干式变压器中的分布电容和屏蔽

实际电路由非理想元件组成，设计中可能会遇到很多意想不到的情况。调试如图1所示的普通全桥电源时，输出不期望稳定，而是时不时间歇振荡，发出“吱吱”声，有时甚至烧坏开关管。对电路进行分析后，没有发现可能导致结构不稳定的因素，因此改变了输出采样的电压比，将输出设置为半电压24V，在保证安全的情况下，采用90V的输入DC电压对功率管进行调试。电路工作正常后，慢慢增加输入DC电压。经过多次测试发现，当Ui为180 ~ 250 V时，可能会引起振荡。较后，确定干式变压器绕组之间的分布电容导致故障。

两个开关管的电容分布如图2所示，其中C2是绕组NA下端m和NB上端p之间的分布电容。当驱动干式变压器的绕组NA输出正脉冲时，NB输出负脉冲，TA管由关断变为饱和导通，于是TA管的源极即M点电位迅速上升，NB绕组上端P的电位被电容C2增大。增加的值与两个绕组的分布电容C1、C2和C3有关，也与P点到地的高频阻抗和M点电位上升速度有关。如果上升值大于NB绕组本身的负脉冲幅度，则会触发TB管瞬时导通，出现上述间歇振荡。进行其他管道时也会出现类似的情况。

解决电磁干扰一般有三种方法，一是降低干扰源的强度，二是增强被驱动MOS管的抗干扰能力，三是阻断干扰路径。在本例中，干扰源是干式变压器要传输的脉冲，无法减少。在驱动器中加入负压可以大大增强MOS管的抗干扰能力，很多电源都采用这种方式。在这个例子中，采用第三种方法，即在驱动干式变压器的绕组之间增加屏蔽层。结构如图3所示，共有五个绕组和五个屏蔽层。整个干式变压器从左至右逐层绕制，N1接至控制回路的地。两个下管驱动绕组同时与N2相连，因为电势变化很小，所以它们实际上连接到电源地。N3和N4缠绕上管绕组na，并与NA的不同名称端连接；N5将绕组nd与NA隔离。这样，每个绕组与其屏蔽层处于相同的电位，它们之间没有电容电流。当上管TA导通并且上管绕组NA的电位上升时，屏蔽层N3和N4的电位也上升。由于N2和N3之间的分布电容，这种跳跃会在这两个屏蔽层之间产生电流，但对管的驱动没有影响，只会消耗很少的主功率。在实际电路中采用带电磁屏蔽的驱动干式变压器后，问题得到了彻底解决。

必须指出，屏蔽的作用是隔离每个绕组，以避免分布电容的不利影响。因此，需要仔细考虑屏蔽层连接在哪里，否则可能会适得其反。如果图3中的N3和N4没有接NA，而是和N2一起接电源地，电容分布如图4所示，C6和C7分别代表绕组NA的上下端和屏蔽N3之间，即电源地之间的分布电容(实际上C6和C7分别包括图2中C4和C1之后的等效电容)。当NA输出正脉冲的上升沿时，TA迅速导通，M点电位跳变，于是C6和C7会产生容性电流。m为低阻抗点，电流iC7对其电位影响不大，但N为高阻抗点，电流iC6会瞬间降低电位，可能瞬间关断TA管。所以不能采用这种连接方式。如果屏蔽层N3和N4连接到na的同名端子，效果不好。 #p#分页标题#e#

有两种方法可以解决