开关电源变压器的分布电容(二)
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 。
开关电源之高频变压器设计
开关电源之高频变压器设计发表时间：2019-06-18T17:24:32.980Z 来源：《科技研究》2019年4期作者：张升[导读] 本文主要介绍高频变压器具体参数的确定、及其在设计过程应当注意的问题及并提出相应的解决办法。
（中山市木林森光电有限公司 528415）摘要：开关电源设计中的难点之一就是高频变压器的设计，由于高频变压器是开关电源中进行能量储存和能量传输的重要部件，其合理性与参数计算的正确性将直接影响到开关电源的整体性能。
而衡量高频变压器的好坏，除了要考虑一般变压器中涉及的效率、运行特性等方面，还要考虑到其交直流损耗、漏感、线圈本身分布参数等诸多方面影响。
本文主要介绍高频变压器具体参数的确定、及其在设计过程应当注意的问题及并提出相应的解决办法。
关键词：开关电源；高频变压器；设计要点1 开关电源之高频变压器的主要构成及分类从广义上来说，凡以半导体功率的开关器件为开关管，经对开关管进行高频开通以及关断控制，会将电能形态转化为其他电能形态装置，这就是所谓的开关转换器。
用开关转换器作为主要的组成部件，以闭环自动控制来稳定它的输出电压，并且在电路中增加保护环节电源，此为开关电源。
若用高频DC/DC 转换器作为开关电源工作时的开关转换器则就成为高频开关电源。
高频开关电源基本的路线是由开关型的功率变换器，整流滤波电路，交流直线转换电路以及控制电路组成。
高频开关电源变压器分类方式：(1)按照驱动方式的不同可以分为他激式和自激式；(2)按照电路的拓扑结构可以分为隔离式和非隔离式；前者包括正激式，反激式与半桥式，全桥式，推挽式；后者包括降压型与升压型等；(3)按照输出输入间是否有着电器隔离，可将其分为隔离式与非隔离式；(4)按照DC 转换器/DC 开关条件，可将其分为硬开关以及软开关。
2 开关电源之高频变压器的设计要点2.1 整体设计对于实用的可调开关电源，需能控制输出电压在合适的范围内调节，并且保证电流不超过所设计的最大值。
【三圈两地】开关电源PCB布板要领
三圈两地，开关电源PCB布板要领Ref /thread-174480-1-1.html【作者nc965】有人说关电源的布板反正很麻烦，我同意，因为它是开关电源，不是其他题目是讲“要领”，因此不讲细节，也不是教材，与教材或者他人的理解相左、我也不做过多解释有人说否！细节很重要，决定成败，我说，要领最重要，基本的东西最重要，关键的地方没整对，大方向都错了，谈何细节？因此只捡最重要的讲，其余的自己去琢磨了。
要领就6个字：布局，地线，间距。
其实前4各字基本上是一层意思，后两个字是另外一层意思，这些是要领，其余的都是细节了。
优化图示第一的好与不好，是电容及电感的位置不一样，“C-L-C”π型滤波器不好好（大电流开窗）第二背面的好与不好，就是回路有分割与没分割的区别！不好好（电感后电容开口）第一张图的π型滤波器的电容在电感之后，第二张图的电容管脚铜皮开缺口（保证电流尽量通过电感上方的电容？）。
滤波效果差异其实在图中已经标注出来了的；【nc965】仔细看图，没有说输入输出电流流过电容，正因为输入输出是直流，不能流过电容，那么高频开关电路的高频脉冲交流就只能走电容了，因此电容上的脉冲电流特别大。
恩，这个图例子举的不错，一要遵循电流的流向，二要出线尽量从电容的根部出来。
输出电容一般可采用两只一只靠近整流管另一只应靠近输出端子，可影响电源输出纹波指标，两只小容量电容并联效果应优于用一只大容量电容。
发热器件要和电解电容保持一定距离，以延长整机寿命，电解电容是开关电源寿命的瓶劲，如变压器、功率管、大功率电阻要和电解保持距离，电解之间也须留出散热空间，条件允许可将其放置在进风口其他讨论是不是太宽了也容易被干扰到，最近做一个案子，把IC地线加粗后低压高温烧机时会出现工作不正常。
比如说有些动点（电感与开关管之间）就不宜布的过大【lclbf】看看我画的这个板子，怎么优化？自己感觉IT回来面积太大，有没有想到其他好的方法，还有接地和其他回路有没有问题。
两种开关电源变压器EMC设计方案分享
两种开关电源变压器EMC设计方案分享
对于电源变压器的新产品研发环节来说，EMC抗干扰设计是其中非常重要的一环，也是每个工程师都需要严禁对待的设计步骤。
EMC设计方案的设置合理与否，直接关系到开关电源变压器的工作效率和能耗控制。
今天我们将会分享两种实用性较强的电源变压器EMC设计方案，大家一其来看看吧。
在分享电源变压器的EMC设计方案之前，首先我们需要了解的一个概念是，究竟什幺是传导噪声。
在目前电子设备研发领域中，所谓的传导噪声干扰指的是设备在与供电电网连接工作时以噪声电流的形式通过电源线传导到公共电网环境中去的电磁干扰。
在开关电源变压器的实际抗干扰设置中，这种传导干扰又能够细分为共模干扰与差模干扰两种干扰模式。
共模干扰电流在零线与相线上的相位相等，而差模干扰电流在零线与相线上的相位相反。
差模干扰对总体传导干扰的贡献较小，且主要集中在噪声频谱低频端，较容易抑制。
共模干扰对传导干扰的贡献较大，且主要处在噪声频谱的中频和高频频段。
对共模传导干扰的抑制是电子设备传导EMC设计中的难点，也是最主要的任务。
就目前国内的反激式开关电源应用情况来看，大部分的开关电源电路中都会存在一些电压剧变的节点。
和电路中其他电势相对稳定的节点不同，这些节点的电压包含高强度的高频成分。
这些电压变化十分活跃的节点称为噪声活跃节点。
噪声活跃节点是开关电源电路中的共模传导干扰源，它作用于电路中的对地杂散电容就产生共模噪声电流M。
而电路中对EMI影响较大的寄生电容在电路中的分布如图1所示。
开关电源中的全部缓冲吸收电路解析
基本拓扑电路上一般没有吸收缓冲电路，实际电路上一般有吸收缓冲电路，吸收与缓冲是工程需要，不是拓扑需要。
吸收与缓冲的功效：●防止器件损坏，吸收防止电压击穿，缓冲防止电流击穿●使功率器件远离危险工作区，从而提高可靠性●降低（开关）器件损耗，或者实现某种程度的关软开●降低di/dt和dv/dt，降低振铃，改善EMI品质●提高效率（提高效率是可能的，但弄不好也可能降低效率）也就是说，防止器件损坏只是吸收与缓冲的功效之一，其他功效也是很有价值的。
吸收吸收是对电压尖峰而言。
电压尖峰的成因：●电压尖峰是电感续流引起的。
●引起电压尖峰的电感可能是：变压器漏感、线路分布电感、器件等效模型中的感性成分等。
●引起电压尖峰的电流可能是：拓扑电流、二极管反向恢复电流、不恰当的谐振电流等。
减少电压尖峰的主要措施是：●减少可能引起电压尖峰的电感，比如漏感、布线电感等●减少可能引起电压尖峰的电流，比如二极管反向恢复电流等●如果可能的话，将上述电感能量转移到别处。
●采取上述措施后电压尖峰仍然不能接受，最后才考虑吸收。
吸收是不得已的技术措施拓扑吸将开关管Q1、拓扑续流二极管D1和一个无损的拓扑电容C2组成一个在布线上尽可能简短的吸收回路。
拓扑吸收的特点：●同时将Q1、D1的电压尖峰、振铃减少到最低程度。
●拓扑吸收是无损吸收，效率较高。
●吸收电容C2可以在大范围内取值。
●拓扑吸收是硬开关，因为拓扑是硬开关。
体二极管反向恢复吸收开关器件的体二极管的反向恢复特性，在关断电压的上升沿发挥作用，有降低电压尖峰的吸收效应。
RC 吸收●RC吸收的本质是阻尼吸收。
●有人认为R 是限流作用，C是吸收。
实际情况刚好相反。
●电阻R 的最重要作用是产生阻尼，吸收电压尖峰的谐振能量，是功率器件。
●电容C的作用也并不是电压吸收，而是为R阻尼提供能量通道。
●RC吸收并联于谐振回路上，C提供谐振能量通道，C 的大小决定吸收程度，最终目的是使R形成功率吸收。
●对应一个特定的吸收环境和一个特定大小的电容C，有一个最合适大小的电阻R，形成最大的阻尼、获得最低的电压尖峰。
分布电容的产生和影响
分布电容的产生和影响摘要：在电感线圈和地间、匝和匝之间都会有分布电容的存在，它的产生和存在会给线圈品质因数、总损耗电阻等带来明显的变化。
而在变压器中，分布电容则存在于初次、次级之间，它会通过变压器来耦合，这就直接对变压器的高频隔离性能，造成了影响。
基于上述种种情况的产生，本文将针对分布电容的产生和影响，进行详细的阐述与探究。
关键词：分布电容；产生；影响前言：分布电容的产生除了会对电感线圈、变压器等造成影响之外，对于电容式油量传感器输出变压器的影响，也是十分显著的。
电容式油量传感器的输出变压器层间分布电容，会直接影响音频信号其抗电磁干扰能力的高频，并使信号其衰减，进而就会使整个频带内的音频信号，出现不均匀传输的情况。
由此也就能够看出分布电容产生，所造成的影响。
1分布电容的产生分布电容的产生、存在位置，是在两个存在电压差，但是这二者之间又相互绝缘的导体之间。
而分布电容本身所指的是由非电容形态形成的一种分布参数。
由此也就能够得出，“分布电容”是在任意电路中存在的，需要进行区分的，仅仅是分布电容大小的问题[1]。
一旦处于高频率的情况中，分布电容所产生的影响，就需要相关工作人员，进行重点的关注，尤其是在精密仪器的运转、高频电路的运行中，需要特备特别注重相应控制措施的采取与利用，这样才能够有效降低因分布电容而造成的影响。
其中，需要重点关注的是，分布电容的大小由电缆的绝缘材料、长度尺寸等决定。
例如，在两根传输线间，每根都被空气介质隔绝了与地的连接，因此，也就有电容的产生和存在。
2分布电容的产生的影响分析2.1交流电机中分布电容的影响电机本身具备价格低廉、结构简单、环境适应能力强等优势，在工业生产的应用中，十分广泛。
而在变频技术得到充分利用之后，逆变器的电力电子器件，在高速开通与关断的过程中，所产生谐波电压频率，在PWM变频器的倍数频率、载波频率附近，是比工频频率（50Hz）要大出许多的。
而这部分谐波电压的产生，就会和电机分布电容之间，有回路的构成。
【三圈两地】开关电源PCB布板要领
三圈两地，开关电源PCB布板要领Ref【作者nc965】有人说关电源的布板反正很麻烦，我同意，因为它是开关电源，不是其他题目是讲要领”因此不讲细节，也不是教材，与教材或者他人的理解相左、我也不做过多解释有人说否！细节很重要，决定成败，」我说，要领最重要，基本的东西最重要，关键的地方没整对，大方向都错了，谈何细节？匚因此只捡最重要的讲，其余的自己去琢磨了。
要领就6个字：布局，地线，间距。
其实前4各字基本上是一层意思，后两个字是另外一层意思，这些是要领，其余的都是细节了。
优化图示:AR*71第一的好与不好，是电容及电感的位置不一样，C-L-C ” n型滤波器不好好（大电流开窗）第二背面的好与不好，就是回路有分割与没分割的区别！不好好（电感后电容开口）第一张图的n型滤波器的电容在电感之后，第二张图的电容管脚铜皮开缺口（保证电流尽量通过电感上方的电容？）。
滤波效果差异其实在图中已经标注出来了的；【nC965】仔细看图，没有说输入输出电流流过电容，正因为输入输出是直流，不能流过电容，那么高频开关电路的高频脉冲交流就只能走电容了，因此电容上的脉冲电流特别大。
恩，这个图例子举的不错，一要遵循电流的流向，二要出线尽量从电容的根部出来。
输出电容一般可采用两只一只靠近整流管另一只应靠近输出端子，可影响电源输出纹波指标，两只小容量电容并联效果应优于用一只大容量电容。
发热器件要和电解电容保持一定距离，以延长整机寿命，电解电容是开关电源寿命的瓶劲，如变压器、功率管、大功率电阻要和电解保持距离，电解之间也须留出散热空间，条件允许可将其放置在进风口■■ ?/o +- I 1 :^I ^WB m i其他讨论是不是太宽了也容易被干扰到，最近做一个案子，把IC 地线加粗后低压高温烧机时会出现工作不正常。
比如说 有些动点（电感与开关管之间）就不宜布的过大 【Iclb看看我画的这个板子，怎么优化？自己感觉IT 回来面积太大，有没有想到其他好的方法,还有接地和其他回路有没有问题。
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开关电源变压器的分布电容(二)
为了更好地对多层线圈的分布电容进一步进行分析，我们把（2-114）式改写成一个静态电容与一个动态系数相乘的形式，即：
当变压器的线圈为多层时，我们只需反复利用（2-117）式来对相邻两层之间的分布电容独立进行计算，然后把结果相加即可。
如果一定要写出计算多层线圈分布电容的表达式，则变压器多层线圈的分布电容可表示为：
式中，为第i层与i+1层线圈之间的静态电容，i= 1、2、3、• • •、n ，n为所求总分布电容的变压器初级线圈或次级线圈的层数；gi为第i 层与i+1层线圈之间的平均周长；kui为第i 层与i+1层线圈之间分布电容的动态系数；
Ui为第i层与i+1层线圈之间的标准电位差，其值一般等于相邻两层线圈工作电压之和，即：Ui=2U/n ，U为变压器初级线圈或次级线圈两端的工作电压；Uai、Ubi分别为第i层与i+1层线圈之间x=0和x=h处对应的电位差；对于如图2-42-a线圈接法，Uai= 0，Ubi=Ui ；对于如图2-42-b线圈接法，Uai=Ubi =Uio/2。
一般开关电源变压器初级线圈的层数很少超过4层的，因此，我们在这里分别列出三层、四层初级线圈分布电容的计算结果。
为了计算简单，我们假设三层线圈的匝数以及工作电压均相等，三层线圈的平均周长gi用中间一层线圈的周长来代替，即用第二层线圈的周长g2代之；三层线圈的层间距离均相等，均等于d。
同理，对于四层线圈的条件也基本相同，但线圈平均周长。