高频高压变压器分布电容的分析报告与处理.doc

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1、高频高压变压器分布电容的分析与处理金舜1  曾光1  史明2（1.理工大学， 710048；2.电信分公司，710003）摘 要：本文在分析高频变压器分布参数机理的基础上，以高压直流LCC谐振变换器为实例，阐述了高频高压变压器分布电容对电路带来的不利影响，提出了一种补偿的方法，进行了仿真和实验，提出了高频高压变压器分布电容的测试方法，推导了补偿电感的计算公式，综合使用了两种针对分布电容的处理方法。实验结果表明该方法的正确性。关键词：分布电容 高频 变压器 LCC谐振AnalysisandDisposalofDistributedCapacitancein

2、High-FrequencyandHigh-VoltageTransformerJinShun1，ZhengGuang1，ShiMing2（Xi’anUniversityofTechnology,Xi’an710048,China;Xi’anTelecom,Xi’an710003,China）Abstract:Onthebaseofanalyzingofmechanismofdistributedparametersinhighfrequencytransformer,andwithainstanceofLCCresonantconverter,thed

3、isadvantageofdistributedcapacitanceinhigh-frequencyandhigh-voltagetransformerisdescribed.Acompensationmethod,waveformsofbothsimulationandexperiment,andamethodofmeasuringdistributedcapacitancearegiven.Formulaforcalculationcompensationinductanceisderived.Twomethodsareusedinsolvingt

4、hetrouble.Experimentalresultsarepresentedtoverifythetheory.Keywords:DistributedCapacitance HighFrequency Transformer LCCResonant1 前 言随着开关电源频率的不断增加，在满足了减小开关电源体积要求的同时，也带来了一系列新的问题。例如分布参数在高频情况下对电路的影响就不能再被忽略。在开关型电源电路中，高频变压器是电气隔离，传输能量，电压变换的重要元件。在高频情况下，许多应用于工频的变压器设计方法不再适用，考虑及解决好高频变压器的分布

5、参数问题非常重要。2        高频变压器分布参数模型及对分布参数问题的一般解决办法文献[1]指出：变压器的分布参数主要是漏感和分布电容。分布电容主要是匝间电容和层间电容。并建立了一个绕组的分布参数模型（图1），再经过叠加折算得到整个变压器的分布参数模型。由图1a可计算得绕组的等效并联电容。等效电容一般是pF数量级，在工频时可将其忽略，但在高频时其对变压器的影响不容忽视。该分布电容由变压器结构，材料，体积，绕制工艺等因素决定，目前不可能完全消除。      (a)                    (b)图1 (a)变压器磁路中的绕组（b）图1a

6、的等效电路对待该电容的处理主要有两种方法，一是利用，二是补偿。如果系统需要在变压器端口并联一个电容，正好可以利用分布电容作为该并联电容，不仅解决了分布电容带来的危害，还减少了元器件的数量。这是最为积极有效的办法。反之，若在变压器端口并联电容会给系统带来危害，则必须减弱其影响。主要是通过工艺上的改进和在变压器外部对其进行补偿。下面通过工程中实例——高压直流LCC谐振变换器，详细阐述两种方法的应用。3 LCC主电路原理介绍该电源输入工频220V电源，输出直流电压0~10000V,输出最大功率500W。主电路（图2）由两级变换电路组成，前级为Buck降压电路，

7、用来实现稳压目的。后级为LCC谐振电路，为开关器件提供零电压开通条件，变压器副边采用高压硅堆整流，输出为10kV。?通过对LCC谐振电路的详细分析，由电路工作于主模式的状态轨迹图，推导出其稳态时的解析表达式，根据此解析表达式画出LCC谐振电路的负载曲线。最后，根据此曲线设计了实验参数：      ，，。设计电路稳态时，工作于如下状态：开关频率为20KHz，T=50μs，输出功率500W，输出电压10kV。高压变压器变比为1：100，则变压器原边的电压为100V，Io为5A。4 实验波形及结果分析实验中，负载为200k电阻，输出负载电压为10kV。图3（a

8、）中，通道1为开关管上的电压波形VCE=2VS，大约160V，通道2为谐振电感电