干式變壓器中的分布電容和屏蔽

實(shí)際電路由非理想元件組成，設計中可能會(huì )遇到很多意想不到的情況。調試如圖1所示的普通全橋電源時(shí)，輸出不期望穩定，而是時(shí)不時(shí)間歇振蕩，發(fā)出“吱吱”聲，有時(shí)甚至燒壞開(kāi)關(guān)管。對電路進(jìn)行分析后，沒(méi)有發(fā)現可能導致結構不穩定的因素，因此改變了輸出采樣的電壓比，將輸出設置為半電壓24V，在保證安全的情況下，采用90V的輸入DC電壓對功率管進(jìn)行調試。電路工作正常后，慢慢增加輸入DC電壓。經(jīng)過(guò)多次測試發(fā)現，當Ui為180 ~ 250 V時(shí)，可能會(huì )引起振蕩。較后，確定干式變壓器繞組之間的分布電容導致故障。

兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的電容分布如圖2所示，其中C2是繞組NA下端m和NB上端p之間的分布電容。當驅動(dòng)干式變壓器的繞組NA輸出正脈沖時(shí)，NB輸出負脈沖，TA管由關(guān)斷變?yōu)轱柡蛯?，于是TA管的源極即M點(diǎn)電位迅速上升，NB繞組上端P的電位被電容C2增大。增加的值與兩個(gè)繞組的分布電容C1、C2和C3有關(guān)，也與P點(diǎn)到地的高頻阻抗和M點(diǎn)電位上升速度有關(guān)。如果上升值大于NB繞組本身的負脈沖幅度，則會(huì )觸發(fā)TB管瞬時(shí)導通，出現上述間歇振蕩。進(jìn)行其他管道時(shí)也會(huì )出現類(lèi)似的情況。

解決電磁干擾一般有三種方法，一是降低干擾源的強度，二是增強被驅動(dòng)MOS管的抗干擾能力，三是阻斷干擾路徑。在本例中，干擾源是干式變壓器要傳輸的脈沖，無(wú)法減少。在驅動(dòng)器中加入負壓可以大大增強MOS管的抗干擾能力，很多電源都采用這種方式。在這個(gè)例子中，采用第三種方法，即在驅動(dòng)干式變壓器的繞組之間增加屏蔽層。結構如圖3所示，共有五個(gè)繞組和五個(gè)屏蔽層。整個(gè)干式變壓器從左至右逐層繞制，N1接至控制回路的地。兩個(gè)下管驅動(dòng)繞組同時(shí)與N2相連，因為電勢變化很小，所以它們實(shí)際上連接到電源地。N3和N4纏繞上管繞組na，并與NA的不同名稱(chēng)端連接；N5將繞組nd與NA隔離。這樣，每個(gè)繞組與其屏蔽層處于相同的電位，它們之間沒(méi)有電容電流。當上管TA導通并且上管繞組NA的電位上升時(shí)，屏蔽層N3和N4的電位也上升。由于N2和N3之間的分布電容，這種跳躍會(huì )在這兩個(gè)屏蔽層之間產(chǎn)生電流，但對管的驅動(dòng)沒(méi)有影響，只會(huì )消耗很少的主功率。在實(shí)際電路中采用帶電磁屏蔽的驅動(dòng)干式變壓器后，問(wèn)題得到了徹底解決。

必須指出，屏蔽的作用是隔離每個(gè)繞組，以避免分布電容的不利影響。因此，需要仔細考慮屏蔽層連接在哪里，否則可能會(huì )適得其反。如果圖3中的N3和N4沒(méi)有接NA，而是和N2一起接電源地，電容分布如圖4所示，C6和C7分別代表繞組NA的上下端和屏蔽N3之間，即電源地之間的分布電容(實(shí)際上C6和C7分別包括圖2中C4和C1之后的等效電容)。當NA輸出正脈沖的上升沿時(shí)，TA迅速導通，M點(diǎn)電位跳變，于是C6和C7會(huì )產(chǎn)生容性電流。m為低阻抗點(diǎn)，電流iC7對其電位影響不大，但N為高阻抗點(diǎn)，電流iC6會(huì )瞬間降低電位，可能瞬間關(guān)斷TA管。所以不能采用這種連接方式。如果屏蔽層N3和N4連接到na的同名端子，效果不好。 #p#分頁(yè)標題#e#

有兩種方法可以解決