降低電容效應(yīng)應(yīng)對(duì)高頻率運(yùn)作技巧探討

　　如何降低變壓器中間繞組電容效應(yīng)

　　有鑒于設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)高匝數(shù)比的低功率返馳式轉(zhuǎn)換器時(shí)，時(shí)常遇到中間繞組電容的問(wèn)題。本文將探討降低電容效應(yīng)以達(dá)到高頻率運(yùn)作的技巧。

　　圖1顯示出現(xiàn)問(wèn)題的電路。對(duì)于這個(gè)變壓器，首先應(yīng)處理二次側(cè)與一次側(cè)之間的高匝數(shù)比（40：1）。變壓器分配來(lái)自二次側(cè)接地繞組的電容。二次側(cè)的高電壓切換造成電流流入此電容，再反向反應(yīng)到一次側(cè)。一次側(cè)出現(xiàn)的有效電容，是二次側(cè)分佈的電容乘以匝數(shù)比平方的乘積。例如，20pF的分配電容乘以1600。這也是一次側(cè)的32nF電容，產(chǎn)生明顯的損耗。例如，在100kHz下，對(duì)于12V輸入，電容造成的耗損在4W電源供應(yīng)中幾乎等于1W。這個(gè)電容使汲極電壓在電源FET關(guān)閉時(shí)變慢，因此沒(méi)有負(fù)載週期，導(dǎo)致MOSFET開(kāi)啟時(shí)觸發(fā)錯(cuò)誤的電流限制。

　　若要降低流經(jīng)電容的電流，要訣是將變壓器閘數(shù)比降至最低，并且將變壓器的電壓降至最低。有許多方法可以將電壓降至最低。一般而言，在這些高電壓電路中，繞組纏繞于分層中。如果有兩個(gè)分層，終點(diǎn)和起點(diǎn)都在線(xiàn)軸的同一側(cè)，則第一圈和最后一圈會(huì)出現(xiàn)兩者之間完整的繞組電壓。降低各圈之間梯度的其中一種方法是多層連續(xù)繞組（bank winding）。圖2顯示電線(xiàn)的纏繞方式。這種方法可限制相鄰繞組之間的電壓，使電容大幅降低。分離式線(xiàn)軸的區(qū)段繞組也是這種方法的延伸。

　　如果變壓器電容仍會(huì)造成問(wèn)題，有一些電路設(shè)計(jì)技巧可以避免。圖3顯示其中一個(gè)範(fàn)例。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，二次側(cè)經(jīng)過(guò)分割，僅提供圖1的二次側(cè)一半的電壓，并且針對(duì)各個(gè)輸出將分割的二次側(cè)相互串聯(lián)。下半部電壓繞組的平均AC電壓維持相同，而上半部繞組的平均AC電壓則減少66％。這種方法可以將有效的變壓器電容減少大約一半，而且可延伸到更高電壓的其他區(qū)段。

　　總而言之，變壓器匝數(shù)比較大時(shí)，中間繞組電容會(huì)造成問(wèn)題，尤其是耗損佔(zhàn)負(fù)載功率極大部份的低功率轉(zhuǎn)換器。低電容變壓器設(shè)計(jì)的要訣是將閘數(shù)比降至最低，并且將相鄰繞組的電壓降至最低，透過(guò)多層連續(xù)繞組或區(qū)段繞組可完成。抑或設(shè)計(jì)人員也可以分割繞組，并加入整流器及濾波器，將電容進(jìn)一步降低，有效電容將按照區(qū)段數(shù)降低。例如，四個(gè)區(qū)段會(huì)減少四倍的電容。