電源功率器件篇：變壓器寄生電容對高壓充電機輸出功率影響

在新能源汽車產業高速發展的背景下，高壓充電機作為保障電動汽車高效充電的核心設備，其性能直接關乎車輛的續航能力以及充電的安全性與便捷性。變壓器作為高壓充電機能量轉換的關鍵部件，在高頻工作環境下，其寄生電容會對充電機輸出功率產生顯著影響。

一、變壓器寄生電容的產生原因？

變壓器的寄生電容主要包括初級與次級繞組之間的分布電容、繞組層間電容及匝間電容。其成因可歸納為以下兩方面：

1、內部結構因素

繞組間耦合：初級與次級繞組緊密排列時，導體間電場作用形成分布電容。

層間電位差：繞組各層間因電勢梯度產生層間電容，匝間絕緣介質則構成匝間電容。

2、材料與工藝因素

絕緣材料介電常數直接影響電容值，介電常數越高，寄生電容越大。

繞制工藝（如線徑、層間距）決定導體間有效面積與距離，進而影響電容參數。

二、寄生電容的特性及影響

寄生電容的特性受多種因素的綜合影響。繞組的匝數、線徑、絕緣材料以及繞組間距等結構參數對其有顯著影響。

寄生電容的容值可表示為：

其中，εr 為絕緣材料相對介電常數，A 為導體有效面積，d 為間距。由此可知：

結構參數：匝數增加、線徑加粗（增大A）或層間距縮小（減小d），均會顯著增加寄生電容。

工作頻率：高頻下寄生電容阻抗降低（ XC=1/ωC ），導致分流效應與諧振風險加劇。

三、對高壓充電機輸出功率的影響

1 、諧振導致輸出功率波動

寄生電容與變壓器漏感構成LC諧振回路，若充電機工作頻率接近諧振點，將引發電壓電流振蕩，造成輸出不穩定。

2 、附加損耗降低效率

寄生電容在充放電過程中會產生能量損耗，這些損耗以熱能形式散發，降低了高壓充電機的整體效率，進而影響輸出功率。

損耗主要體現在兩個方面：一是寄生電容充放電電流在繞組電阻上產生的焦耳熱；二是高頻下絕緣介質的介質損耗。

3 、電能傳輸效率受影響

寄生電容的存在會分流部分高頻電流，減少用于能量傳輸的有效電流，降低電能從輸入到輸出的傳輸效率。尤其在高壓充電機功率變換環節，寄生電容的分流作用使得輸出功率難以達到預期，嚴重影響充電機性能表現。

變壓器寄生電容對高壓充電機輸出功率存在多方面的不利影響，會降低傳輸效率、增加無功功率，致使輸出功率不穩定。在實際應用中，我們需要通過優化變壓器設計、補償無功功率以及增加功率穩定控制來有效降低寄生電容帶來的不利影響。PPEC inside 數字電源系列產品基于PPEC數字電源控制芯片開發，在實際研發生產過程中，充分重視變壓器寄生電容問題，并綜合運用多種方法進行優化，滿足大功率數字電源領域對高壓充電機高性能的要求，廣泛應用于各類新能源汽車高壓充電場景。