【哔哥哔特导读】变压器三明治绕法有哪些优点和缺点?绕制过程中又有哪些难点问题需要注意?

变压器三明治绕线法是变压器制作过程中常用的绕线方法,是指将变压器两个绕组(通常是初级和次级)分层交替绕制,以增加它们之间的耦合面积,主要特点是两层夹一层的绕制方式。

由于被夹在中间的绕组不同,三明治绕法主要分为两种,即初级夹次级和次级夹初级。

在高频电源变压器的设计和制作中,三明治绕法尤为常见,因为它能有效减少变压器高频漏感和降低分布电容。



膜包线,图片来源:大润科技

优点

减少漏感:由于增加了变压器初次级的有效耦合面积,可以极大地减少变压器漏感。变压器漏感引起的电压尖峰会降低,从而使MOSFET的电压应力降低。

改善EMI:减少变压器漏感还可以降低由MOSFET与散热片引起的共模干扰电流,从而改善电磁兼容性(EMI)。

降低寄生振荡:由于在变压器初级中间加入了一个次级绕组,减少了变压器初级的层间分布电容,进而降低了电路中的寄生振荡。

降低铜损:当输出是低压大电流时,采用次级夹初级的绕法可以有效降低铜损引起的温升,因为绕在内侧的次级绕组可以减少绕线长度,从而降低铜损及发热。

缺点

增加耦合电容:采用三明治绕法会增加变压器初次级之间的耦合电容。在开关电源的工作过程中,变压器绕组的分布电容反复充放电,不仅使电源效率降低,还可能与绕组的分布电感构成LC振荡器,产生振铃噪声。

绕组设计复杂:由于被夹在中间的绕组不同,使得变压器绕组设计变得更为复杂,且初级夹次级和次级夹初级两种两种绕法各有优缺点,需要根据具体的设计要求和应用场景来选择合适的变压器绕组绕法。

工艺要求高:一方面三明治绕法要求绕线平整,以减少变压器漏感和提高耦合性。然而,在变压器绕组实际绕制过程中,保持绕线的平整度是一项挑战,尤其是在高频变压器的设计和制作中。

另一方面由于三明治绕法增加了变压器初次级之间的耦合面积,因此对绝缘处理的要求更高。需要确保绕组之间的绝缘良好,以防止短路或漏电等安全问题。

测试难度大:由于三明治绕法增加了初次级之间的耦合电容,使得变压器的参数测量变得更加困难。例如,在测量漏感和耦合电容时,需要考虑到这些参数之间的相互影响。

EMI测试复杂:三明治绕法对EMI的影响较为复杂。一方面,它可以改善EMI;另一方面,它也可能增加EMI的风险,这也导致EMI的测试变得复杂化。因此,在进行EMI测试时,需要综合考虑多种因素,并采取相应的措施来抑制EMI。

综上所述,三明治绕法是一种有效的变压器绕法,能够带来诸多性能上的提升。然而,它也存在一些缺点和挑战,需要在实际应用中加以注意和克服。

大家觉得,三明治绕法绕制过程中,需要注意哪些问题?

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