2、变压器磁芯的漏磁分析-世纪电源网.ppt

一般气隙设置在中柱上，气隙周围散磁大 为了减小边缘磁通 引起的涡流损耗， 尽量减小气隙尺寸。 有人提出用磁粉芯 填充在气隙位置， 但工艺复杂成本高。 高频损耗仍然严重。 2.散磁通引起周围电路损耗； 3.散磁通引起铜箔线圈导体涡流，减少导体有效截面积，增加导体损耗，或引起导体局部过热。 小结：高频磁芯线圈的散磁 会带来以下的严重后果： 1.散磁通引起周围电路的电磁干扰； 三、分布电容 1、线圈间电容和屏蔽 2、端部之间电容 线圈间电容是引起开关初级到次级之间共模噪声的通道。在减少漏感和涡流损耗时，要求线圈交错绕和宽窗口及初次级空间尽量紧凑等都增加了线圈的分布电容。 为了减少初级和次级之间的耦合，可采用恰当的屏蔽措施。即用薄铜带或金属绝缘膜隔离围绕在初级和次级之间，构成电气屏蔽。 1、线圈间电容和屏蔽 (a)没有屏蔽 (b)屏蔽不接地 (c)屏蔽接地 无屏蔽时初级对次级的干扰 加入屏蔽不接地时，次级 接收到的干扰电压为： 可见，不但不起屏蔽作用，还加强了干扰。 则： 如果 因为 初级对次级的干扰大大减少 如果屏蔽接地良好，即 实际上屏蔽不是无限大的，也并非无缝隙的封闭体，在初级和次级还存在剩余电容C’，因此在次级仍有干扰电压。 屏蔽层可靠接地是非常重要的，当初级和次级有很高的瞬态电压时，往往采取双重屏蔽。根据线圈的安排，选择屏蔽接地点。 2、端部之间电容 端部之间电容也称为分布电容。在高压线圈中，线圈来回绕成许多层。上一层的末尾与下一层的开头之间存在电容，交流电位差大，形成旁路电流。 接近匝间电容很小 小结 （1）高频电流仅在接近表面的导线中流通，而不在中心导线中流通，称为集肤效应。 （2）在一对厚于Δ的导体或线圈中，流过相反的高频电流时，高频电流仅在相互最接近的两导体整个表面流通。导体其它部分没有电流，也没有磁场。 这叫邻近效应。 （5）多层线圈连接成并联，如果处理不当，高频电流仅流过外层的内表面或内层的外表面，达不到平均分配电流的目的。 （4）必须用缓冲和箝位吸收漏感能量，通常导致负载相关的损耗。 （3）线圈间磁场强度越大，漏感越大。 （7）最高输出功率的次级线圈应当与初级线圈紧耦合。避免低功率线圈处于初级与高功率次级间的高磁场强度区。 （6）用最大宽度的窗口和/或交错线圈减少漏感和涡流。这带来增加线圈间电容的弊病。 把这个公式想明白？ 8 变压器的绕法不同，磁势分布也不同。 采用线圈的交错绕法可以降低变压器的 漏磁从而减少漏感。 二、高频变压器线圈中的电磁现象 1、集肤效应 2、线圈磁场和邻近效应 4、线圈寄生电容 3、邻近效应对多层线圈的影响 1、集肤效应 单根载流导体的磁场 离开导线中心越远磁场越弱 磁场最强 导线内磁场强度， 半径x处的磁场强度 单根载流导体的 磁场强度分布图 1-2-3 4-5-6 导线内磁场 导线外磁场 主电流和涡流之和在导线表面加强，趋向导线中心越弱，电流趋向于导体表面。这就是集肤效应。 研究表明： 导线中电流密度 从导线表面到中 心按指数规律下 降,导线有效截 面积减小而电阻 加大。 导体的表面 电流密度大 导体的中间电流密度小 工程上定义从表面到电流密度下降到表面电流密度的0.368（即1/e）的厚度为趋肤深度或穿透深度Δ μ－导线材料的磁导率； γ＝1/ρ－材料的电导率； k－材料电导率（或电阻率）温度系数； 铜的电阻率温度系数-请记住 集肤效应使导线的有效截面积减少，交流电阻Rac 增加，当导线直径大于两倍穿透深度时: 穿透深度与导 线温度的关系 频率单位是赫兹， 穿透深度单位是厘米 交流电阻是直流电阻的倍数 铜导线的穿透深度与频率和温度的关系 (1)如果两根导线代替一根，细导线的直径为 单导线的穿透截面积 两根并联导线的穿透截面积 （2）大电流用铜箔，将铜箔切割成骨架的宽度，厚度可以比某开关频率时的穿透深度大37%，铜箔之间需要绝缘。 矩形波电流的穿透深度为基波正弦波穿透深度的70%。 注意：开关电源中大部分电流波形为矩形波，其中包含有丰富的高次谐波，各谐波穿透深度和交流电阻互不相同。 2、线圈磁场和邻近效应 高频电流iA 高频电流iB 两根导线厚度a 大于穿透深度Δ，流过相反的且相等的高频电流iA和iB时，导体中电流挤在两导体靠近的一边，这就是邻近效应。 如果两根平行导线流入同方向的电流 电流都挤到导体的外侧 邻近效应使能量主要存储在导线之间，如果 变压器的宽度远大于导线间距，分析如下： 单位长度l=1上的电感为 N=1－匝数； l－导电带料的长度(cm) b－带料的宽度（cm） w－导线间距离(cm) 若忽略外磁场的能量，单位长度两导线气隙间存储的能量为 式中 I－为导电带料流过的电流； H－导线之间的磁场强度。 如果导线宽度越窄（b 变小），存储能量越大。指导