開關(guān)變壓器之分布電容分析

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一步進行分析，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立進行計算，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式，則變壓器多層線圈的分布電容可表示為：