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變壓器中的分布電容與屏蔽

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-21     來源:[標(biāo)簽:出處]     作者:[標(biāo)簽:作者]     瀏覽次數(shù):167
核心提示:

  實際電路都是由非理想元件組成的,在設(shè)計中可能會遇到許多預(yù)料不到的情況。在調(diào)試如圖1所示的普通全橋電源時,輸出不是料想中平穩(wěn)的波形,而是不時發(fā)生間歇振蕩,并發(fā)出“吱吱”聲,有時甚至?xí)䶮龤ч_關(guān)管。對電路進行分析后未發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上可能導(dǎo)致不穩(wěn)定的因素,于是改變輸出采樣的電壓比,將輸出調(diào)定在半電壓24V上,使用90V的輸入直流電壓,在保證功率管安全的情況下進行調(diào)試。待電路工作正常后,再緩慢升高輸入直流電壓,經(jīng)過多次試驗,發(fā)現(xiàn)當(dāng)Ui為180~250V時就可能引發(fā)振蕩,最后判定是驅(qū)動變壓器各個繞組之間的分布電容在搗亂。

  兩只開關(guān)管的電容分布,其中C2是繞組NA的下端M與NB的上端P間的分布電容。當(dāng)驅(qū)動變壓器的繞組NA輸出正脈沖時NB輸出負(fù)脈沖,TA管由截止轉(zhuǎn)為飽和導(dǎo)通,于是TA管的源極即M點的電位急速升高,并通過電容C2提升NB繞組上端P的電位,升高的數(shù)值與兩個繞組的分布電容C1、C2、C3有關(guān),還和P點到地的高頻阻抗以及M點電位上升的速度有關(guān)。如果提升的數(shù)值大于NB繞組自身的負(fù)脈沖幅度,就會引發(fā)TB管的瞬時導(dǎo)通,從而出現(xiàn)前面所述的間歇振蕩。其他各管導(dǎo)通時也會有類似情況發(fā)生。

  解決電磁干擾一般有三種途徑,一是降低干擾源的強度,二是增強被驅(qū)動的MOS管的抗干擾能力,三是阻隔干擾的通路。在本例中,干擾源就是變壓器要傳遞的脈沖,這是無法降低的。給驅(qū)動加上負(fù)壓,可以大大增強MOS管的抗干擾能力,這種方法為許多電源所采用。本例采用第三種方法,即在驅(qū)動變壓器的各繞組間加繞屏蔽層,其結(jié)構(gòu)如圖3所示,共5個繞組和5個屏蔽層。整個變壓器包括屏蔽層從左向右逐層繞制,N1接到控制回路的地;兩個下管驅(qū)動繞組由于電位變化不大,同時與N2連接,實際上是接到了功率地;N3和N4將上管繞組NA包了起來,并與NA的異名端相接;N5將繞組ND與NA隔離。這樣每個繞組都和它的屏蔽層同電位,它們之間不會有容性電流。當(dāng)上管TA導(dǎo)通、上管繞組NA的電位跳升時,屏蔽層N3和N4的電位也要同樣跳變,由于N2和N3之間的分布電容,這個跳變將在這兩個屏蔽層中間產(chǎn)生電流,但對管子的驅(qū)動沒有影響,只是會耗損一點主功率。在實際電路中采用了加電磁屏蔽的驅(qū)動變壓器之后,問題得到了全部解決。

  需要特別提出的是,屏蔽的作用是將各個繞組隔離開,以避免分布電容的不良影響。因此屏蔽層接到什么地方,是需要慎重考慮的,否則可能適得其反。如果圖3 中的N3、N4不與NA相接,而是與N2一起接到功率地,則電容分布如圖4所示,C6、C7分別表示繞組NA的上下端與屏蔽層N3間,也就是功率地間的分布電容(實際上C6、C7分別是包含了圖2中C4、C1后的等效電容)。當(dāng)NA輸出正脈沖的上升沿時,TA迅速導(dǎo)通,M點電位跳升,于是C6、 C7中要有容性電流產(chǎn)生。M是低阻抗點,電流iC7對它的電位影響不大,但N點卻是高阻抗點,iC6電流將瞬間降低它的電位,可能使TA管瞬間關(guān)斷。因此不能采用這種連接方式。屏蔽層N3、N4如改與NA的同名端相接,效果也不好。

  對于分布電容引起的截止管誤導(dǎo)通,可以采取設(shè)置負(fù)壓驅(qū)動和屏蔽隔離兩種辦法來解決。給變壓器增加屏蔽層會使驅(qū)動變壓器的設(shè)計變得復(fù)雜,但不用對電路進行修改,仍不失為一種實用有效的方法。

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