【摘要】開關(guān)電源在電子領(lǐng)域中越來越重要，其已經(jīng)逐漸成為各種電子設(shè)備不可或缺的一部分，因其微小化和高效化等特點，促使其代替變壓器，更好的應(yīng)用于設(shè)備中。但是，開關(guān)電源并不是非常的完善，其中的高頻變壓器能夠產(chǎn)生磁性干擾，促使開關(guān)電源高頻化和高密度化受阻，高頻變壓器電容就是影響因素之一，其所形成的磁性能夠直接干擾開關(guān)電源。最佳的解決辦法就是調(diào)整和優(yōu)化變頻器電容的效應(yīng)的建模。這正是本文研究的重點。

【關(guān)鍵詞】開關(guān)電源；高頻變壓器；電容效應(yīng)

一、開關(guān)電源及其中的高頻變壓器

所謂開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制快關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。通常開關(guān)電源是由脈沖寬度調(diào)制控制IC和MOSFET構(gòu)成的。它具有造型小、應(yīng)用方便、重量輕、效率高、危險性低等特點，促使其已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各種電子設(shè)備中，成為當(dāng)下這個雄心時代中電子領(lǐng)域不可或缺的一種電源方式。目前開關(guān)電源主要分為兩大類，即微型低功率開關(guān)電源和反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源。

微型低功率開關(guān)電源。它的出現(xiàn)正好滿足人們對開關(guān)電源微型化、高效化、方便等方面的需求，這是得微型低功率開關(guān)電源快速的代替變壓器而廣泛的應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。

反轉(zhuǎn)式串聯(lián)開關(guān)電源。它所輸出的電壓是負(fù)電壓，并且能夠像負(fù)載輸出電流，這是一般串聯(lián)式開關(guān)所無法企及的。另外，相對于一般串聯(lián)式開關(guān)電源來說，他所輸出的電流小于一般串聯(lián)式開關(guān)電源的一倍，能夠有效的節(jié)約電量的使用，實現(xiàn)長時間供電。

高頻變壓器是工作頻率超過中頻（10kHz）的電源變壓器。它是開關(guān)電源最主要的組成部分，直接決定快關(guān)電源的應(yīng)用效果。在開關(guān)電源中高頻變壓器主要的工作原理是當(dāng)初級線圈游交流電流通過時磁芯產(chǎn)生交流磁通，促使次級線圈中感應(yīng)出電壓，再向外傳輸。

二、開關(guān)電源高頻變壓器電容效應(yīng)建模與分析

高頻變壓器作為開關(guān)電源的重要組成部分，其能夠促使開關(guān)電源具有良好應(yīng)用性的同時也會給開關(guān)電源帶來一定的影響，阻礙開關(guān)電源進(jìn)一步高頻化和高密度化。針對此種情況，需要從磁性元件著手，合理而有效的設(shè)計及磁性元件，降低其磁性干擾程度。高頻變壓器中分布的電容對開關(guān)電源的磁性干擾程度較大，卻沒有得到很好的處理，依舊應(yīng)用傳統(tǒng)的模型。以下筆者就開關(guān)電源高頻變壓器電容效應(yīng)建模與分析進(jìn)行探討。

1.現(xiàn)有變壓器模型分析

在當(dāng)下，廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源中的變壓器模型主要是含有3個集總電容，也就是原邊繞組電容、副邊繞組雜散電容以及原邊和副邊繞組間的雜散電容所構(gòu)成的模型（如圖1所示）。此變壓器模型中的原邊和副邊所具有的電場耦合能力是干擾開關(guān)電源的關(guān)鍵。就開關(guān)電源的電磁干擾分析結(jié)果來看，變頻器原邊和副邊電容能夠形成共模干擾噪音，作用于變頻器運(yùn)用過程中，進(jìn)而影響開關(guān)電源。

2.共模端口有效電容

在進(jìn)行開關(guān)電源高頻變壓器電容效應(yīng)建模前，明確共模端口有效這一問題，對于合理的。有效的構(gòu)建電容效應(yīng)模型是非常必要的。由于變壓器中所分布的電容是共模電流傳輸主要參數(shù)，要想準(zhǔn)確的掌握共模端口有效電容，就以此為突破口展開詳細(xì)的分析。就現(xiàn)有變壓器模型來看，變壓器共模端口有效電容是有變壓器兩個端口網(wǎng)路參數(shù)構(gòu)成的，也就是噪音源施加在變壓器一端，共模噪音電流會經(jīng)過線圈作用到另一端的電源上。共模噪音源在傳輸噪音電流的過程中在經(jīng)過線圈時會作用到變壓器的副邊繞組雜散電容上，進(jìn)而使噪音電流通過雜散電容，在變壓器中傳輸。這也就意味著變壓器會產(chǎn)生噪音電壓，而高頻變壓器屬于開關(guān)電源的一部分，開關(guān)電源在噪音電壓的影響下受到嚴(yán)重的干擾。

3.開關(guān)電源高頻變壓器電容效應(yīng)建模

以上對于現(xiàn)下所應(yīng)用的變壓器模型及其共模端口有效電容了解后，可以將其作為構(gòu)建新電容效應(yīng)模型的依據(jù)。要想構(gòu)建有效的高頻變壓電容效應(yīng)模型主要的問題是如何抑制共模噪音，針對此問題最佳的解決辦法是有效的將能量端口有效電容與共模有效電容都轉(zhuǎn)化為原邊電壓的有效電容，充分的運(yùn)用原邊繞組電容進(jìn)行電流的傳輸，避免噪音電流通副邊繞組雜散電容，而最終干擾開關(guān)電源。通過此種方式構(gòu)建的變壓器電容模型（如圖二所示）需要進(jìn)行共模噪音測試，確定共模噪音不會干擾到開關(guān)電源才能夠正式的將變壓器電容效應(yīng)模型應(yīng)用到開關(guān)電源中。

三、結(jié)束語

在當(dāng)下這個信息時代中，電子領(lǐng)域已經(jīng)越來越重要，各種電子設(shè)備廣泛的應(yīng)用為提高我國的經(jīng)濟(jì)水平做出巨大貢獻(xiàn)。開關(guān)電源是各種電子設(shè)備不可或缺的一部分，其具有型小、高效率等特點，應(yīng)用在各種電子設(shè)備中占用的空間小，但作用大，能夠有效的應(yīng)用于設(shè)備中。但是，目前開關(guān)電源效率進(jìn)一步提升受阻，主要是開關(guān)電源中高頻變壓器能夠進(jìn)行磁性干擾，抑制開關(guān)電源的高頻化。本文就高頻變壓器中分布電容影響開關(guān)電源高頻化這一因素進(jìn)行分析，確定高頻變壓器中電容效應(yīng)模型不佳是產(chǎn)生磁性干擾的原因，進(jìn)而詳細(xì)的探究高頻變壓器電容效應(yīng)建模，希望能夠?qū)τ谔岣唛_關(guān)電容的應(yīng)用性有所幫助。

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作者簡介：

周興明（1986—），男，滿族，遼寧鐵嶺人，沈陽工業(yè)大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè)，天威保變合肥變壓器有限公司設(shè)計部助理設(shè)計師，主要研究方向：大型變壓器設(shè)計。

朱錫培（1986—），女，安徽合肥人，安徽理工大學(xué)電氣自動化專業(yè)畢業(yè)，天威保變合肥變壓器有限公司設(shè)計部助理設(shè)計師，主要研究方向：大型變壓器設(shè)計。