在高壓開關(guān)電源中，實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)和傳遞、用以隔離和升壓的高頻變壓器是項(xiàng)目設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和難點(diǎn)，其性能的好壞不僅直接影響到輸出是否產(chǎn)生波形的畸變及能量傳輸?shù)男?/span>，它在絕緣、寄生、損耗、電暈放電及整流等方面與其它普通變壓器有著明顯的不同。

先從分布電容說起：

在變壓器中，由于兩個(gè)導(dǎo)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(duì)屏蔽層之間沿著某一線長(zhǎng)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(shù)；N為每段的層數(shù)； Co為靜態(tài)電容（pf）；U為層間的電位差；U_P為初級(jí)電壓。

高頻變壓器的分布電容主要是由繞組對(duì)磁芯（或?qū)ζ帘螌樱┓植茧娙?、各繞組之間分布電容、繞組與繞組之間分布電容、以及初、次級(jí)之間分布電容四部分組成（其中初、次級(jí)之間的分布電容由于高頻高壓變壓器基本都設(shè)有屏蔽繞組，由于屏蔽層的存在，大大減小了原副邊耦合電容，其影響可以忽略）。電容量的大小主要取決于繞組的幾何形狀。高壓變壓器一般會(huì)有比較大的匝數(shù)比，二次繞組的匝數(shù)較多，將產(chǎn)生較大的分布電容。對(duì)于二次側(cè)來說，分布電容可達(dá)到匝數(shù)比平方的數(shù)倍，導(dǎo)致無效電流通過二次繞組，從而使變壓器效率降低。

目前在高頻高壓變壓器制作過程中，為盡量減小其分布電容，次級(jí)繞組一般采用分層、分段或分線包繞制，即將次級(jí)繞組分為多 個(gè)線包，各線包之間串聯(lián)連接，每個(gè)線包從最底層開始向上逐漸減少匝數(shù)；具體到相鄰兩層的電氣連接方式主要有“]”型、“∠”型、“Z”型三種繞組結(jié)構(gòu)；也有采用分槽繞制結(jié)構(gòu)的。

“]”型、“∠”型、“Z”型三種不同的繞組結(jié)構(gòu)及分槽繞制結(jié)構(gòu)示意圖。

這幾種方式都可以在一定程度上減小分布電容。

同樣，漏感是表示變壓器繞組之間不完全耦合所表現(xiàn)出來的寄生效應(yīng)。

由于大功率、高壓、高頻變壓器與普通變壓器存在的的設(shè)計(jì)方法不同，主要表現(xiàn)在：絕緣需求、寄生成分、空載損耗、負(fù)載損耗、電暈放電及整流等方面。一次繞組和二次繞組之間需要有效的絕緣厚度或距離，以避免電場(chǎng)擊穿。因此，一次繞組和二次繞組之間的電磁耦合不像傳統(tǒng)的低壓變壓器那樣緊湊。對(duì)于一次側(cè)來說，這將導(dǎo)致寄生泄漏電感，從而影響變壓器的最大功率容量。特別是在設(shè)計(jì)大功率、高壓變壓器的時(shí)候，如要保證足夠的絕緣距離，就會(huì)有寄生電感產(chǎn)生。

影響漏感的因素有：

1、變壓器的結(jié)構(gòu)形式及尺寸；

2、鐵芯形狀（環(huán)形最小）、尺寸、初級(jí)和次級(jí)繞組匝數(shù)；

3、導(dǎo)線截面積、繞組繞制方式、絕緣距離等；可以由下式表示：

                                                                      

式中：h為繞組厚度（cm）；L1為初級(jí)繞組周長(zhǎng)（cm）；L2為次級(jí)繞組周長(zhǎng)（cm）；L3為初、次級(jí)間繞組周長(zhǎng)（cm）；a1為初級(jí)繞組厚度（cm）；a2為次級(jí)繞組厚度（cm）；a3為初、次級(jí)間繞組厚度（cm）；μ0為空氣導(dǎo)磁率；N1為初級(jí)匝數(shù)。

可以看出，高頻變壓器的漏感實(shí)質(zhì)上是一個(gè)線性電抗，它與有效負(fù)載一樣，制

約著電源的輸出功率，它對(duì)電源輸出回路的影響可以通過下面兩個(gè)公式說明

式中：Io 為輸出電流；Uo 為高頻變壓器次級(jí)輸出電壓；Z 為輸出回路總阻抗；X1，X2 分別為折算到高頻變壓器次級(jí)的總漏抗和回路總感抗。

雖然適當(dāng)?shù)穆└锌梢砸种评鐟?yīng)用在ESP時(shí)閃烙引起的短路電流，但很顯然，
若高頻變壓器漏抗太大，則電源無法輸出所需的最大電流，輸出功率明顯減小。所以即便是對(duì)于大變比的高壓變壓器也必須控制漏感的量。

但是目前在設(shè)計(jì)高壓高頻變壓器時(shí)由于首先考慮的是如何減少分布電容如采用采用分槽繞制結(jié)構(gòu)、分段繞制，而不是減少漏感，所以現(xiàn)在的漏感都做得比較大。而且分槽或分段繞制其底層電壓與初級(jí)繞組之間電位差非常大，絕緣處理需要非常小心謹(jǐn)慎。

1）、一般而言：采用U型繞法，繞線簡(jiǎn)單，但上下層相鄰匝間的最大電壓差大，分布電容儲(chǔ)存的能量就很大，從而繞組的端口等效電容較大；

2）、采用Z型繞法，繞線稍復(fù)雜些，但線圈上下層相鄰匝間壓差變小，繞組的端口等效電容明顯減小。

3）、若要進(jìn)一步減小繞組分布電容，則可采用分段繞法。分段方法是將原來的線圈匝數(shù)分成相等的若干份，線圈間的最大電壓差就只有輸入電壓的若干分之一，分的段數(shù)越多，線圈間的最大電壓差越小，繞組等效分布電容就越小。

4）、另外，還有一種所謂的累進(jìn)式繞線方法，就是先繞第1層的一部分，再在第1層上繞回去，形成第2層的一部分，這樣交替繞制第1層線圈與第2層線圈，設(shè)累進(jìn)的圈數(shù)為n，則線圈間的最大電壓就是1/n。不過這種方法并不常見。一般來講，減小分布電容的繞制方法都可以減小導(dǎo)線間的絕緣應(yīng)力。

一個(gè)2層繞組的線圈，如分別采用上述4種繞法，累進(jìn)式繞法減小繞組分布電容的效果最佳，兩段式繞法次之，U型繞法最差，Z型繞法介于中間。

目前絕大多數(shù)的大功率高壓高頻變壓器都有以下幾個(gè)共同點(diǎn)：

1、共有一付大功率鐵芯（當(dāng)然該鐵芯也有可能是幾付鐵芯并聯(lián)）；

2、所有次級(jí)繞組繞制在一付鐵芯上，各個(gè)次級(jí)繞組之間沒有單獨(dú)的磁芯和磁路；

3、初級(jí)繞組繞制（裝配）完成后，繞制（裝配）次級(jí)繞組，初、次級(jí)繞組都共有一付鐵芯；

4、次級(jí)繞組相對(duì)初級(jí)繞組遠(yuǎn)離鐵芯。

通過這上述方式繞制的變壓器所構(gòu)成的高壓轉(zhuǎn)換器，一旦出現(xiàn)由于負(fù)載短路、打火等原因而導(dǎo)致繞組任何部位的損壞，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的失效，一般而言變壓器基本上是需要整體維修，設(shè)備無法在短時(shí)間恢復(fù)運(yùn)行。

如果需要進(jìn)一步提高功率或電壓，無論采取何種模式，都有其固有的缺陷，實(shí)現(xiàn)起來也并不容易。特別是輸出電壓進(jìn)一步升高的情況下，雖然可以通分層、分段、分包、分槽等繞制方式，但由于受到工藝制作的局限，使得如何控制分布參數(shù)尤其是分布電容將變的十分困難。

所以有沒有一種既可以降低分布電容、又不增大漏感同時(shí)又適應(yīng)工業(yè)化大批量生產(chǎn)的方法呢？所以在這里本著相互學(xué)習(xí)態(tài)度提出一種方案請(qǐng)大家相互探討！

分布電容，如圖所示

由圖可見，基本上所有變壓器都存在由兩層之間的對(duì)應(yīng)匝的電容并聯(lián)而成的靜態(tài)層間電容 Co，

而由分布電容的計(jì)算公式

不難發(fā)現(xiàn)Co是構(gòu)成變壓器分布電容大小的主要因素之一，如果可以將Co減小到很低的程度，那么總的C不也很小了嗎？也就是說，如果有一種繞制方法或則結(jié)構(gòu)，首先使得Cz基本很小或非常小，那么Co、C不也就相應(yīng)的降低很多了嗎！

再說漏感

眾所周知，環(huán)形變壓器的漏感是最低的，原理這就不多說了。但是高壓高頻變壓器幾乎沒有用環(huán)形鐵芯來制作的，為什么呢？因?yàn)榭瓷先ニ坪跏遣豢蓪?shí)現(xiàn)的，例如首先初次級(jí)絕緣就好像做不到。你總不見得用高壓導(dǎo)線去繞制吧？當(dāng)然，如果體積可以宇宙大也不妨試試。

除此之外，高壓變壓器中最常用的就是C型或U型鐵芯，這種鐵芯用起來也方便，功率不夠就多并幾副，耐壓不夠就加大窗口，如此反復(fù)，不亦樂乎。

但是我覺得我們?cè)谶@方面（大功率高壓高頻變壓器）應(yīng)該有點(diǎn)創(chuàng)新，四大發(fā)明都有了，這點(diǎn)還做不到嗎？?。?！

于是針對(duì)上面提出的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，我提出一種全新大功率高壓高頻變壓器設(shè)計(jì)模式。

先上一個(gè)高壓變壓器原理圖

也可以等效成下圖：

這種方式類似于常見的分槽繞制

還有一種表示法

這個(gè)就像我們平時(shí)所說的分段繞制法，或者繞組電壓疊加方式：

這種方式，次級(jí)繞組是分為N個(gè)段，盡可能地降低分布電容，但是每段之間的層與層之間的分布電容還是不小。并且一旦出現(xiàn)由于負(fù)載短路、打火等原因而導(dǎo)致任何一個(gè)次級(jí)繞組的損壞，將會(huì)立即導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的失效。

一般而言，任何繞制方法都無法保證所有繞組電壓的一致性，只能盡可能地接近，你所說的繞制方式，串聯(lián)之后，電壓最高的繞組在最外層，耦合最差，底層的電壓最低，但離初級(jí)繞組最近，耦合最好，各繞組的輸出電壓肯定有差異。只不過大小而已，所以在整流之后要加阻、容均壓元件。

你提出的是否會(huì)相互影響，由于這種繞制方式層與層之間還是存在較大的分布電容，所以相互之間肯定會(huì)有影響。（電源網(wǎng)原創(chuàng)轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處）