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[求助]大功率高频高压变压器能否这样测次级绕组线圈电容?

废话少说,直入正题。

首先,请允许我花一丁点的文字将此大功率高频高压变压器的设计简述。

1、U型磁芯;

2、初级与次级都在磁芯的同一条腿上,次级分层分段绕制,如下图;

3、初级励磁电感1mH,变压器变比200,从初级测漏感3.2uH

 

然后,请再允许我给出一张拓扑图,如下:

 

下图为左上右下和左下右上四个开关管的时序:

 

现因手头无阻抗测量仪,无法测得次级线圈的电容,遂有以下方法:

1、将变压器次级的10段绕组串联,空载,无硅堆无电容;

2、通过以上拓扑给变压器初级加30v的电压,开关频率30k,测得变压器初级电流波形如下:

 

现测得该波形频率为90kHz

问,此电流波形是否为变压器漏感Lp和次级线圈电容折算到原方的集总电容Cp的谐振电流???还是初级的励磁电感LmCp的谐振电流???还是啥也不是(根本就不能这么测)???

望各位大侠给予帮助,在此谢过!

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2011-12-02 13:18
图挂了 点浏览 然后插入编辑器 不要直接复制到帖子里
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易逆变
LV.2
3
2011-12-02 19:47
@电源网-源源
图挂了点浏览然后插入编辑器不要直接复制到帖子里
如何我自己能看到到?
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易逆变
LV.2
4
2011-12-02 19:55
@电源网-源源
图挂了点浏览然后插入编辑器不要直接复制到帖子里

图片传好了,楼上的高手,帮忙分析一下!

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2011-12-02 22:06
试验一下
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btma
LV.8
6
2011-12-03 00:19
不知道为何要测次级绕组电容?关注中、、、
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易逆变
LV.2
7
2011-12-03 11:49
@btma
不知道为何要测次级绕组电容?关注中、、、

漏感大,关断电压大;线圈电容大,电流尖峰大!

其实这个测试的主要目的是,若是在电路中串联LC谐振,那么这个电容Cp便与LC串联谐振构成了LCC串并联谐振了,LC串联谐振与LCC串并联谐振的性质是不是完全变了?若不知道这个电容的大小,如何去分析电路的LCC呢?

现在关键问题是,以上步骤测试出来的线圈电容在整个拓扑当中扮演着什么角色。

实际上这个变压器是分段分层绕制,现根据上面开贴的方法测出来的是10段串起来的总线圈电容,而实际上是要10个段分别接硅堆整流,然后再串联。那么,又有一个问题,10个段全串起来的线圈电容与10个段分别接硅堆整流再串起来的线圈电容在变压器中的模态是否一样呢?

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易逆变
LV.2
8
2011-12-03 12:41
@tvro
试验一下

试验波形是很漂亮的,如图,但请注意,这个时候不是将10个段串起来然后用一个硅堆整流,而是将10个段分别有一个硅堆整流然后再将10个硅堆整流的电压串起来后接滤波电容和负载,如图,初级电流和电压:

 

根据开贴所说的测试方法,我假定是漏感和线圈电容谐振,那么算出来的线圈电容这算到原方后大概是1uF,那么问题又来了,如果用1uF的电容并在变压器的原方,肯定出不来这个波形,难道这个折算到原方的线圈电容在有硅堆串联和无硅堆串联是两种完全不同的情况?又是怎么个不同法呢?实际是应该算没硅堆的还是有硅堆的呢?

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2011-12-03 16:05
@易逆变
试验波形是很漂亮的,如图,但请注意,这个时候不是将10个段串起来然后用一个硅堆整流,而是将10个段分别有一个硅堆整流然后再将10个硅堆整流的电压串起来后接滤波电容和负载,如图,初级电流和电压:[图片] 根据开贴所说的测试方法,我假定是漏感和线圈电容谐振,那么算出来的线圈电容这算到原方后大概是1uF,那么问题又来了,如果用1uF的电容并在变压器的原方,肯定出不来这个波形,难道这个折算到原方的线圈电容在有硅堆串联和无硅堆串联是两种完全不同的情况?又是怎么个不同法呢?实际是应该算没硅堆的还是有硅堆的呢?
能达到目的就行
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易逆变
LV.2
10
2011-12-03 21:03

 

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btma
LV.8
11
2011-12-03 22:57
@易逆变
漏感大,关断电压大;线圈电容大,电流尖峰大!其实这个测试的主要目的是,若是在电路中串联LC谐振,那么这个电容Cp便与LC串联谐振构成了LCC串并联谐振了,LC串联谐振与LCC串并联谐振的性质是不是完全变了?若不知道这个电容的大小,如何去分析电路的LCC呢?现在关键问题是,以上步骤测试出来的线圈电容在整个拓扑当中扮演着什么角色。实际上这个变压器是分段分层绕制,现根据上面开贴的方法测出来的是10段串起来的总线圈电容,而实际上是要10个段分别接硅堆整流,然后再串联。那么,又有一个问题,10个段全串起来的线圈电容与10个段分别接硅堆整流再串起来的线圈电容在变压器中的模态是否一样呢?

我觉得是否我们再去温习一下LCC的内容。

第2个C是指次级滤波等效电容折算到初级的电容,应该非常大,在计算谐振频率时几乎可不考虑。并非是线圈电容大,电流尖峰大!。线圈电容主要是对初次级的干扰传递起作用。

分段绕制每段中串二极管一般用于小功率高压中,比如电视机高压包,与你开题说的大功率高压不同。一般用于反激式电路,大功率一般是全桥或半桥电路,必然不能分段串二极管。但可以分段整流滤波后再串联。在分析中次级的二极管只相当于一个小电阻,可简单忽略或归入衰减电阻。

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2011-12-04 13:14
@易逆变
漏感大,关断电压大;线圈电容大,电流尖峰大!其实这个测试的主要目的是,若是在电路中串联LC谐振,那么这个电容Cp便与LC串联谐振构成了LCC串并联谐振了,LC串联谐振与LCC串并联谐振的性质是不是完全变了?若不知道这个电容的大小,如何去分析电路的LCC呢?现在关键问题是,以上步骤测试出来的线圈电容在整个拓扑当中扮演着什么角色。实际上这个变压器是分段分层绕制,现根据上面开贴的方法测出来的是10段串起来的总线圈电容,而实际上是要10个段分别接硅堆整流,然后再串联。那么,又有一个问题,10个段全串起来的线圈电容与10个段分别接硅堆整流再串起来的线圈电容在变压器中的模态是否一样呢?
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易逆变
LV.2
13
2011-12-05 20:04
@btma
我觉得是否我们再去温习一下LCC的内容。第2个C是指次级滤波等效电容折算到初级的电容,应该非常大,在计算谐振频率时几乎可不考虑。并非是线圈电容大,电流尖峰大!。线圈电容主要是对初次级的干扰传递起作用。分段绕制每段中串二极管一般用于小功率高压中,比如电视机高压包,与你开题说的大功率高压不同。一般用于反激式电路,大功率一般是全桥或半桥电路,必然不能分段串二极管。但可以分段整流滤波后再串联。在分析中次级的二极管只相当于一个小电阻,可简单忽略或归入衰减电阻。

LCC这个话题太大,暂且路过。

btma团长说,“大功率一般是全桥或半桥电路,必然不能分段串二极管”,这句话我需要问清楚,团长的意思是说,“每个段分别用一个桥整流后,再串联,再滤波”这种做法行不通?

便于理解,现将其图形化: 

比较左右两种方法,区别在于一个只有一个电容,另一个电容会分作几个,这有什么区别吗?

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2011-12-05 20:23
@易逆变
LCC这个话题太大,暂且路过。btma团长说,“大功率一般是全桥或半桥电路,必然不能分段串二极管”,这句话我需要问清楚,团长的意思是说,“每个段分别用一个桥整流后,再串联,再滤波”这种做法行不通?便于理解,现将其图形化:[图片] 比较左右两种方法,区别在于一个只有一个电容,另一个电容会分作几个,这有什么区别吗?
对电容的耐压要求不同
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btma
LV.8
15
2011-12-09 00:36
@易逆变
LCC这个话题太大,暂且路过。btma团长说,“大功率一般是全桥或半桥电路,必然不能分段串二极管”,这句话我需要问清楚,团长的意思是说,“每个段分别用一个桥整流后,再串联,再滤波”这种做法行不通?便于理解,现将其图形化:[图片] 比较左右两种方法,区别在于一个只有一个电容,另一个电容会分作几个,这有什么区别吗?

我说的是串二极管,就象电视高压包的方式,在线圈间串二极管,是单向驱动的,并不是串全桥。

从原理上说,左图可以工作,但还真没见过这样的用法,这样设计的意图是什么?而且3组绕组的整流充电路径和绝缘都不相同,工艺会比较麻烦。一般来说,相同条件下二极管的耐压容易提高,大容量的电容耐压不容易提高,所以右图常见。2种电路原理上都可行,但器件、工艺上差别大。

典型电路可以参考雪大师的帖子:

http://bbs.dianyuan.com/topic/738596

 

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2011-12-09 06:20
@btma
我说的是串二极管,就象电视高压包的方式,在线圈间串二极管,是单向驱动的,并不是串全桥。从原理上说,左图可以工作,但还真没见过这样的用法,这样设计的意图是什么?而且3组绕组的整流充电路径和绝缘都不相同,工艺会比较麻烦。一般来说,相同条件下二极管的耐压容易提高,大容量的电容耐压不容易提高,所以右图常见。2种电路原理上都可行,但器件、工艺上差别大。典型电路可以参考雪大师的帖子:http://bbs.dianyuan.com/topic/738596 
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易逆变
LV.2
17
2011-12-13 19:21
@btma
我说的是串二极管,就象电视高压包的方式,在线圈间串二极管,是单向驱动的,并不是串全桥。从原理上说,左图可以工作,但还真没见过这样的用法,这样设计的意图是什么?而且3组绕组的整流充电路径和绝缘都不相同,工艺会比较麻烦。一般来说,相同条件下二极管的耐压容易提高,大容量的电容耐压不容易提高,所以右图常见。2种电路原理上都可行,但器件、工艺上差别大。典型电路可以参考雪大师的帖子:http://bbs.dianyuan.com/topic/738596 

先说声谢谢。

最后一个疑问,雪大师的第3种电路,也就是上面的第二个电路图,折算到原方的电容怎么算?

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btma
LV.8
18
2011-12-14 01:18
@易逆变
先说声谢谢。最后一个疑问,雪大师的第3种电路,也就是上面的第二个电路图,折算到原方的电容怎么算?
一般粗略的计算是变比的平方乘电容值。
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2011-12-14 06:01
@btma
一般粗略的计算是变比的平方乘电容值。
学习
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易逆变
LV.2
20
2011-12-14 19:59
@btma
一般粗略的计算是变比的平方乘电容值。

不是这个意思,折算到原方肯定是变比的平方。

我的意思是说,比如说我次级有10个绕组,然后每个绕组都有一个整流桥,那10个绕组的线圈电容是串联?还是并联?再折算到原方?

不知道这样问是否够清楚!

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2011-12-14 21:49
@易逆变
不是这个意思,折算到原方肯定是变比的平方。我的意思是说,比如说我次级有10个绕组,然后每个绕组都有一个整流桥,那10个绕组的线圈电容是串联?还是并联?再折算到原方?不知道这样问是否够清楚!

每个单独输出在串联??

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btma
LV.8
22
2011-12-14 23:20
@易逆变
不是这个意思,折算到原方肯定是变比的平方。我的意思是说,比如说我次级有10个绕组,然后每个绕组都有一个整流桥,那10个绕组的线圈电容是串联?还是并联?再折算到原方?不知道这样问是否够清楚!

清楚了,你问的是线圈分布电容,那是比较复杂的问题,既有初次级线圈间的分布电容,也有次级不同线圈层间的分布电容,还有对地的分布电容,精细计算太复杂,一般我们就采取大概的等效。

若要折算到原边,主要是并联关系,与次级实际电容乘变比平方比较,工艺好的话可忽略不计。但分布电容对EMI影响较大,工艺差的也许都不能正常工作。

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易逆变
LV.2
23
2011-12-15 19:43
@btma
清楚了,你问的是线圈分布电容,那是比较复杂的问题,既有初次级线圈间的分布电容,也有次级不同线圈层间的分布电容,还有对地的分布电容,精细计算太复杂,一般我们就采取大概的等效。若要折算到原边,主要是并联关系,与次级实际电容乘变比平方比较,工艺好的话可忽略不计。但分布电容对EMI影响较大,工艺差的也许都不能正常工作。

哦对,我可能表达不清楚,我说的是分布电容。

但还是不是我要的答案。

匝间、层间、绕组间以及杂散电容(对磁芯的分布电容,原方到次级的耦合电容,对地的分布电容(也就是对接地外壳)),折算到原方是集总电容Cp,如图,这是最经典的分析变压器的等效模型,相信都知道:

 

若只有一个绕组,上图可以准确描述了。

但若有多个绕组,这个折算的情况是如何的呢?现在关键的是多个绕组是通过硅堆串起来的,如图,以三个绕组为例,Cs表示每一个绕组的分布电容:

 

Cp = n² (Cs1//Cs2//Cs3)??????

不知我这样表达是否够清楚?

因为是大功率高压输出,变压器的变比很大,那么Cs必然是不能忽略的。所以必然要知道Cs的大小。否则,它再跟漏感谐振,岂不成了并联谐振?

再问,若只有一个绕组,测Cs倒是比较好,若是几个绕组,每一个绕组的Cs1、Cs2、Cs3又要怎么测呢?

或许我问的这些问题都是多余的,其实根本不用考虑这个,但还是想一探究竟。

希望得到大家的帮助。

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btma
LV.8
24
2011-12-16 01:29
@易逆变
哦对,我可能表达不清楚,我说的是分布电容。但还是不是我要的答案。匝间、层间、绕组间以及杂散电容(对磁芯的分布电容,原方到次级的耦合电容,对地的分布电容(也就是对接地外壳)),折算到原方是集总电容Cp,如图,这是最经典的分析变压器的等效模型,相信都知道:[图片] 若只有一个绕组,上图可以准确描述了。但若有多个绕组,这个折算的情况是如何的呢?现在关键的是多个绕组是通过硅堆串起来的,如图,以三个绕组为例,Cs表示每一个绕组的分布电容:[图片] Cp=n²(Cs1//Cs2//Cs3)??????不知我这样表达是否够清楚?因为是大功率高压输出,变压器的变比很大,那么Cs必然是不能忽略的。所以必然要知道Cs的大小。否则,它再跟漏感谐振,岂不成了并联谐振?再问,若只有一个绕组,测Cs倒是比较好,若是几个绕组,每一个绕组的Cs1、Cs2、Cs3又要怎么测呢?或许我问的这些问题都是多余的,其实根本不用考虑这个,但还是想一探究竟。希望得到大家的帮助。
高压开关电源变压器的分布电容特点:
   
在变压器中,由于两个导体之间分布或寄生的电气耦合,绕组线匝之间、同一绕组上下层之间、不同绕组之间、绕组对屏蔽层之间沿着某一线长度方向的电位分布是变化的,这样就形成了分布电容,由下式表示:
                                     

   
式中:M为分段的段数;N为每段的层数; Co为静态电容(pf);U为层间的电位差;UP为初级电压。
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2011-12-16 08:23
@易逆变
哦对,我可能表达不清楚,我说的是分布电容。但还是不是我要的答案。匝间、层间、绕组间以及杂散电容(对磁芯的分布电容,原方到次级的耦合电容,对地的分布电容(也就是对接地外壳)),折算到原方是集总电容Cp,如图,这是最经典的分析变压器的等效模型,相信都知道:[图片] 若只有一个绕组,上图可以准确描述了。但若有多个绕组,这个折算的情况是如何的呢?现在关键的是多个绕组是通过硅堆串起来的,如图,以三个绕组为例,Cs表示每一个绕组的分布电容:[图片] Cp=n²(Cs1//Cs2//Cs3)??????不知我这样表达是否够清楚?因为是大功率高压输出,变压器的变比很大,那么Cs必然是不能忽略的。所以必然要知道Cs的大小。否则,它再跟漏感谐振,岂不成了并联谐振?再问,若只有一个绕组,测Cs倒是比较好,若是几个绕组,每一个绕组的Cs1、Cs2、Cs3又要怎么测呢?或许我问的这些问题都是多余的,其实根本不用考虑这个,但还是想一探究竟。希望得到大家的帮助。
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易逆变
LV.2
26
2011-12-16 19:45
@btma
高压开关电源变压器的分布电容特点:  在变压器中,由于两个导体之间分布或寄生的电气耦合,绕组线匝之间、同一绕组上下层之间、不同绕组之间、绕组对屏蔽层之间沿着某一线长度方向的电位分布是变化的,这样就形成了分布电容,由下式表示:              [图片]                          式中:M为分段的段数;N为每段的层数;Co为静态电容(pf);U为层间的电位差;UP为初级电压。

 

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2011-12-17 08:22
@易逆变
[图片][图片] 

公式

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raybest
LV.2
28
2012-05-21 14:37

这显然是变压器漏感和变压器集中分布电容的谐振,从波形看,分布电容折算到原边约为1uF,很有点大哦

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pzh000000
LV.1
29
2012-05-30 15:04
@raybest
这显然是变压器漏感和变压器集中分布电容的谐振,从波形看,分布电容折算到原边约为1uF,很有点大哦
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2012-05-30 20:04
@pzh000000
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