多次級高壓變壓器的分布電容

摘要：分布電容是多次級高壓變壓器固有的寄生參數，它直接影響電路的工作性能。本文從分布電容的產生機理出發，通過傳統繞制和PCB迭繞兩種工藝的比較，最后以實測波形來說明了分布電容對電路性能的影響。
關鍵詞：分布電容；多次級高壓變壓器；傳統繞制；PCB迭繞

0 引言
高壓變壓器的分布參數主要是漏感和分布電容，在高壓變壓器應用中單次級變壓器的分布電容很大，嚴重影響了電路的工作性能。為了減小分布電容，將單次級繞組分段繞制后再串聯，后接整流和濾波電路。如果分段后變比依舊很大，那么在次級匝數依然很多的情況下，分布電容依然較大。當分布電容不為所用時，只有想方設法減小它。
本文通過傳統繞線和PCB迭繞兩種工藝的比較，并采用諧振法測得諧振頻率及通過計算得到分布電容，最后以實測波形說明分布電容對電路性能的影響。

1 分布電容產生機理
在高壓變壓器中，分布電容由匝間分布電容和層間分布電容構成。任何兩匝線圈間都存在分布電容。將“平板電容器的電容量與極板面積成正比，與極板間距成反比”表達成只有相鄰兩匝線圈時單位長度分布電容表達式為：

其中，C為單位長度分布電容值；ε為兩線圈間介質的介電常數；s為長為單位長度、寬為線徑的等效對立面積；d為兩線圈中心間距。為減小兩線間分布電容，減小ε和s，增加d。

2 傳統繞制線包和PCB線圈的比較
為方便比較，兩種工藝繞制的變壓器均采用如下相同參數：
工作模式：全橋拓撲；工作頻率：150 kHz；輸入電壓／電流：50 V／3A；初級匝數Np：4匝；8個輸出次級匝數Ns1～Ns8：68匝，68匝，68匝，68匝，62匝，62匝，62匝，62匝；次級線徑／線寬：0．2mm；磁芯：PQ40；絕緣等級：初級和次級及次級和磁芯間耐壓大于8kV DC；絕緣處理：均采用0．05 mm厚的聚酯薄膜膠紙。
2．1 線包繞制工藝
高壓變壓器的線包繞制工藝如下：
(1)采用直徑為16 mm的圓柱型繞線骨架，所有繞線距骨架的上下都應有4mm以上留邊距離；
(2)初級采用寬6 mm×厚0．05 mm的銅箔，次級均采用線徑為0．2 mm的漆包線，繞完初級后依次繞次級，所有次級均一層內繞完；
(3)初級／磁芯中柱間絕緣要求的聚酯薄膜為24 mm×0．05 mm×2層，初／次級組間、次級組間及Ns8次級與外磁芯絕緣要求的聚酯薄膜為24 mm×0．05 mm×6層；
(4)所有次級要一層繞完，初次級出線端頭應伸出50 mm左右；
(5)初級出線和次級出線分別繞中柱兩邊，Ns1～Ns4出線和Ns5～Ns8出線分別位于磁芯一邊中的上下部位。
圖1所示為傳統方法繞制的線包實物圖。