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EMC指標(biāo)的影響非常大,,因此也需要對濾波電感線圈的分布電容構(gòu)成以及原理有充分的理解。從原理上來說,,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,對分布電容的分析與計算方法,,對濾波電感線圈同樣有效,。
開關(guān)變壓器初、次級線圈的分布電容,,對開關(guān)電源性能指標(biāo)的影響也很重要,,它會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候,,振蕩回路就會釋放能量,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EMC指標(biāo)的影響非常大,因此在這里也需要對濾波電感線圈的分布電容構(gòu)成以及原理有充分的理解,。從原理上來說,,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,,對變壓器線圈分布電容的分析與計算方法,,對濾波電感線圈同樣有效。
開關(guān)變壓器初,、次級線圈的分布電容與結(jié)構(gòu)有關(guān),因此,,要精確計算不同結(jié)構(gòu)的開關(guān)變壓器初,、次級線圈的分布電容難度比較大。下面我們先以最簡單的雙層線圈結(jié)構(gòu)的開關(guān)變壓器為例,,計算它們的初級或次級線圈的分布電容,。
圖2-41是分析計算開關(guān)變壓器線圈之間分布電容的原理圖。
設(shè)圓柱形兩層線圈之間的距離為d,,高度為h,,平均周長為g 。假定兩層線圈之間沿高度的電位差為線性變化,,即:
設(shè)兩個線圈相對應(yīng)的兩表層間的電場近似均勻分布,,即近似平板電容器的電場,那么,,根據(jù)(2-112)式就可以求得該電場貯存的能量為:
由此可以求得變壓器初級或次級兩層線圈之間分布電容的表達(dá)式:
對于圖2-42-b,,可求得變壓器初級或次級兩層線圈之間的分布電容為:
由此可知,變壓器初級或次級兩層線圈之間的分布電容,,除了與變壓器線圈的高度,、周長、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)式改寫成一個靜態(tài)電容與一個動態(tài)系數(shù)相乘的形式,,即:
當(dāng)變壓器的線圈為多層時,,我們只需反復(fù)利用(2-117)式來對相鄰兩層之間的分布電容獨(dú)立進(jìn)行計算,然后把結(jié)果相加即可,。如果一定要寫出計算多層線圈分布電容的表達(dá)式,,則變壓器多層線圈的分布電容可表示為:
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理解,。普通電容互相串聯(lián)時,,總電容的容量,總是小于其中任意一個電容的容量,;而變壓器線圈的層間分布電容看起來是屬于串聯(lián),,但其結(jié)果是越串連越大。這是為什么呢,?這是因為變壓器線圈層間分布電容的電壓主要不是靠串聯(lián)回路來充電的,,而是靠線圈之間互相感應(yīng)產(chǎn)生的。
不但如此,,變壓器次級線圈的分布電容同樣也要感應(yīng)到初級線圈來,。大多數(shù)場合,在考慮變壓器線圈總的分布電容的時候,,一般都需要把初,、次級線圈的分布電容一起來考慮。例如,,電視機(jī)的高壓包,,其次級線圈繞組的分布電容一般都很大,折算到初級線圈后,,初級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)好幾萬微微法,。
直接對變壓器線圈的總分布電容進(jìn)行測試是有些困難的,但可以測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,;然后把測量結(jié)果乘以一個動態(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線圈對初級線圈的影響,對于一個功率大約為100瓦的開關(guān)變壓器,,其初級線圈的分布電容大約在100~2000微微法之間,;如果把次級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,。