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[求助]大功率高頻高壓變壓器能否這樣測次級繞組線圈電容?

廢話少說,直入正題。

首先,請允許我花一丁點的文字將此大功率高頻高壓變壓器的設計簡述。

1、U型磁芯;

2、初級與次級都在磁芯的同一條腿上,次級分層分段繞制,如下圖;

3、初級勵磁電感1mH,變壓器變比200,從初級測漏感3.2uH;

 

然后,請再允許我給出一張拓撲圖,如下:

 

下圖為左上右下和左下右上四個開關管的時序:

 

現因手頭無阻抗測量儀,無法測得次級線圈的電容,遂有以下方法:

1、將變壓器次級的10段繞組串聯,空載,無硅堆無電容;

2、通過以上拓撲給變壓器初級加30v的電壓,開關頻率30k,測得變壓器初級電流波形如下:

 

現測得該波形頻率為90kHz。

問,此電流波形是否為變壓器漏感Lp和次級線圈電容折算到原方的集總電容Cp的諧振電流???還是初級的勵磁電感LmCp的諧振電流???還是啥也不是(根本就不能這么測)???

望各位大俠給予幫助,在此謝過!

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2011-12-02 13:18
圖掛了 點瀏覽 然后插入編輯器 不要直接復制到帖子里
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易逆變
LV.2
3
2011-12-02 19:47
@電源網-源源
圖掛了點瀏覽然后插入編輯器不要直接復制到帖子里
如何我自己能看到到?
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易逆變
LV.2
4
2011-12-02 19:55
@電源網-源源
圖掛了點瀏覽然后插入編輯器不要直接復制到帖子里

圖片傳好了,樓上的高手,幫忙分析一下!

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2011-12-02 22:06
試驗一下
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btma
LV.8
6
2011-12-03 00:19
不知道為何要測次級繞組電容?關注中、、、
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易逆變
LV.2
7
2011-12-03 11:49
@btma
不知道為何要測次級繞組電容?關注中、、、

漏感大,關斷電壓大;線圈電容大,電流尖峰大!

其實這個測試的主要目的是,若是在電路中串聯LC諧振,那么這個電容Cp便與LC串聯諧振構成了LCC串并聯諧振了,LC串聯諧振與LCC串并聯諧振的性質是不是完全變了?若不知道這個電容的大小,如何去分析電路的LCC呢?

現在關鍵問題是,以上步驟測試出來的線圈電容在整個拓撲當中扮演著什么角色。

實際上這個變壓器是分段分層繞制,現根據上面開貼的方法測出來的是10段串起來的總線圈電容,而實際上是要10個段分別接硅堆整流,然后再串聯。那么,又有一個問題,10個段全串起來的線圈電容與10個段分別接硅堆整流再串起來的線圈電容在變壓器中的模態是否一樣呢?

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易逆變
LV.2
8
2011-12-03 12:41
@tvro
試驗一下

試驗波形是很漂亮的,如圖,但請注意,這個時候不是將10個段串起來然后用一個硅堆整流,而是將10個段分別有一個硅堆整流然后再將10個硅堆整流的電壓串起來后接濾波電容和負載,如圖,初級電流和電壓:

 

根據開貼所說的測試方法,我假定是漏感和線圈電容諧振,那么算出來的線圈電容這算到原方后大概是1uF,那么問題又來了,如果用1uF的電容并在變壓器的原方,肯定出不來這個波形,難道這個折算到原方的線圈電容在有硅堆串聯和無硅堆串聯是兩種完全不同的情況?又是怎么個不同法呢?實際是應該算沒硅堆的還是有硅堆的呢?

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2011-12-03 16:05
@易逆變
試驗波形是很漂亮的,如圖,但請注意,這個時候不是將10個段串起來然后用一個硅堆整流,而是將10個段分別有一個硅堆整流然后再將10個硅堆整流的電壓串起來后接濾波電容和負載,如圖,初級電流和電壓:[圖片] 根據開貼所說的測試方法,我假定是漏感和線圈電容諧振,那么算出來的線圈電容這算到原方后大概是1uF,那么問題又來了,如果用1uF的電容并在變壓器的原方,肯定出不來這個波形,難道這個折算到原方的線圈電容在有硅堆串聯和無硅堆串聯是兩種完全不同的情況?又是怎么個不同法呢?實際是應該算沒硅堆的還是有硅堆的呢?
能達到目的就行
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易逆變
LV.2
10
2011-12-03 21:03

 

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btma
LV.8
11
2011-12-03 22:57
@易逆變
漏感大,關斷電壓大;線圈電容大,電流尖峰大!其實這個測試的主要目的是,若是在電路中串聯LC諧振,那么這個電容Cp便與LC串聯諧振構成了LCC串并聯諧振了,LC串聯諧振與LCC串并聯諧振的性質是不是完全變了?若不知道這個電容的大小,如何去分析電路的LCC呢?現在關鍵問題是,以上步驟測試出來的線圈電容在整個拓撲當中扮演著什么角色。實際上這個變壓器是分段分層繞制,現根據上面開貼的方法測出來的是10段串起來的總線圈電容,而實際上是要10個段分別接硅堆整流,然后再串聯。那么,又有一個問題,10個段全串起來的線圈電容與10個段分別接硅堆整流再串起來的線圈電容在變壓器中的模態是否一樣呢?

我覺得是否我們再去溫習一下LCC的內容。

第2個C是指次級濾波等效電容折算到初級的電容,應該非常大,在計算諧振頻率時幾乎可不考慮。并非是線圈電容大,電流尖峰大!。線圈電容主要是對初次級的干擾傳遞起作用。

分段繞制每段中串二極管一般用于小功率高壓中,比如電視機高壓包,與你開題說的大功率高壓不同。一般用于反激式電路,大功率一般是全橋或半橋電路,必然不能分段串二極管。但可以分段整流濾波后再串聯。在分析中次級的二極管只相當于一個小電阻,可簡單忽略或歸入衰減電阻。

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2011-12-04 13:14
@易逆變
漏感大,關斷電壓大;線圈電容大,電流尖峰大!其實這個測試的主要目的是,若是在電路中串聯LC諧振,那么這個電容Cp便與LC串聯諧振構成了LCC串并聯諧振了,LC串聯諧振與LCC串并聯諧振的性質是不是完全變了?若不知道這個電容的大小,如何去分析電路的LCC呢?現在關鍵問題是,以上步驟測試出來的線圈電容在整個拓撲當中扮演著什么角色。實際上這個變壓器是分段分層繞制,現根據上面開貼的方法測出來的是10段串起來的總線圈電容,而實際上是要10個段分別接硅堆整流,然后再串聯。那么,又有一個問題,10個段全串起來的線圈電容與10個段分別接硅堆整流再串起來的線圈電容在變壓器中的模態是否一樣呢?
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易逆變
LV.2
13
2011-12-05 20:04
@btma
我覺得是否我們再去溫習一下LCC的內容。第2個C是指次級濾波等效電容折算到初級的電容,應該非常大,在計算諧振頻率時幾乎可不考慮。并非是線圈電容大,電流尖峰大!。線圈電容主要是對初次級的干擾傳遞起作用。分段繞制每段中串二極管一般用于小功率高壓中,比如電視機高壓包,與你開題說的大功率高壓不同。一般用于反激式電路,大功率一般是全橋或半橋電路,必然不能分段串二極管。但可以分段整流濾波后再串聯。在分析中次級的二極管只相當于一個小電阻,可簡單忽略或歸入衰減電阻。

LCC這個話題太大,暫且路過。

btma團長說,“大功率一般是全橋或半橋電路,必然不能分段串二極管”,這句話我需要問清楚,團長的意思是說,“每個段分別用一個橋整流后,再串聯,再濾波”這種做法行不通?

便于理解,現將其圖形化: 

比較左右兩種方法,區別在于一個只有一個電容,另一個電容會分作幾個,這有什么區別嗎?

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2011-12-05 20:23
@易逆變
LCC這個話題太大,暫且路過。btma團長說,“大功率一般是全橋或半橋電路,必然不能分段串二極管”,這句話我需要問清楚,團長的意思是說,“每個段分別用一個橋整流后,再串聯,再濾波”這種做法行不通?便于理解,現將其圖形化:[圖片] 比較左右兩種方法,區別在于一個只有一個電容,另一個電容會分作幾個,這有什么區別嗎?
對電容的耐壓要求不同
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btma
LV.8
15
2011-12-09 00:36
@易逆變
LCC這個話題太大,暫且路過。btma團長說,“大功率一般是全橋或半橋電路,必然不能分段串二極管”,這句話我需要問清楚,團長的意思是說,“每個段分別用一個橋整流后,再串聯,再濾波”這種做法行不通?便于理解,現將其圖形化:[圖片] 比較左右兩種方法,區別在于一個只有一個電容,另一個電容會分作幾個,這有什么區別嗎?

我說的是串二極管,就象電視高壓包的方式,在線圈間串二極管,是單向驅動的,并不是串全橋。

從原理上說,左圖可以工作,但還真沒見過這樣的用法,這樣設計的意圖是什么?而且3組繞組的整流充電路徑和絕緣都不相同,工藝會比較麻煩。一般來說,相同條件下二極管的耐壓容易提高,大容量的電容耐壓不容易提高,所以右圖常見。2種電路原理上都可行,但器件、工藝上差別大。

典型電路可以參考雪大師的帖子:

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

 

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2011-12-09 06:20
@btma
我說的是串二極管,就象電視高壓包的方式,在線圈間串二極管,是單向驅動的,并不是串全橋。從原理上說,左圖可以工作,但還真沒見過這樣的用法,這樣設計的意圖是什么?而且3組繞組的整流充電路徑和絕緣都不相同,工藝會比較麻煩。一般來說,相同條件下二極管的耐壓容易提高,大容量的電容耐壓不容易提高,所以右圖常見。2種電路原理上都可行,但器件、工藝上差別大。典型電路可以參考雪大師的帖子:http://bbs.dianyuan.com/topic/738596 
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易逆變
LV.2
17
2011-12-13 19:21
@btma
我說的是串二極管,就象電視高壓包的方式,在線圈間串二極管,是單向驅動的,并不是串全橋。從原理上說,左圖可以工作,但還真沒見過這樣的用法,這樣設計的意圖是什么?而且3組繞組的整流充電路徑和絕緣都不相同,工藝會比較麻煩。一般來說,相同條件下二極管的耐壓容易提高,大容量的電容耐壓不容易提高,所以右圖常見。2種電路原理上都可行,但器件、工藝上差別大。典型電路可以參考雪大師的帖子:http://bbs.dianyuan.com/topic/738596 

先說聲謝謝。

最后一個疑問,雪大師的第3種電路,也就是上面的第二個電路圖,折算到原方的電容怎么算?

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btma
LV.8
18
2011-12-14 01:18
@易逆變
先說聲謝謝。最后一個疑問,雪大師的第3種電路,也就是上面的第二個電路圖,折算到原方的電容怎么算?
一般粗略的計算是變比的平方乘電容值。
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2011-12-14 06:01
@btma
一般粗略的計算是變比的平方乘電容值。
學習
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易逆變
LV.2
20
2011-12-14 19:59
@btma
一般粗略的計算是變比的平方乘電容值。

不是這個意思,折算到原方肯定是變比的平方。

我的意思是說,比如說我次級有10個繞組,然后每個繞組都有一個整流橋,那10個繞組的線圈電容是串聯?還是并聯?再折算到原方?

不知道這樣問是否夠清楚!

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2011-12-14 21:49
@易逆變
不是這個意思,折算到原方肯定是變比的平方。我的意思是說,比如說我次級有10個繞組,然后每個繞組都有一個整流橋,那10個繞組的線圈電容是串聯?還是并聯?再折算到原方?不知道這樣問是否夠清楚!

每個單獨輸出在串聯??

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btma
LV.8
22
2011-12-14 23:20
@易逆變
不是這個意思,折算到原方肯定是變比的平方。我的意思是說,比如說我次級有10個繞組,然后每個繞組都有一個整流橋,那10個繞組的線圈電容是串聯?還是并聯?再折算到原方?不知道這樣問是否夠清楚!

清楚了,你問的是線圈分布電容,那是比較復雜的問題,既有初次級線圈間的分布電容,也有次級不同線圈層間的分布電容,還有對地的分布電容,精細計算太復雜,一般我們就采取大概的等效。

若要折算到原邊,主要是并聯關系,與次級實際電容乘變比平方比較,工藝好的話可忽略不計。但分布電容對EMI影響較大,工藝差的也許都不能正常工作。

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易逆變
LV.2
23
2011-12-15 19:43
@btma
清楚了,你問的是線圈分布電容,那是比較復雜的問題,既有初次級線圈間的分布電容,也有次級不同線圈層間的分布電容,還有對地的分布電容,精細計算太復雜,一般我們就采取大概的等效。若要折算到原邊,主要是并聯關系,與次級實際電容乘變比平方比較,工藝好的話可忽略不計。但分布電容對EMI影響較大,工藝差的也許都不能正常工作。

哦對,我可能表達不清楚,我說的是分布電容。

但還是不是我要的答案。

匝間、層間、繞組間以及雜散電容(對磁芯的分布電容,原方到次級的耦合電容,對地的分布電容(也就是對接地外殼)),折算到原方是集總電容Cp,如圖,這是最經典的分析變壓器的等效模型,相信都知道:

 

若只有一個繞組,上圖可以準確描述了。

但若有多個繞組,這個折算的情況是如何的呢?現在關鍵的是多個繞組是通過硅堆串起來的,如圖,以三個繞組為例,Cs表示每一個繞組的分布電容:

 

Cp = n2 (Cs1//Cs2//Cs3)??????

不知我這樣表達是否夠清楚?

因為是大功率高壓輸出,變壓器的變比很大,那么Cs必然是不能忽略的。所以必然要知道Cs的大小。否則,它再跟漏感諧振,豈不成了并聯諧振?

再問,若只有一個繞組,測Cs倒是比較好,若是幾個繞組,每一個繞組的Cs1、Cs2、Cs3又要怎么測呢?

或許我問的這些問題都是多余的,其實根本不用考慮這個,但還是想一探究竟。

希望得到大家的幫助。

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btma
LV.8
24
2011-12-16 01:29
@易逆變
哦對,我可能表達不清楚,我說的是分布電容。但還是不是我要的答案。匝間、層間、繞組間以及雜散電容(對磁芯的分布電容,原方到次級的耦合電容,對地的分布電容(也就是對接地外殼)),折算到原方是集總電容Cp,如圖,這是最經典的分析變壓器的等效模型,相信都知道:[圖片] 若只有一個繞組,上圖可以準確描述了。但若有多個繞組,這個折算的情況是如何的呢?現在關鍵的是多個繞組是通過硅堆串起來的,如圖,以三個繞組為例,Cs表示每一個繞組的分布電容:[圖片] Cp=n2(Cs1//Cs2//Cs3)??????不知我這樣表達是否夠清楚?因為是大功率高壓輸出,變壓器的變比很大,那么Cs必然是不能忽略的。所以必然要知道Cs的大小。否則,它再跟漏感諧振,豈不成了并聯諧振?再問,若只有一個繞組,測Cs倒是比較好,若是幾個繞組,每一個繞組的Cs1、Cs2、Cs3又要怎么測呢?或許我問的這些問題都是多余的,其實根本不用考慮這個,但還是想一探究竟。希望得到大家的幫助。
高壓開關電源變壓器的分布電容特點:
   
在變壓器中,由于兩個導體之間分布或寄生的電氣耦合,繞組線匝之間、同一繞組上下層之間、不同繞組之間、繞組對屏蔽層之間沿著某一線長度方向的電位分布是變化的,這樣就形成了分布電容,由下式表示:
                                     

   
式中:M為分段的段數;N為每段的層數; Co為靜態電容(pf);U為層間的電位差;UP為初級電壓。
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2011-12-16 08:23
@易逆變
哦對,我可能表達不清楚,我說的是分布電容。但還是不是我要的答案。匝間、層間、繞組間以及雜散電容(對磁芯的分布電容,原方到次級的耦合電容,對地的分布電容(也就是對接地外殼)),折算到原方是集總電容Cp,如圖,這是最經典的分析變壓器的等效模型,相信都知道:[圖片] 若只有一個繞組,上圖可以準確描述了。但若有多個繞組,這個折算的情況是如何的呢?現在關鍵的是多個繞組是通過硅堆串起來的,如圖,以三個繞組為例,Cs表示每一個繞組的分布電容:[圖片] Cp=n2(Cs1//Cs2//Cs3)??????不知我這樣表達是否夠清楚?因為是大功率高壓輸出,變壓器的變比很大,那么Cs必然是不能忽略的。所以必然要知道Cs的大小。否則,它再跟漏感諧振,豈不成了并聯諧振?再問,若只有一個繞組,測Cs倒是比較好,若是幾個繞組,每一個繞組的Cs1、Cs2、Cs3又要怎么測呢?或許我問的這些問題都是多余的,其實根本不用考慮這個,但還是想一探究竟。希望得到大家的幫助。
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易逆變
LV.2
26
2011-12-16 19:45
@btma
高壓開關電源變壓器的分布電容特點:  在變壓器中,由于兩個導體之間分布或寄生的電氣耦合,繞組線匝之間、同一繞組上下層之間、不同繞組之間、繞組對屏蔽層之間沿著某一線長度方向的電位分布是變化的,這樣就形成了分布電容,由下式表示:              [圖片]                          式中:M為分段的段數;N為每段的層數;Co為靜態電容(pf);U為層間的電位差;UP為初級電壓。

 

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2011-12-17 08:22
@易逆變
[圖片][圖片] 

公式

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

這顯然是變壓器漏感和變壓器集中分布電容的諧振,從波形看,分布電容折算到原邊約為1uF,很有點大哦

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pzh000000
LV.1
29
2012-05-30 15:04
@raybest
這顯然是變壓器漏感和變壓器集中分布電容的諧振,從波形看,分布電容折算到原邊約為1uF,很有點大哦
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2012-05-30 20:04
@pzh000000
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