開(kāi)關(guān)變壓器之分布電容分析

開(kāi)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指標的影響非常大，因此也需要對濾波電感線(xiàn)圈的分布電容構成以及原理有充分的理解。從原理上來(lái)說(shuō)，濾波電感線(xiàn)圈的分布電容與開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈的分布電容基本上是沒(méi)有根本區別的；因此，對分布電容的分析與計算方法，對濾波電感線(xiàn)圈同樣有效。

開(kāi)關(guān)變壓器初、次級線(xiàn)圈的分布電容，對開(kāi)關(guān)電源性能指標的影響也很重要，它會(huì )與變壓器線(xiàn)圈的漏感組成振蕩回路產(chǎn)生振蕩。當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(shí)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(shí)候，振蕩回路就會(huì )釋放能量，使電路產(chǎn)生振蕩。如果振蕩回路的品質(zhì)因數比較高，電路就會(huì )產(chǎn)生寄生振蕩，并產(chǎn)生EMI干擾。

另外，開(kāi)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指標的影響非常大，因此在這里也需要對濾波電感線(xiàn)圈的分布電容構成以及原理有充分的理解。從原理上來(lái)說(shuō)，濾波電感線(xiàn)圈的分布電容與開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈的分布電容基本上是沒(méi)有根本區別的，因此，對變壓器線(xiàn)圈分布電容的分析與計算方法，對濾波電感線(xiàn)圈同樣有效。

開(kāi)關(guān)變壓器初、次級線(xiàn)圈的分布電容與結構有關(guān)，因此，要精確計算不同結構的開(kāi)關(guān)變壓器初、次級線(xiàn)圈的分布電容難度比較大。下面我們先以最簡(jiǎn)單的雙層線(xiàn)圈結構的開(kāi)關(guān)變壓器為例，計算它們的初級或次級線(xiàn)圈的分布電容。

圖2-41是分析計算開(kāi)關(guān)變壓器線(xiàn)圈之間分布電容的原理圖。

設圓柱形兩層線(xiàn)圈之間的距離為d，高度為h，平均周長(cháng)為g 。假定兩層線(xiàn)圈之間沿高度的電位差為線(xiàn)性變化，即：

設兩個(gè)線(xiàn)圈相對應的兩表層間的電場(chǎng)近似均勻分布，即近似平板電容器的電場(chǎng)，那么，根據（2-112）式就可以求得該電場(chǎng)貯存的能量為：

由此可以求得變壓器初級或次級兩層線(xiàn)圈之間分布電容的表達式：

對于圖2-42-b，可求得變壓器初級或次級兩層線(xiàn)圈之間的分布電容為：

由此可知，變壓器初級或次級兩層線(xiàn)圈之間的分布電容，除了與變壓器線(xiàn)圈的高度、周長(cháng)、兩層線(xiàn)圈之間的距離等參數相關(guān)外，還與兩層線(xiàn)圈之間的電位差有關(guān)。

為了更好地對多層線(xiàn)圈的分布電容進(jìn)一步進(jìn)行分析，我們把（2-114）式改寫(xiě)成一個(gè)靜態(tài)電容與一個(gè)動(dòng)態(tài)系數相乘的形式，即：

當變壓器的線(xiàn)圈為多層時(shí)，我們只需反復利用（2-117）式來(lái)對相鄰兩層之間的分布電容獨立進(jìn)行計算，然后把結果相加即可。如果一定要寫(xiě)出計算多層線(xiàn)圈分布電容的表達式，則變壓器多層線(xiàn)圈的分布電容可表示為：