干式變壓器中的分布電容和屏蔽

實際電路由非理想元件組成，設計中可能會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，輸出不期望穩定，而是時不時間歇振蕩，發出“吱吱”聲，有時甚至燒壞開關管。對電路進行分析后，沒有發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電壓對功率管進行調試。電路工作正常后，慢慢增加輸入DC電壓。經過多次測試發現，當Ui為180 ~ 250 V時，可能會引起振蕩。較后，確定干式變壓器繞組之間的分布電容導致故障。

兩個開關管的電容分布如圖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。當驅動干式變壓器的繞組NA輸出正脈沖時，NB輸出負脈沖，TA管由關斷變為飽和導通，于是TA管的源極即M點電位迅速上升，NB繞組上端P的電位被電容C2增大。增加的值與兩個繞組的分布電容C1、C2和C3有關，也與P點到地的高頻阻抗和M點電位上升速度有關。如果上升值大于NB繞組本身的負脈沖幅度，則會觸發TB管瞬時導通，出現上述間歇振蕩。進行其他管道時也會出現類似的情況。

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，無法減少。在驅動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。在這個例子中，采用第三種方法，即在驅動干式變壓器的繞組之間增加屏蔽層。結構如圖3所示，共有五個繞組和五個屏蔽層。整個干式變壓器從左至右逐層繞制，N1接至控制回路的地。兩個下管驅動繞組同時與N2相連，因為電勢變化很小，所以它們實際上連接到電源地。N3和N4纏繞上管繞組na，并與NA的不同名稱端連接；N5將繞組nd與NA隔離。這樣，每個繞組與其屏蔽層處于相同的電位，它們之間沒有電容電流。當上管TA導通并且上管繞組NA的電位上升時，屏蔽層N3和N4的電位也上升。由于N2和N3之間的分布電容，這種跳躍會在這兩個屏蔽層之間產生電流，但對管的驅動沒有影響，只會消耗很少的主功率。在實際電路中采用帶電磁屏蔽的驅動干式變壓器后，問題得到了徹底解決。

必須指出，屏蔽的作用是隔離每個繞組，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，否則可能會適得其反。如果圖3中的N3和N4沒有接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，TA迅速導通，M點電位跳變，于是C6和C7會產生容性電流。m為低阻抗點，電流iC7對其電位影響不大，但N為高阻抗點，電流iC6會瞬間降低電位，可能瞬間關斷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#分頁標題#e#

有兩種方法可以解決