行了总结。
1 考虑分布电容的高频变压器模型目前，国内外研究人员在高频变压器建模方面做了大量的研究，提出各种不同的高频变压器的模型。
这些建模方法主要分为三种，第一种是采用数值分析法，该方法适合于变压器设计但.是需要大量的关于变压器几何尺寸、电磁特性信息；第二种方法，根据变压器的静电学的行为对分布电容建模，该方法是根据静电学的特性，将工作在线性状态下的变压器看做一个端口网络，然后根据端口网络特性来求解相关模型参数，因此该方法具有建模简单，容易理解的特点；第三种方法，通过应用集总等效电容来对变压器的分布电容的物理效应进行建模。
应用该方法建立的模型，其模型中参数的物理意义明确，比较适合从工程角度对变压器进行分析。
变压器分布电容对高频高压反激变换器的影响及其抑制措施
的一 些 特殊 现象 ， 必须 采用 同时考 虑 漏感 和分 布
电容 的变压 器模 型 ， 逼 近真 实 情况 。 来 文 献 ［ ］ 出 四种 仅 考 虑 分 布 电 容 时 的变 压 器 ６给 模型 ， 这些 模 型具有 不 同的精 度 ， 用 于开 关 电源 的 适 Ｅ 传 导 分析 ， 不 适 合 于 实 际 电路 分 析 。采 用 有 ＭＩ 并
绕 组 之 间的分 布 电容 。
Ｃｓ ｌ ２
２ 计 及 分 布 电 容 的 变 压 器 模 型
很多 文献 在讨 论变 压器 寄 生参 数对 反激 变换 器 整机 工作 的影 响时 ， 只对 漏感 进 行 了详 细 的讨论 ， 而 忽 略 了分 布 电容 的影 响 ， 在 开 关 频 率 相 对 较 低 情 这 况 下 尚可 接受 ， 随着 开 关 频 率 的 提高 及 输 入 输 出 但 电压 等级 的提高 ， 布 电容 对 整 机 工作 的影 响 程 度 分
数—— 分 布 电容 对 电路 工 作 的 影 响 进行 研 究 ， 讨 探
变压 器漏 感 与分布 电容 的有 效控 制 措施 及合 理 匹配 方案 ， 而 优化 整 机 性 能 。首 先 给 出计 及 漏 感 和 分 从
布 电容 的变压器 模 型 ， 而 给 出 了变 压 器 分 布 电 容 继 对 电路工 作 的影 响 ， 分析 了具体 的工作模 态 ， 从而 归
通过 实验验 证 了文 中分 析 的正确 性及 抑制 方 法的 实用 性 。 关键 词 ： 布 电容 ； 激 变换 器 ；高频 高压 ；斜坡 补偿 分 反
中 图分 类 号 ：Ｔ ４ Ｍ６ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１０ ．０６２０ ）４０ ６．４ ０３３７ （０ ６０ ． ７０ ０
变压器的漏感与分布电容影响分析
变压器的漏感与分布电容影响分析漏感与分布电容对输出波形的影响开关电源变压器一般可以等效成图2-43所示电路。
在图2-43中，Ls为漏感，也可称为分布电感，Cs为分布电容，为励磁电感，R为等效负载电阻。
其中分布电容Cs还应该包括次级线圈等效到初级线圈一侧的分布电容，即次级线圈的分布电容也可以等效到初级线圈回路中。
图2－43 开关电源变压器等效电路设次级线圈的分布电容为C2，等效到初级线圈后的分布电容为C1，则有下面关系式：上式中，Wc2为次级线圈分布电容C2存储的能量，Wc1为C2等效到初级线圈后的分布电容C1存储的能量；U1、U2分别为初、次级线圈的电压，U2 = nU1，n = N2/N1为变压比，N1 、N2分别为初、次级线圈的匝数。
由此可以求得C1为：C1 = n2C2 （2-121）（2-120）式不但可以用于对初、次级线圈分布电容等效电路的换算，同样可以用于对初、次级线圈电路中其它电容等效电路的换算。
所以，C2亦可以是次级线圈电路中的任意电容，C1为C2等效到初级线圈电路中的电容。
由此可以求得图2-43中，变压器的总分布电容Cs为：Cs = Cs1 + C1 = Cs1 +n2C2 （2-122）(2-122)式中，Cs为变压器的总分布电容，Cs1为变压器初级线圈的分布电容；C1为次级线圈电路中总电容C2（包括分布电容与电路中的电容）等效到初级线圈电路中的电容；n = N2/N1为变压比。
图2-43开关变压器的等效电路与一般变压器的等效电路，虽然看起来基本没有区别，但开关变压器的等效电路一般是不能用稳态电路进行分析的；即：图2-43中的等效负载电阻不是一个固定参数，它会随着开关电源的工作状态不断改变。
例如，在反激式开关电源中，当开关管导通时，开关变压器是没有功率输出的，即负载电阻R等于无限大；而对于正激式开关电源，当开关管导通时，开关变压器是有功率输出的，即负载电阻R既不等于无限大，也不等于0 。
小只推荐：变压器的绕制工艺之变压器分布电容
小只推荐：变压器的绕制工艺之变压器分布电容
宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来；此句是中国流传下来的一句古训，喻为如果想要取得成绩，获取成就，就要能吃苦，勤于锻炼，这样才能靠自己的努力赢得胜利。
各个行业皆是如此。
在电源网论坛里，就存在这样一些人，他们时常能DIY出被网友们称之为的经典设计，出于大家能够共同学习的目的，小编抓住了难得的机会，整理了这些经典帖，供分享学习。
本文来自心中有冰的精华帖。
--------小编语。
变压器绕组绕在磁芯骨架上，特别是饶组的层数较多时，不可避免的会产生分布电容，由于变压器工作在高频状态下，那幺这些分布电容对变压器的工作状态将产生非常大的影响，如引起波形产生振荡，EMC变差，变压器发热等。
所以，我们很有必要对变压器的分布电容研究一下，下面我们就对这个分布电容来展开讨论。
分布电容既然有危害，那幺我们就要设法减小这个分布电容的影响，首先我们来分析下分布电容的组成。
变压器的分布电容主要分为4个部分：绕组匝间电容、层间电容、绕组电容、杂散电容，下面我们来分别介绍。
首先：绕组匝间电容
我们知道电容的基本构成就是两块极板，当两块极板加上适当的电压时，极板之间就会产生电场，并储存电荷。
那幺，我们是否可以把变压器相邻两个绕组看成连个极板呢？答案是可以的，这个电容就是绕组匝间电容。
以变压器初级绕组为例，当直流母线电压加在绕组两端时，各绕组将平均。
多次级高压变压器的分布电容
多次级高压变压器的分布电容
引言
高压变压器的分布参数主要是漏感和分布电容，在高压变压器应用中单次级变压器的分布电容很大，严重影响了电路的工作性能。
为了减小分布电容，将单次级绕组分段绕制后再串联，后接整流和滤波电路。
如果分段后变比依旧很大，那幺在次级匝数依然很多的情况下，分布电容依然较大。
当分布电容不为所用时，只有想方设法减小它。
本文通过传统绕线和PCB迭绕两种工艺的比较，并采用谐振法测得谐振频率及通过计算得到分布电容，最后以实测波形说明分布电容对电路性能的影响。
1 分布电容产生机理
在高压变压器中，分布电容由匝间分布电容和层间分布电容构成。
任何。
高频变压器分布电容的测量
高频变压器分布电容的测量
张朋朋;高国强;向欣;刘庆想
【期刊名称】《电源技术应用》
【年(卷),期】2009(33)2
【摘要】根据串并联谐振式电容器充电电源中谐振电流正负周期的变化特点，提出一种测量分布电容的方法。
该方法仅需观察充电过程中谐振电流的波形，通过比较各个时间段谐振电流的正负周期值，确定充电电流负谐振周期的最小值，根据该值即可计算出高频变压器中的分布电容值。
最后通过仿真验证了这种测量分布电容方法的准确性。
【总页数】3页(P27-29)
【作者】张朋朋;高国强;向欣;刘庆想
【作者单位】西南交通大学物理科学与技术学院成都610031;西南交通大学电气工程学院成都610031
【正文语种】中文
【中图分类】TM433
【相关文献】
1.高频变压器分布电容研究综述 [J], 杨建华;莫再峰;王成;
2.高频变压器分布电容研究综述 [J], 杨建华;莫再峰;王成
3.高频变压器设计时的漏电感和分布电容的探究 [J], 曹洪武
4.分布电容对高频变压器输出波形的影响分析及其处理 [J], 叶栋;戴瑜兴;贡恩忠;廖鹏
5.分布电容对高频变压器输出波形的影响分析及其处理 [J], 叶栋;戴瑜兴;贡恩忠;廖鹏;
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高频高压变压器分布电容的分析与处理解析
高频高压变压器分布电容的分析与处理摘要：本文在分析高频变压器分布参数机理的基础上，以高压直流LCC谐振变换器为实例，阐述了高频高压变压器分布电容对电路带来的不利影响，提出了一种补偿的方法，进行了仿真和实验，提出了高频高压变压器分布电容的测试方法，推导了补偿电感的计算公式，综合使用了两种针对分布电容的处理方法。
实验结果表明该方法的正确性。
关键词：分布电容高频变压器 LCC谐振Analysis and Disposal of Distributed Capacitance in High-Frequencyand High-Voltage TransformerJin Shun1 ， Zheng Guang1 ，Shi Ming2（Xi’an University of Technology, Xi’an 710048, China; Xi’anTelecom, Xi’an 710003,China）Abstract: On the base of analyzing of mechanism of distributed parameters in high frequency transformer, and with a instance of LCC resonant converter , the disadvantage of distributed capacitance in high-frequency and high-voltage transformer is described .A compensation method ,waveforms of both simulation and experiment, and a method of measuring distributed capacitance are given .Formula for calculation compensation inductance is derived .Two methods are used in solving the trouble . Experimental results are presented to verify the theory.Key words: Distributed Capacitance HighFrequency Transformer LCC Resonant1 前言随着(a)(b)图1 (a)变压器磁路中的绕组（b）图1a的等效电路对待该电容的处理主要有两种方法，一是利用，二是补偿。
高频变压器绕组绕制方式与分布电容大小分析与计算
⾼频变压器绕组绕制⽅式与分布电容⼤⼩分析与计算 随着开关变换器⾼频化，变压器分布电容对电流波形影响越来越明显，由于电容电压不能突变，模态转换时，电容等效为电压源释放电能产⽣尖峰电流。
以下是变压器绕组层间常见的四种绕制⽅法。
下⾯以实际的模型，推导计算C型与Z型绕法分布电容的⼤⼩。
规定沿绕组⾼度⽅向由底端向顶端为ｙ⽅向，初级侧绕组底端电位差为Ｕa，顶端电位差为Ｕb，单层绕组的长度为h，两绕组之间的距离为m。
假设绕组均匀分布，则沿着绕组⾼度⽅向的电位线性变化。
若每⼀层绕组两端压差为Ｕ,则C型绕法任意⾼度ｙ的电位差为： 根据电场能量的密度的定义： 可得，电场能量为： 其中：MLT为绕组平均周长 电场能量等效为: 解得： 同理：根据Z型绕法U(y)=U,为⼀个常数，可以得到等效的原边电容为： 以下是变压器绕组间常见的绕制⽅法： 初级侧绕组与次级侧绕组层间电容的分析不涉及绕组连接处绕制⽅式的问题，因此可以以平⾏板电容器为模型进⾏类⽐[2]。
式中：d：绝缘层厚度 S：两极板正对有效⾯积 h：绕组⾼度 下图左边为⼀般绕制⽅法的，右图为三明治⽅法绕制。
由于三明治绕制⽅法，Ns绕组两边都与Np绕组接触，所以，平⾏板电容正对⾯⾯积S较⼤。
但由于电压分布的原因，分布带内容不是严格的两倍关系。
故三明治绕制绕组间分布电容⼤于⼀般绕制⽅法。
下图为不同绕组布局，分布电容实验数据[1]。
验证了上⽂理论分析。
结论： 1、因为C型层间电压差数学关系，C型绕制分布电容⽐Z型绕制⼤。
2、将线圈匝数分为相等的n等分，相邻匝间的电压差为原来的1/n。
3、累进式绕法减⼩绕组分布电容的效果最佳参考⽂献： [1] 赵志英等.⾼频变压器分布电容的影响因素分析[J].中国电机⼯程学报，2008，28(9)：55-60 [2] 杨欢等.⾼频变压器分布电容的影响因素分析[J].⼭西⼤学学报，2019，42(3):576-583。
如何得到变压器的分布参数
我们知道，实际的变压器不是理想元件。
初级和次级之间存在漏感、初级与次级分别存在分布电容、初级与次级之间也有分布电容。
这些分布参数，在大多数情况下，对电路的影响是不利的，会在开关管或二极管上产生电压尖峰或电流尖峰。
而在有的变换器中，我们可以利用分布参数，来实现某种功能。
例如LLC变换器、移相全桥等。
那么，不管是要利用还是要抑制分布参数造成的影响，我们首先就必须准确知道这些分布参数的数值，有了分布参数，我们才可能把变压器的模型建立起来。
对于一个已经做好了的变压器，我们如何测量它的各项分布参数呢？这是一个非理想变压器的等效模型：在图中，Cp是初级绕组的分布电容、L lkp是初级漏感、L m是励磁电感、T是一个理想变压器、L lks是次级漏感，Cs是次级绕组分布电容。
图中没有标识初、次级间的分布电容。
假如我们把次级的分布参数，按照匝比关系进行换算，折算到理想变压器T的初级去。
然后把理想变压器删掉。
左图可以等效为右图这样：那么接下来，我们应该怎么样测量这些参数呢？欢迎朋友们各抒己见，不吝赐教！能不能通过谐振频率跟已知的电感量换算？这样可以大致计算总的寄生电容，但其中包含了元件如mos等的结电容。
先来说说测漏感。
我们测到的漏感到底是什么？测漏感的方法通常是，短路次级，测量初级的电感。
那么从上面的图中，我们可以知道，我们测到的漏感是：L lkp+L m||L lks，||表示并联。
由于对大多数变压器而言，L m的数值远大于L lks，所以L m||L lks基本就是L lks。
所以我们测到的漏感是L lkp+L lks。
但是对于L m数值比较小的情况呢？这样是不是存在比较大的误差？甚至，对于LLC这种利用初级漏感进行谐振的变换器，初级漏感和次级漏感对电路工作原理的影响是不一样的。
还能这么进行漏感的合并与计算吗？而我们测量变压器的初级电感时，测到的又是什么呢？测量初级电感，就是次级开路，测量初级侧的电感。
从图中可以看出，如果不考虑分布电容，我们测量到的初级电感，其实是初级漏感与励磁电感之和。
高压线路分布电容措施
高压线路分布电容措施
高压线路分布电容措施
一、总体原则
1、为了提高系统电网效率，减少系统功耗损失，提高系统频率，在系统分布式电容线路上宜规划和选择适当的调压措施、节能协调控制设备及电容器的组合进行调压，以达到减少系统损耗，提高系统频率的目的。
2、选用电容器时，应根据不同的线路电压等级，选用不同电容器容量的电容器，电容器的连接模式应根据本线路需要进行选择，容量的大小应根据系统画参数进行算法进行确定，容量选择应根据系统结构方案进行确定。
二、规划措施
1、按既有线路导线组合进行配置
采用装置进行控制，按既有线路导线组合进行配置，根据负荷变化情况，实现精确的调压控制。
2、并联多个电容器
将多个电容器组成并联电路，使电容器组内充放电均衡，减少每台电容器的充放电频率，节省维护成本。
3、采用智能电容器控制装置
根据系统技术要求，采用智能型电容器控制装置，根据变压器的一次侧负荷变化，对电容器进行预测，并把电容器的变化当作调压控制的基础参数。
4、采用电力放大器控制电容器
采用电力放大器控制电容器，在不同电压等级的变电站，可以采用多个电容器进行控制，实现精确的调压控制。
5、利用电容装置改善线路电气性能
为改善高压线路的电气性能，可以采用大容量的电容器、减少系统的有功损耗，提高线路的稳定性。
精讲变压器的“寄生参数”——漏感与分布电容
精讲变压器的“寄生参数”——漏感与分布电容
本文主要为大家讲解一下变压器中的两个寄生参数，漏感与分布电容。
从定义到产生的原因，以及危害等多方面进行讲解。
大家好好学习吧！下面
先来介绍一下漏感的相关知识。
漏感的定义
漏感是电机初次级在耦合的过程中漏掉的那一部份磁通
变压器的漏感应该是线圈所产生的磁力线不能都通过次级线圈,因此产生漏
磁的电感称为漏感。
漏感产生的原因
漏感的产生是由于某些初级（次级）磁通没有通过磁芯耦合到次级（初级），而是通过空气闭合返回到初级（次级）。
导线的电导率大约为空气电导率的109倍，而变压器用的铁氧体磁芯材料
的磁导率大约只有空气磁导率的104倍。
因此磁通在通过铁氧体磁芯构成的
磁路时，就会有一部分漏入空气，在空气中形成闭合磁路，从而产生漏磁。
而且随着工作频率的提高，所使用的铁氧体磁芯材料的磁导率会降低。
因此
在高频下，这种现象更为明显。
漏感的危害 
漏感是开关变压器的一项重要指标，对开关电源性能指标的影响很大，漏
感的存在，当开关器件截止瞬间会产生反电动势，容易把开关器件过压击穿；漏感还可以与电路中的分布电容以及变压器线圈的分布电容组成振荡回路，
使电路产生振荡并向外辐射电磁能量，造成电磁干扰。
影响漏感的因素 
对于固定的已经制作好的变压器，漏感与以下几个因素有关：。
医学影像设备学习题库1(经典)
医学影像设备学习题库1（经典）1、一台普通X线机通常由哪些主要部分构成?核心部件是什么?普通X线机主要由控制台、高压发生器、机头、诊视床和各种机械装置组成。
机头内安置了X线管。
小型X线机的高压发生器和机头是集合在一起的，以图轻巧，称为组合机头。
因为X线机是一种将电能转化为X线的设备，而这种转化是通过X线管来实现的，所以，X线管便成了一部X线机的核心部件。
每一种X线管由于材料和结构均已确定，因而极间绝缘：强度和阳极热容量均受到一定限制。
工作时管电压，管电流和施加管电压的时间三者任何一种搭配均不超过X线管的耐受程度，否则即有顿时损坏X 线管的危险。
X线机中的高压部分，控制部分、灯丝加热部分、过载保护部分、限时部分等各种电路都是为了保证X线管工作正常而设置的。
可见，X线管在X线机中是居于核心地位的，在工作中应予以重点爱护。
2、x线管由哪些主要部分构成？各有什么主要作用？一只普通x线管通常由阴极、阳极和密封电极的玻璃壁构成。
阴极是由钨丝绕成的也称灯丝，使用时灯丝通电加热，通过热致发射提供自由电子；另外，为使电子形成理想的电子束，灯丝周围常加一金属集射罩并使之与灯丝一端接通而和灯丝处于同电位。
阳极是由钨制成的光洁平面，素称阳极靶面，靶面的功用是将高速电子的动能转化为X线。
为了使X线有效地辐射出来以及形成尽可能小的有效焦点面，靶面都倾斜一定角度。
靶面产生X线的同时还产生大量的热，为使热量及时散尽便将钨靶嵌在传热良好的铜休上。
另外，为了防止电子反跳和X线的散射，常见的X线管中靶面周围还安置了一个铜制防护帽。
密封完好的玻璃壁能够维持X线管内部的高度真空以便减少电子运动的阻力，保证单向导电性以及防止灯丝和靶面的氧化。
3、X线管产生X线的必要条件是什么?欲使X线管产生X线，第一必须把灯丝加热到发射足够的自由电子数的程度，第二必须在阴极和阳极间加上阴极为负阳极为正的一定数量的电压，使阴极和阳极间形成加速电子的电场，电子在电场中获得能量后撞击钨靶，在钨原子内将其部分能量转化为X线。
高频变压器分布参数分析
频 变 压 器数 学模 型及 各 类 分 布 电 容 的 理论 计 算 方 法 。并 分析 了不 同绕 制 方 法和 空 间布 局 对 高 频 变 压 器 分 布 电容 的
影响 ． 最 后 通 过 实验 验 证 了理 论 分 析 的 正 确 性 。
关键词 ： 单 端 反 激 电源 ； 高频 变压 器 ； 绕 组 分 布 电容 ： 绕组 间分 布 电 容 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｍ４ ３ ３ 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ： ２ ０ ９ ５ — ２ ８ ０ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ — ０ ０ ８ ９ — ０ ６
析， 给 出 了绕 组 分 布 电容 和绕 组 问 分 布 电容 的计 算 方法 ， 并 对 高 频 变压 器 不 同绕 法 及 绕组 布 局对 分 布
电容 的影 响进 行 了研究 ， 最 后进 行 了实 验验 证 。
收稿 Ｅ ｔ 期： ２ ０ １ ３ — ０ ８ — ２ ７
作者简介 ： 李豹（ １ ９ ８ ７ 一） ， 男， 硕士 ， 研究方 向为 电机及其控制 。 张 ￣（ １ ９ ７ ９ 一） ， 男， 博 士研究 生 ， 研 究方 向为 电机及 其控
引 言
１ 高频变压器模型
单端 反 激 电源具 有 结 构简 单 、调压 范 围宽 、 输 入 输 出隔离 、 易 于实 现 多路 输 出等优 点 ． 特别 适 合 作 为 电动 汽 车用 电机 控制 器 的辅 助 电源 。高频 变压 器 作 为 单端 反 激 电源 的核 心部 件 ， 直 接 影 响着 系统 的整 机 性 能 。 目前单 端 反 激 电源 呈 现 出小 型 化 、 高 频率 、 高 功 率 密 度 的 发 展趋 势 ． 这 对 高 频 变 压 器 设 计 中分 布参 数 的影 响尤 为 突 出嗍 。分 布 参 数 主要 指 漏 感 和分 布 电容 ［ ９ ］ 。 高频 变 压 器 开关 管关 断 过 程 中
高频变压器分布电容的影响因素分析
高频变压器分布电容的影响因素分析一、本文概述随着电力电子技术的不断发展，高频变压器在电力系统中扮演着越来越重要的角色。
然而，高频变压器在运行时，其分布电容会对电路性能产生显著影响，从而影响整个系统的稳定性和效率。
因此，对高频变压器分布电容的影响因素的分析显得尤为重要。
本文旨在探讨高频变压器分布电容的主要影响因素，包括材料特性、结构设计和制造工艺等方面，以期为提高高频变压器性能提供理论支持和实践指导。
本文首先介绍了高频变压器分布电容的基本概念及其在系统中的作用，为后续的分析奠定了基础。
接着，从材料特性角度出发，详细分析了绝缘材料、导电材料等对分布电容的影响。
然后，结合结构设计，探讨了绕组排列、绝缘结构等因素对分布电容的影响机制。
本文还深入研究了制造工艺对分布电容的影响，包括绕组制作、绝缘处理等工艺环节。
通过对高频变压器分布电容影响因素的全面分析，本文旨在为高频变压器的优化设计和制造提供理论支持，从而提高电力系统的稳定性和效率。
本文也为相关领域的研究人员和技术人员提供了有价值的参考和借鉴。
二、高频变压器分布电容的基本理论在高频变压器的设计与运行中，分布电容是一个关键参数，它直接影响着变压器的性能和工作效率。
理解高频变压器分布电容的基本理论，对于优化变压器设计、提高运行稳定性、降低能量损耗等方面都具有重要意义。
分布电容是指在高频变压器中，由于绕组之间、绕组与铁芯之间、绕组与地之间等存在的电场效应而产生的电容。
这些电容的存在会导致变压器在高频工作时产生漏电电流、降低变压器的效率，甚至可能引发谐振等问题。
高频变压器分布电容的大小受多种因素影响。
绕组的几何形状和尺寸是影响分布电容的关键因素。
绕组的长度、宽度、厚度以及绕组之间的间距等都会直接影响电容的大小。
绕组的绝缘材料和绝缘结构也会对分布电容产生影响。
绝缘材料的介电常数、厚度、均匀性等因素都会影响电容的大小和稳定性。
变压器的工作环境温度、工作频率以及磁通密度等因素也会对分布电容产生影响。
分布电容对高频高压变压器性能的影响及其控制措施
关 键 词 ：高 频 高 压 变 压 器 ； 间分 布 电容 ； 间 分 布 电容 ； 组 结 构 ； 缘 水 平 ； 感 匝 层 绕 绝 漏
中 图分 类 号 ： ＴＭ８ ２ＴＭ４ ２ ３； ０
文献标识码 ： Ａ
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高频变压器分布电容影响因素研究
高频变压器分布电容影响因素研究发表时间：2017-12-25T10:36:10.893Z 来源：《电力设备》2017年第24期作者：张少磊淮永亮苏晓敏[导读] 摘要：高频高压变压器的微小分布电容对变压器的性能和带有变压器的高频高压电源的性能有着重要影响,分布电容会加大变压器的损耗,降低了变换器的功率因数和效率。
（陕西长岭迈腾电子有限公司陕西宝鸡 721001）摘要：高频高压变压器的微小分布电容对变压器的性能和带有变压器的高频高压电源的性能有着重要影响,分布电容会加大变压器的损耗,降低了变换器的功率因数和效率。
文中分析了高频高压变压器匝间电容和层间电容的大小对高频高压变压器的电压分布和可靠性的影响,指出减小层间分布电容和降低单层电压对变压器的可靠运行的重要意义。
通过对不同绕组结构型式下的层间分布电容大小的分析和比较,指出采用“Z”型绕法和“∠”型绕法能够进一步减小高频高压变压器的层间分布电容,同时降低了变压器的绝缘要求,大幅改善高频高压变压器的电压分布,提高了变压器的绝缘耐压水平和可靠性。
关键词：高频变压器；分布电容；影响因素 1高频高压变压器分布电容的存在在同容量的高频变压器和工频变压器中,由于高频变压器的匝数远小于工频变压器,其分布电容比工频变压器分布电容要大得多;由于高频变压器工作频率较工频变压器高出许多倍,因此高频变压器由分布电容形成的容纳将远远小于工频变压器的容纳,这对高频高压电源的特性和运行十分不利。
因此,高频变压器的分布电容是不能被忽略的。
故高频工作时变压器等效模型就不能采用工频时等效模型(其模型忽略了分布电容)。
对于高频升压变压器为减小变压器体积,减少漏抗,往往采用高导磁率铁磁材料,因此,变压器原边匝数相对较少,且通常为单层,原边匝间距离较大,故原边分布电容往往可以忽略。
同时,为消除变压器原边和副边电容耦合而产生电磁干扰,高频高压变压器还设有屏蔽绕组,由于屏蔽层的存在,大大减小了原副边耦合电容,其影响可以忽略。
变压器的分布电容
变压器绕制工艺之变压器分布电容变压器绕组绕在磁芯骨架上，特别是饶组的层数较多时，不可避免的会产生分布电容，由于变压器工作在高频状态下，那么这些分布电容对变压器的工作状态将产生非常大的影响，如引起波形产生振荡，EMC变差，变压器发热等。
所以，我们很有必要对变压器的分布电容狠狠的研究一把，下面我们就对这个分布电容来展开讨论。
分布电容既然有危害，那么我们就要设法减小这个分布电容的影响，首先我们来分析下分布电容的组成。
变压器的分布电容主要分为4个部分：绕组匝间电容，层间电容，绕组电容，杂散电容，下面我们来分别介绍。
首先讲讲绕组匝间电容我们知道电容的基本构成就是两块极板，当两块极板加上适当的电压时，极板之间就会产生电场，并储存电荷。
那么，我们是否可以把变压器相邻两个绕组看成连个极板呢答案是可以的，这个电容就是绕组匝间电容。
以变压器初级绕组为例，当直流母线电压加在绕组两端时，各绕组将平均分配电压，每匝电压为 Vbus/N，也就是说每匝之间的电压差也是Vbus/N。
当初级MOS管开关时，此电压差将对这个匝间电容反复的充放电，特别是大功率电源，由于初级匝数少，每匝分配的电压高，那么这个影响就更严重。
但总的来说，匝间电容的影响相对于其他的分布电容来说，几乎可以忽略。
要减小这个电容的影响，我们可以从电容的定义式中找到答案：C=εS/4πkd其中 C:绕组匝间电容量ε：介电常数，由两极板之间介质决定S：极板正对面积k：静电力常量d：极板间的距离从上式我们可以看出，可以选用介电常数较低的漆包线来减小匝间电容，也可以增大绕组的距离来减小匝间电容，如采用三重绝缘线。
接下来我们来看看看绕组的层间电容，这里的层间电容指的是每个单独绕组各层之间的电容。
我们知道，在计算变压器时，一般会出现单个绕组需要绕2层或2层以上，那么此时的每2层之间都会形成一个电场，即会产生一个等效电容效应，我们把这个电容称为层间电容。
如下图：电容C就是层间电容层间电容是变压器的分布电容中对电路影响最重要的因素，因为这个电容会跟漏感在MOSFET开通于关闭的时候，产生振荡，从而加大MOSFET与次级Diode的电压应力，使EMC 变差。
高频变压器分布电容的影响因素分析
摘要：反激变换器的高频运行表明功率变压器寄生参数对变换器的性能影响很大。
变压器的寄生参数主要是漏感和分布电容，而设计过程中往往很少考虑分布电容。
该文给出了适用于工程分析的变压器高频简化模型，分析高频高压场合变压器寄生参数对反激变换器的影响。
继而给出寄生参数的确定方法，并基于此分析，提出控制寄生参数的工程方法，研究不同的绕组绕制方法和绕组位置布局对分布电容大小的影响，并通过实验验证了文中分析的正确性及抑制方法的实用性。
关键词：电力电子；分布电容；反激变换器；变压器；高频高压0 引言单端反激变换器具有拓扑结构简单，输入输出隔离，升降压范围宽，易于实现多路输出等优点，在中小功率场合具有一定优势，特别适合作为电子设备机内辅助电源的拓扑结构。
变压器作为反激变换器中的关键部件，对变换器的整机性能有着很大影响。
随着变换器小型化的发展趋势，需要进一步提高变换器的开关频率以减小变压器等磁性元件的体积、重量[1-3]。
但高频化的同时，变压器的寄生参数对变换器工作的影响却不容忽视[4-12]。
变压器的寄生参数主要是漏感和分布电容。
以往，设计者在设计反激变压器时，往往只对变压器的漏感加以重视。
然而，在高压小功率场合，变压器分布电容对反激变换器的运行特性及整机效率会有很大影响，不可忽视[8-13]。
对设计者而言，正确的理解这些寄生参数对反激变换器的影响，同时掌握合理控制寄生参数的方法，对设计出性能良好的变压器，进而保证反激变换器高性能的实现颇为重要。
为此，文中首先给出变压器寄生参数对反激变换器的影响分析，同时给出这些寄生参数的确定方法，并对变压器的不同绕法以及绕组布局对分布电容的影响进行了研究，对绕组分布电容及绕组间分布电容产生的影响作了分析，最后进行了实验验证。
1 变压器寄生参数对反激变换器的影响如图1，给出考虑寄生参数后的高压输入低压输出RCD 箝位反激变换器拓扑。
其中，Ll、Lm 分别表示原边漏感和磁化电感，C11 为原边绕组分布电容，C13、C24 表示原边与副边绕组不同接线端之间的分布电容。
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多次级高压变压器的分布电容
摘要：分布电容是多次级高压变压器固有的寄生参数，它直接影响电路的工作性能。
本文从分布电容的产生机理出发，通过传统绕制和pcb迭绕两种工艺的比较，最后以实测波形来说明了分布电
容对电路性能的影响。
关键词：分布电容；多次级高压变压器；传统绕制； pcb迭绕
中图分类号：tm433 文献标识码：a
文章编号：2095-1302(2012)02-0036-03
distributed capacitance of multi-level high-voltage
transformer
xie fei-yan, zhang ling-di
(state key laboratory of electronic thin films and integrated devices, university of electronic science and technology of china, chengdu 610054, china)
abstract： the distributed capacitance is inherent in the multi-level high-voltage transformer parasitic parameters, which directly affects the circuit performance. according to the generation mechanism of distributed capacitance, through comparing the traditional method of winding and the technology of pcb diego around, the measured waveform is used to illustrate the influence of distributed capacitance
on circuit performance.
keywords： distributed capacitance; multi-level
high-voltage transformer; traditional winding; pcb diego around
0 引言
高压变压器的分布参数主要是漏感和分布电容1］
压变压器应用中单次级变压器的分布电容很大，严重影响了电路的工作性能。
为了减小分布电容，将单次级绕组分段绕制后再串联，后接整流和滤波电路。
如果分段后变比依旧很大，那么在次级匝数依然很多的情况下，分布电容依然
2］
本文通过传统绕线和pcb迭绕两种工艺的比较，并采用谐振法测得谐振频率及通过计算得到分布电容，最后以实测波形说明分布电容
对电路性能的影响。
1 分布电容产生机理
在高压变压器中，分布电容由匝间分布电容和层间分布电容构成。
任何两匝线圈间都存在分布电容。
将“平板电容器的电容量与极板面积成正比，与极板间距成反比3］
匝线圈时单位长度分布电容表达式为：
其中，cε
电常数；s d
εs，d。
2 传统绕制线包和pcb线圈的比较
为方便比较，两种工艺绕制的变压器均采用如下相同参数：
工作模式：全桥拓扑；工作频率：150 khz；输入电压/电流：50 v/3 a；初级匝数np：4匝；8个输出次级匝数ns1~ns8：68匝，68匝，68匝，68匝，62匝，62匝，62匝，62匝；次级线径/线宽：0.2 mm；磁芯：pq40；绝缘等级：初级和次级及次级和磁芯间耐压大于8 kv dc；绝缘处理：均采用0.05 mm厚的聚酯薄膜胶纸。
2.1 线包绕制工艺
高压变压器的线包绕制工艺如下：
(1) 采用直径为16 mm的圆柱型绕线骨架，所有绕线距骨架的上下都应有4 mm以上留边距离；
(2) 初级采用宽6 mm×厚0.05 mm的铜箔，次级均采用线径为0.2 mm的漆包线，绕完初级后依次绕次级，所有次级均一层内绕完；(3) 初级/磁芯中柱间绝缘要求的聚酯薄膜为24 mm0.05 mm ×2层，初/次级组间、次级组间及ns8次级与外磁芯绝缘要求的聚
酯薄膜为24 mm×0.05 mm6层；
(4) 所有次级要一层绕完，初次级出线端头应伸出50 mm左右；
(5) 初级出线和次级出线分别绕中柱两边，ns1~ns4出线和
ns5~ns8出线分别位于磁芯一边中的上下部位。
图1所示为传统方法绕制的线包实物图。
2.2 pcb线圈绘制
线宽采用0.2 mm，线间距为0.3 mm；由于pq40磁芯窗口宽度为11 mm，在预留足够绝缘空间的情况下pcb每层最多布置17匝线圈，这样每个次级绕组均需4层。
如果全部初次级印制在同一块pcb板中，就有(4层×8+2层)34层，这样不仅成本太高，而且体现不出多层pcb板“薄”的优势，所以，pcb板采用单层双面聚四氟乙烯板，厚0.5 mm，且双面迭绕线圈，每组次级线圈均需两块pcb板。
采用dxp2004软件绘制的pcb线圈图如图2所示。
限于篇幅，图2
中只示出ns1中一块pcb板的正背面。
2.3 分布电容大小的确定
从变压器初级视入，分布电容和初级电感构成了并联谐振回路，所以可以通过网络分析仪测得此谐振回路的谐振频率，然后通过下式计算确定分布电容的大小4］
其中，f l c
容。
表1所列为上述变压器的静态参数测试结果。
由表1数据可知，pcb线圈变压器在分布参数上均优于线包绕制变压器。
这归因于pcb
线圈易于控制线间距和层间距。
3 次级加满载时初级电压波形及分析
测试电路采用移相全桥拓扑结构，控制芯片采用ucc3895，开关管是irfp460，芯片输出开关管驱动频率为146.8 khz。
输入电压为50 v，输出满载功率为160 w。
图3所示为8次级高压变压器实物图。
通过图4和图5所示的两个波形图对比可知，分布参数已经对电路的性能产生了影响。
初级漏感越大，尖峰电压幅度越大；分布电容越大，初级波形的完整性越差。
这是因为分布电容与电路中的寄生参数(如漏感和开关管寄生电容等)产生了衰减振荡；同时开关管损耗增加，使得变换回路的效率难以提高。
在让输入电压从0 v缓慢抬升到50 v调试的过程中，线包绕制变压器会发出“吱吱”的噪声，换上pcb线圈变压器后此现象解除。
4 结语
本文通过两种不同工艺所绕制的变压器说明了分布电容对电路性
能产生的影响，同时，pcb线圈迭绕方式也有效地减少了分布电容，并提高了电路的工作性能，达到了优化设计的目的。
参考文献
［1］邵学飞,李威强.浅析高频变压器分布参数的变化趋势［j］.电力电子技术,1995,29(1):44-46.
［2］曾光,金舜,史明.高频高压变压器分布电容的分析与处理［j］.电力电子技术,2002,36(6):54-57.
［3］邵学飞,李威强.浅析高频变压器分布参数的变化趋势［j］.电力电子技术，1995,29(1):44-46.
［4］冉汉政,钱祖东.多次级高压变压器的简化等效模型［c］.2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集,2008.
［5］向欣,张政权,张朋朋,等.谐振法消除高频变压器分布电容影
响的研究\.现代电子技术,2009,32(7):67-69.
作者简介：
谢飞燕男，1984年出生，广西人，在读硕士研究生。
主要从事开关电源领域研究。