变压器的分布电容

变压器绕组绕在底芯骨架上，特别是饶组的层数较多时，不可避免的会产生分布电容，由于 变压器工作在高频状态下•那么这些分布电容对变压器的工作状态将产生非常大的影响，如 引起波形产生振荡，

EMC变差，变压器发热等。

所以，我们很有必要对变压器的分布电容狠狠的研究一把，下面我们就对这个分布电容 来展开讨论。

分布电容既然有危害，那么我们就要设法减小这个分布电容的影响，首先我们来分析下 分布电容的组成。

变压器的分布电容主要分为4个部分：绕组匝间电容.层间电容，绕组电容，杂散电容， 下面我们来分别介绍。

首先讲讲绕组匝间电容

我们知道电容的基本构成就是两块极板，当两块极板加上适当的电压时，极板之间就会 产生电场，并储存电荷。

那么，我们是否可以把变压器相邻两个绕组看成连个极板呢答案是可以的，这个电容就 是绕组匝间电容。

以变压器初级绕纽为例，当直流母线电压加在绕组两端时，各■绕组将平均分配电压，每 匝电压为VbUs/N.也就是说毎匝之间的电压差也是Vbus∕N但总的来说，匝间电容的影响相对于其他的分布电容来说，几乎可以忽略。

要减小这个电容的影响，我们可以从电容的定狡式中找到答案：

C= ε S/4 π kd

其中C:绕组匝间电容量

ε :介电常数，由两极板之间介质决定

S：极板正对面积 k:静电力常量

d:极板间的距离

从上式我们可以看出，可以选用介电常数较低的漆包线来减小匝间电容，也可以增大绕 组的距离来减小匝间电容，如釆用三重绝缘线。

接下来我们来看看看绕组的层间电容，这里的层间电容指的是毎个单独绕组各层之间的 电容。

我们知道，在计算变压器时，一般会出现单个绕纽需要绕2层或2层以上，那么此时的 每2层之间都会形成一个电场，即会产生一个等效电容效应，我们把这个电容称为层间电容。

如下图：

电容C就是层间电容

层间电容是变压器的分布电容中对电路影响置重要的因素，因为这个电容会跟漏感在

MOSFET开通于关闭的时候，产生振荡，从而加大MOSFET与次级Diode的电压应力，使EMC 变差。

既然有害处，那么我们就需要想办法来克服它，把它的影响降低到可以接受的范国。

方法一：参照6楼的公式，在d上作文章，增大绕组的距离来滅小层间电容，最有代表 性的就是釆用三重绝缘线。

但这个方法有缺点，因为线的外径粗了之后，带来的后果就是绕线层数的增加，而这不 是我们想看到的。

方法二：可以通过选择绕线窗口比较宽的磁芯骨架，因为绕线窗口宽，那么单层绕线可 以绕更多

的匝数，也意味着可以有效降低绕线的层数，那么层间电容就有效降低了。

这个是罠直接的，也是爺有效的。

但同样有缺点，选择磁芯骨架要受到电源结构尺寸的限制。

方法三：可以在变压器的绕线工艺上来作文幸

可以釆用交义堆叠绕法来降低层间电容，如下图

此种绕法有个显着缺点，会增加初次级之间的耦合面积，也就是说会加大初次级绕组之 间的电容，使EMC变差，有点得不偿失的感觉。

方法四：还是在绕制工艺上作文章

先来看普通的绕法

如上图，这个是我们常用的绕法（也叫U形绕法），我们可以清楚的看到，第1匝与第

2N匝之间的压差将非常大，在初中我们学过的扬理上有讲，Q=C*U,压差越大，那么在这个 电容上储

存的电荷就越多.那么这个地方的干扰电压斜率将非常大，也就是说在这个地方形 成的干扰就越大。

我们可以釆用Z形绕法来降低这个影响

Z形绕法（也叫折叠绕法）如下

从上图我们可以看到.此种绕法可以显着降低电压斜率，对EMC时非常有利的。

缺点就是绕制工艺相对复杂点。

接下来说说绕组电容

顾名思狡，绕组电容就是指绕组之间产生的电容，比如说初级绕纽NP与次级绕组NS 之间的电容

此电容由于存在于初次级绕组之间，对电路的EMl是相当不利的.因为初级产生的共模 电流信号可以通过这个电容耦合到次级中去，这就造成了非常大的共模干扰；而共模千扰可 能会引是电路噪音或者输出的不稳定。

解决的方法一般就是在初次级之间加一个屏蔽层，并且将这个屏蔽层接到电路中的某 点，来降低此电容的影响

一般把这种屏蔽层称为法拉第屏蔽层，一般由铜箔或绕组构成

在用铜箔时，我们一般用，或者•不选择1T,因为仃的话，容易短路。

那为何不能短路呢，短路会带来什么样的后果

将磁力线短路了，那么电感就接近零，再反射到初级，那么初级的电感也为零，这个时 候初级是通电的，结果……“砰”就炸机了。