提高变压器增强电源模块可靠性

在开关电源中，高频变压器是进行能量储存和传输的主要部件。一个高频变压器应具有漏感小、线圈分布电容小，各线圈之间的耦合电容也要小的特色。顶源小编给我们叙述下，经过改善变压器的加工技术来减小漏感和线圈本身的分布电容，进步开关电源的可靠性。

初级线圈的漏感与分布电容

在电源高频变压器规划时，变压器的漏感和分布电容有必要减至最小，因为开关电源中高频变压器传输的是高频脉冲方波信号。在传输的瞬变过程中，漏感和分布电容会引起浪涌电流和尖峰电压，以及顶部振动，构成损耗添加。虽然在开关晶体管的漏极上添加钳位和吸收电路可以战胜尖峰电压，但过大的尖峰会致使钳位和吸收电路损耗的添加，使开关电源的功率下降，严峻时会致使功率开关管的损坏。一般变压器的漏感，控制为初级电感量的1%～3%。

1 初级线圈的漏感

变压器的漏感是因为初级线圈和次级线圈之间，层与层之间，匝与匝之间磁通没有完全耦合而构成的。在变压器绕制加工中可采纳下列办法。

(1) 尽量削减绕组的匝数，选用高饱满磁感应强度、低损耗的磁性材料。

(2)添加线圈尺度的高度和宽度之比。

(3)尽可能减小绕组间的绝缘厚度，但有必要确保变压器本身有足够绝缘强度。

(4)选用分层穿插绕制方法绕制初级、次级绕组。

(5)选用环型磁心变压器时，不论初级、次级绕组的匝数有多少，在绕制绕组时，均沿环型圆周均匀分布地绕制。对于大电流工作状况下的环型磁心变压器，选用多绕组并联方法绕制，而且尽可能地减小线径。

(6)改善线圈之间的耦合程度。

(7)在输入电压不太高的状况下，初级、次级绕组选用双线并绕的加工技术。

其中削减初级线圈的匝数及添加线圈尺度的高度和宽度之比，与所挑选的磁心形状有关。假如磁心放置线圈的心柱尺度足够大，足以能使初级绕成两层，甚至绕成一层的话，就可以有效地减小初级的漏感及分布电容的值。高频变压器适于选用中间心柱较长的磁心，不适合选用矮胖形状的磁心。在上述办法中变压器绕组的匝数不能减得太少，不然当输入电压太高，或许脉冲太宽时，会引起磁心饱满，致使变压器绕组的电感值急剧下降，绕组对沟通电流的限流效果下降，严峻时进入短路状况，在微秒的时间里，有几十甚至几百安培的电流经过半导体器材，使之失效。

2 分布电容

变压器绕组线匝之间，同一绕组的上、基层之间，不一样绕组之间，绕组与屏蔽层(或磁心)之间构成的电容称为分布电容。开关变压器分布电容主要由下面几有些组成。

(1) 各绕组与屏蔽层(或磁心)之间的分布电容。

(2)各绕组线匝之间的分布电容。

(3)绕组与绕组之间的分布电容。

(4)各绕组的上、基层之间的分布电容。

在开关电源的晶体管通、断时期，线圈的分布电容被重复地充电和放电，其能量都被钳位和吸收电路所耗费，下降了开关电源的功率。此外，线圈的分布电容还与线圈的漏感一同构成LC振动，发生振铃噪声。要减小分布电容可以采纳下列办法：

(1) 绕组进行分段绕制；

(2)正确组织绕组的极性，以减小各绕组之间的电位差；

(3)初级、次级绕组之间添加静电屏蔽办法；

(4)挑选漏磁势组数M=4。

绕组加工

1 初级绕组

初级绕组应放在最里层，这么可使变压器初级绕组每一匝用线长度最短，从而使全部绕组的用线为起码，这有效地减小了初级绕组本身的分布电容。在一般状况下，变压器的初级绕组被规划成两层以下的绕组，可使变压器的漏感为最小。

初级绕组放在最里边，使初级绕组得到了别的绕组的屏蔽，有助于减小变压器初级绕组和邻近器材之间电磁噪声的彼此耦合。

初级绕组放在最里边，使初级绕组的起始端作为衔接开关电源功率晶体管的漏极或集电极驱动端，可削减变压器初级对开关电源别的有些电磁打扰的耦合。

2 次级绕组

初级绕组绕完，要加绕(3～5)层绝缘垫衬再绕制次级绕组。这么可减小初级绕组和次级绕组之间分布电容的电容量，也增大了初级和次级之间的绝缘强度，契合绝缘耐压的请求。减小变压器初级和次级之间的电容有利于减小开关电源输出端的共模打扰。

假如开关电源的次级有多路输出，而且输出之间是不共地的，为了减小漏感，让功率最大的次级接近变压器的初级绕组。假如这个次级绕组只有相对较少几匝，则为了改善耦合状况，仍是应当设法将它布满完好的一层，如可以选用多根导线并联的办法，有助于改善次级绕组的填充系数。别的次级绕组严密的绕在这个次级绕组的上面。

当开关电源多路输出选用共地技术时，处理方法简略一些。次级可以选用变压器抽头方式输出，次级绕组间不需要采纳绝缘阻隔，从而使变压器的绕制愈加紧凑，变压器的磁耦合得到加强，可以改善轻载时的稳压功能。

3 偏压绕组

偏压绕组绕在初级和次级之间，仍是绕在最外层，和开关电源的调整是依据次级电压仍是初级电压进行有关。假如电压调整是依据次级来进行的，则偏压绕组应放在初级和次级之间，这么有助于削减电源发生的传导打扰发射。假如电压调整是依据初级来进行的，则偏压绕组应绕在变压器的最外层，这可使偏压绕组和次级绕组之间保持最大的耦合，而与初级绕组之间的耦合减至最小。初级偏压绕组最好能布满完好的一层，假如偏压绕组的匝数很少，则可以采纳加粗偏压绕组的线径，或许用多根导线并联绕制，改善偏压绕组的填充状况。这一改善办法实际上也改善了选用次级电压来调理电源的屏蔽能力，相同也改善了选用初级电压来调理电源时，次级绕组对偏压绕组的耦合状况。

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