电子变压器分布电容在电路中产生的干扰研究

摘要

新世纪以来，随着信息化的快速发展，电子设备、产品在人们的日常生活中越来越常见，而正常使用这些电子设备、产品都必须有电源。开关电源跟线性电源相比具有几方面的优势，包括运行更可靠、效率更高、体积更小以及重量更轻等。而高频开关电源在这些方面具有更明显的优势，因此高频开关电源在实际生活中得到了越来越广泛的应用。开关电源的核心部件是电子变压器，在高频率下运行时，电源系统性能的好坏与变压器的寄生参数有很大关系。目前对高频变压器研究较多的它的漏感特性以及高频损耗特性在电路系统中产生的影响，而对分布电容在其电路中产生的影响的研究较少。开关电源中变压器的主要功能是隔离、变压以及能量的储存和传递。高频时，变压器的分布电容参数不能再被忽略，分布电容的存在会产生严重的电磁干扰，这是因为变压器原副边的分布电容为EMI噪音提供了耦合通道;另外在高频开关电压作用下，电路系统的高频阻抗特性、开关损耗都会不同程度的受到变压器寄生电容的影响。由于电路系统性能的好坏会在很大程度上受到其高频变压器的寄生电容的影响，因此对变压器寄生电容的研究具有重大的实用价值。
　　本文以反激式变换器为研究对象，首先基于二端口网络理论、电路理论和电磁场理论，对电子变压器的等效电路模型进行分析，并给出了高频变压器分布参数对电路系统的影响分析。然后，在PExprt/PEmag软件环境下，设计不同绕组绕法及绕组排列布局的变压器模型，再用有限元软件Ansoft Maxwell对以上设计的各种绕组结构的变压器模型进行仿真以提取分布电容参数，根据提取的参数和理论分析的结果进行对比，从而对变压器绕组结构的不同影响着分布电容的大小以及该种分析方法的合理性进行验证。最后，建立了共模干扰耦合通路模型，该模型以变压器原副边之间分布电容为主要元素;研究变压器接入系统的不同方式以及改变变压器的结构与系统中的共模干扰大小的关系;并且根据共模干扰耦合通路模型，在前人研究的基础上改进了一种共模干扰滤波器，并用PSpice软件模拟仿真。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要研究的内容

第2章 高频变压器寄生电容电路模型及分布参数对电路的影响分析

2．1 反激式开关电源的工作原理

2．2 高频变压器分布电容等效模型建立

2．2．1 两电容分布参数等效模型

2．2．2 三电容分布参数等效模型

2．2．3 六电容分布参数等效模型

2．2．4 考虑磁芯影响的分布参数等效模型

2．3 高频变压器分布电容参数的求取方法

2．4 漏感的影响分析

2．5 分布电容的影响分析

2．5．1 分布电容对变压器原边电流及绝缘结构的影响

2．5．2 分布电容对电磁干扰的影响

2．6 本章小结

第3章 高频变压器不同绕组结构对分布电容的影响研究

3．1 引言

3．2 变压器分布电容对反激变换器的影响

3．3 分布电容的确定

3．3．1 绕组分布电容

3．3．2 绕组间分布电容

3．4 绕组结构对变压器分布电容大小的影响

3．4．1 绕组层数对分布电容大小的影响

3．4．2 绕组连接方式对分布电容大小的影响

3．4．3 绕组布局、位置及匝间距离对分布电容大小的影响

3．5 仿真分析与验证

3．5．1 不同的绕组结构及布局对分布电容大小的影响验证

3．5．2 不同的绕组结构产生的原边电流尖峰

3．6 本章小结

第4章 反激开关电源中变压器分布电容产生的共模干扰研究

4．1 引言

4．2 反激变换器中的共模干扰

4．2．1 共模传导干扰耦合路径分析

4．2．2 等效共模寄生电容的计算方法

4．3 共模干扰的抑制

4．3．1 减小分布电容以及高频电压跳变dv/dt

4．3．2 采用EMI滤波器

4．4 仿真分析

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研工作

致谢