解析变压器绕制工艺
成本低,适用于大批量的生产,但漏感稍大,故适用于对漏感不敏感的小功率场合,一般功率小于10W的电源中普遍实用这种绕法
三明治绕法
三明治绕法久负盛名,几乎每个做电源的人都知道这种绕法,但真正对三明治绕法做过深入研究的人,应该不多。相信很多人都吃过三明治,就是两层面包中间夹一层奶油。顾名思义,三明治绕法就是两层夹一层的绕法。由于被夹在中间的绕组不同,三明治又分为两种绕法:初级夹次级,次级夹初级。
如上图,顺序为Np/2,Ns,Np/2,Nb,此种绕法有量大优点,由于增加了初次级的有效耦合面积,可以极大的减少变压器的漏感,而减少漏感带来的好处是显而易见的:漏感引起的电压尖峰会降低,这就使MOSFET的电压应力降低,同时,由MOSFET与散热片引起的共模干扰电流也可以降低,从而改善EMI。
第二种,次级夹初级的绕法(也叫次级平均绕法)
如上图,顺序为Ns/2,Np,Ns/2,Nb。当输出是低压大电流时,一般采用此种绕法,其优点有二:
1、可以有效降低铜损引起的温升:由于输出是低压大电流,故铜损对导线的长度较为敏感,绕在内侧的Ns/2可以有效较少绕线长度,从而降低此Ns/2绕组的铜损及发热。
2、可以减少初级耦合至变压器磁芯高频干扰。由于初级远离磁芯,次级电压低,故引起的高频干扰小。
我们大家来进一步深入讨论下这个三明治绕发对EMI的影响。首先,我们来看初级夹次级的绕法,我们知道,变压器的初级由于电压较高,所以绕组较多,一般要超过2层,有时甚至达到4-5层,这就给变压器带来一个分布参数---层间电容。
上图即为反激电源MOSFET的Vds波形
从这个角度来说,三明治绕法是可以在一定程度上改善EMI。从另外一个角度来说,三明治绕法确实是增加了初次级的耦合面积,减少了漏感,同时又使初次级的耦合电容增加了;当开关管反复开关时,电容也会反复充放电,也就是说会引起振荡,此振荡正比于开关频率,会对EMI产生不利的影响。
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