开关电源原理与设计(连载72)

2-1-1-18．开关电源变压器的分布电容

开关变压器初、次级线圈的分布电容，对开关电源性能指标的影响也很重要，它会与变压器线圈的漏感组成振荡回路产生振荡。当输入脉冲电压的上升或下降率大于振荡波形的上升或下降率的时候，振荡回路就吸收能量，使输入脉冲波形的前、后沿都变差；而当输入脉冲电压的上升或下降率小于振荡波形的上升或下降率的时候，振荡回路就会释放能量，使电路产生振荡。如果振荡回路的品质因数比较高，电路就会产生寄生振荡，并产生EMI干扰。

另外，开关电源电压输入回路的滤波电感，其分布电容的大小对EMC指标的影响非常大，因此在这里也需要对滤波电感线圈的分布电容构成以及原理有充分的理解。从原理上来说，滤波电感线圈的分布电容与开关变压器线圈的分布电容基本上是没有根本区别的，因此，对变压器线圈分布电容的分析与计算方法，对滤波电感线圈同样有效。

开关变压器初、次级线圈的分布电容与结构有关，因此，要精确计算不同结构的开关变压器初、次级线圈的分布电容难度比较大。下面我们先以最简单的双层线圈结构的开关变压器为例，计算它们的初级或次级线圈的分布电容。
图2-41是分析计算开关变压器线圈之间分布电容的原理图。

设圆柱形两层线圈之间的距离为d，高度为h，平均周长为g 。假定两层线圈之间沿高度的电位差为线性变化，即：

Ux=Ua+(Ub-Ua) x/h （2-112）

式中： Ux为两层线圈之间沿高度变化的电位差， Ua、Ub 分别为x=0和x=h处对应的电位差。通常Ua=0 ，或Ua=Ub 。
设两个线圈相对应的两表层间的电场近似均匀分布，即近似平板电容器的电场，那么，根据（2-112）式就可以求得该电场贮存的能量为：

式中， Cs变压器初级或次级两层线圈之间的分布电容；U为变压器两层线圈之间的工作电压；Ua、Ub 分别为x=0 和x=h 处对应的电位差。

对于变压器初级或次级仅有两层的线圈，它只有两种接法，如图2-42所示。在图2-42-a中，Ua=0 ，Ub=U2-U1=U ；在图2-42-b中，Ua=Ub=(U2-U1)/2=U/2 。

对于图2-42-a，可求得变压器初级或次级两层线圈之间的分布电容为：

Cs=εrε0gh/3d ——Ua=0 时 （2-115）

对于图2-42-b，可求得变压器初级或次级两层线圈之间的分布电容为：

Cs=εrε0gh/4d ——Ua=Ub 时 （2-116）

由此可知，变压器初级或次级两层线圈之间的分布电容，除了与变压器线圈的高度、周长、两层线圈之间的距离等参数相关外，还与两层线圈之间的电位差有关。