【導(dǎo)讀】變壓器繞組繞在磁芯骨架上，特別是繞組的層數(shù)較多時(shí)，不可避免的會(huì)產(chǎn)生分布電容，由于變壓器工作在高頻狀態(tài)下，這些分布電容對(duì)變壓器的工作狀態(tài)將產(chǎn)生非常大的影響，如引起波形產(chǎn)生振蕩，EMC變差，變壓器發(fā)熱等。所以我們需要優(yōu)化變壓器的匝間電容。
變壓器的分布電容主要為4個(gè)部分：繞組匝間電容，層間電容，繞組電容和雜散電容。
繞組匝間電容是將變壓器兩個(gè)相鄰的繞組比作兩塊極板，當(dāng)給兩塊極板加上適當(dāng)?shù)碾妷簳r(shí)，極板之間就會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，并儲(chǔ)存電荷。
繞組的層間電容指的是每個(gè)單獨(dú)繞組各層之間的電容。在繞制變壓器時(shí)，一般會(huì)出現(xiàn)單個(gè)繞組需要繞2層或2層以上，此時(shí)的每2層之間都會(huì)形成一個(gè)電場(chǎng)，即會(huì)產(chǎn)生一個(gè)等效電容效應(yīng)，我們把這個(gè)電容稱為層間電容。
如下圖：
電容C就是層間電容
層間電容是變壓器的分布電容中對(duì)電路影響最重要的因素，因?yàn)檫@個(gè)電容會(huì)跟漏感在MOS開(kāi)通與關(guān)閉的時(shí)候，產(chǎn)生振蕩，從而加大MOS與次級(jí)Diode的電壓應(yīng)力，使EMC變差。
我們可以用以下四種方法來(lái)將它的影響降到可以接受的范圍。
方法一：增大繞組的距離來(lái)減小層間電容，最有代表性的就是采用三層絕緣線。但這個(gè)方法有缺點(diǎn)，因?yàn)榫€的外徑粗了之后，帶來(lái)的后果就是繞線層數(shù)的增加，增加了層間電容。
方法二：可通過(guò)選擇繞線窗口比較寬的磁芯骨架，因?yàn)槔@線窗口寬，那么單層繞線可以繞更多的匝數(shù)，也意味著可以有效的降低繞線層數(shù)，層間電容就有效降低了。這是最直接有效的。缺點(diǎn)就是選擇磁芯骨架要受到電源結(jié)構(gòu)尺寸的限制。
方法三：可以采用交叉堆疊繞法來(lái)降低層間電容，如下圖
此繞法有顯著缺點(diǎn)，會(huì)增加初次級(jí)之間的耦合面積，也就是會(huì)加大初次級(jí)繞組之間的電容，使EMC變差。
方法四：改變繞制工藝
先來(lái)看看普通繞法
如上圖，這是我們常用的U型繞法，可以看到，在第1匝與第2N匝之間的壓差將非常大，由公式Q=C*U可知，壓差越大，在這個(gè)電容上儲(chǔ)存的電荷就越多，這個(gè)地方的干擾電壓斜率將非常大，在這個(gè)地方形成的干擾就越大。
我們可以采用Z型繞法降低這個(gè)影響，如下圖
此種繞法可以顯著降低電壓斜率，對(duì)EMC是非常有利的。缺點(diǎn)就是繞制工藝相對(duì)復(fù)雜。
繞組電容就是指繞組之間產(chǎn)生的電容，比如說(shuō)初級(jí)繞組Np與次級(jí)繞組Ns之間的電容。由于此電容存在于初次級(jí)繞組之間，對(duì)電路的EMI是非常不利的，因?yàn)槌跫?jí)產(chǎn)生的共模電流信號(hào)可以通過(guò)這個(gè)電容耦合到次級(jí)中去，這就造成了非常大的共模干擾，而共模干擾可能會(huì)引起電路噪音或者輸出不穩(wěn)定。
辦法是在初次級(jí)繞組之間加一個(gè)屏蔽層，并且用這個(gè)屏蔽層接到電路中的某點(diǎn)，來(lái)降低電容的影響。這種屏蔽層被稱為法拉第屏蔽層，由銅箔或者繞組構(gòu)成。在用銅箔時(shí)，我們一般會(huì)繞0.9Ts或者1.1Ts，不會(huì)繞1Ts，因?yàn)檫@樣容易短路，短路就會(huì)導(dǎo)致磁力線短路，電感就接近為零，再反射到初級(jí)，初級(jí)的電感也為零，這時(shí)候如果產(chǎn)品通電的話就會(huì)短路炸機(jī)了。
變壓器的匝間電容是我們不希望產(chǎn)生的，電容越大，對(duì)線路的干擾就越大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)改變電路的參數(shù)，甚至造成電路無(wú)法工作。所以，在設(shè)計(jì)變壓器時(shí)，應(yīng)盡量進(jìn)行合理的材料選擇，優(yōu)化繞制工藝，以達(dá)到減少匝間電容的目的。
