变压器寄生参数、分布参数在高频下对变压器的影响成为制约高频、高磁导率、小体积变压器研究的重要因素，也是该领域研究的重点。本文对近几年高频变压器分布电容的研究情况进行了总结，首先重点介绍了现有的高频变压器模型，并分析了高频变压器分布电容对电路的影响，最后总结了抑制分布电容的方法。同时文章指出该领域今后的研究方向：磁导率与寄生参数以及EMI直接之间的关系。 标签：开关电源；高频变压器；分布电容；模型；抑制措施
0 引言
随着磁性材料以及开关电源技术的不断发展，变压器逐渐呈现出磁导率高、频率高以及体积小的特点[1～2]。在变压器高频化、小型化的过程中，一些在低频情况下被忽略的问题越来越重要，如漏感、分布电容。这些寄生参数在高频下的影响越来越显著，甚至可能严重影响开关电源的性能[3～4]。应用普通的变压器模型无法描述和解释高频下的一些电路现象，研究变压器高频下的等值模型以及寄生参数对电路的影响机理，以寻求抑制寄生参数的影响，成为该领域广泛关注的重点。
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维度打击近几年，很多学者对高频变压器的寄生参数、分布参数进行了大量的研究。本文主要从含分布电容的高频变压器模型、分布电容对电路的影响及其抑制措施三个方面的研究情况进行了总结。
1 考虑分布电容的高频变压器模型
目前，国内外研究人员在高频变压器建模方
面做了大量的研究，提出各种不同的高频变压器的模型。这些建模方法主要分为三种，第一种是采用数值分析法，该方法适合于变压器设计但.是需要大量的关于变压器几何尺寸、电磁特性信息；第二种方法，根据变压器的静电学的行为对分布电容建模，该方法是根据静电学的特性，将工作在线性状态下的变压器看做一个端口网络，然后根据端口网络特性来求解相关模型参数，因此该方法具有建模简单，容易理解的特点；第三种方法，通过应用集总等效电容来对变压器的分布电容的物理效应进行建模。应用该方法建立的模型，其模型中参数的物理意义明确，比较适合从工程角度对变压器进行分析。
1.1三电容模型
随着人们对变压器分布电容的认识及研究，后来提出了包含初次级绕组的线圈间分布电容模型。其模型如图1所示。图中，Cps是变压器原次级之间的分布电容，它反映了初级线圈和次级线圈电场耦合的能力。在对三电容模型的研究中，许多文献从不同的观点提出了不同的建模见解。
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文献[5]为了获得电感器可靠的电磁行为分析结果，首先采用基于电路理论的方法对三电容模型参数进行定义，并给出其参数的计算公式，然后采用实验的方法来获取参数。
文献[6]首先应用N端口网络理论将三电容变压器看做是一个二端口网络，并通过端口网络理论对电路参数进行定义，最后应用S矩阵反射系数技术来测量模型参数。
文献[7]采用集总等效电容法对π型网络结构三电容的高频变压器动态电路模型进行分析。其π型网络模型的端口集总电容Cp、Cs、Cps与等效电路中的等效电容Cp0、Cs0、Cps0存在对应的关系其等效电容可以通过简单的实验的方法测量获得。
由于三电容模型既考虑了初级和次级变压器绕组的分布电容，也考虑了绕组间的分布电容，使得该模型能够合理解释高频下的一些特性。因此三电容模型具有较强的应用价值，也是目前分析高频变压器高频特性时常采用的模型。
流氓是怎样练成的1.2五电容模型
文献[8]为求解变压器共模干扰形成的原因，在三电容模型的基础上对绕组间的分布电容进行了深入的分析，建立了五电容的模型。其模型结构如图2所示。该模型将引起变压器内共模电流流动的分布电容看做是一个二端口网络参数，并定义为共模端口有效电容。在变压器的一端加入噪声源，变压器内的共模电流就是通过共模端口有效电容进行传输。新模型的绕组间电容Cps由三部分组成，分别是Cps1、Cps2、Cps3，这三部分的电容关系满足：Cps1=CpS/6、Cps2=CpS/6、Cps3=2CpS/3。该模型丰富了高频变压器分布电容的研究，使工程技术人员对高频变压器有更深的理解。
1.3六电容模型
医用灯泡文献[9]认为只要电路工作在线性状态下，可以将一个双绕组的变压器从静电学的的观点上看做是一个三端口系统，其端口网络模型及其等效电路如图所示3所示。模型中的参数，可以等过在其端口加电压测电流的方法来计算。采用端口网络方法建模，虽然可以忽略器件形状等限制，具有建模简单的优势，但是其参数的计算却相当复杂，而且其参数的物理意义的不明确，因此该方法不适合与工程应用。
1.4多电容模型
文献[10]基于变压器的物理模型对变压器中变压器分布电容的所有情况进行分析计算，这些电容包括匝间电容、层与层间的分布电容、绕组与磁芯之间的分布电容、绕组与屏蔽层之间的分布电容、以及绕组间的分布电容，并给出了这些分布电容的计算公式。这些使得分布电容的研究更完善。开关电源中的高频变压器建模方法为电力高频变压建模提供了参考。
2 分布电容对电路的影响
分析分布电容对高频变压器以及开关电源的影响，有助于工程师通过实验现象分析产生的原因。分布电容对电路的影响是多方面的，但是主要体现在高频阻抗特性、功耗、功率开关器件、电磁干扰四个方面。
1）对高频阻抗特性的影响。由于分布电容很小通常是皮法级，和漏感参数相比，低频时对电路的阻抗影响不大，可以忽略。但是高频时，分布电容和电感更容易发生谐振，从而增大了谐振点的噪声，使得消除电磁干扰的难度增加。
2）对功耗的影响。在充放电过程中，将在电路中引起损耗，降低能量利用率，因此分布电容在设计时应该尽量小，以减小分布电容存储的能量。
3）对功率开关器件的影响。当输入电压越高，分布电容中存储的能量越多，这部分能量在开关导通瞬间流动，会在电路中产生较大的电流尖峰，影响功率开关管的可靠性。4）分布电容对电磁干扰的影响。在绕组电压发生变化时，Cp、Cs、Cps中的能量随之发生变化，这将会在变压器内部和主电路回路中产生高频的振荡，进而产生高频电磁辐射。同时，文献[16]指出变压器的共模噪声主要有两种，一是通过开关管、散热片入地的噪声；二是通过初次级绕组之间的分布电容耦合到副边入地。
3 抑制分布电容的措施
对高频变压器分布电容的研究，其主要目的在于减小或者抑制分布电容对电路产生的影响，从而优化和改善开关电源的性能。目前抑制分布电容对变压器影响的主要措施主要有三种方式：改进工艺法、吸收法、谐振法。
改进变压器的工艺设计，采用不同绕制方式可以不同程度的减小分布电容。文献[13]假设
绕组上的电压均匀分布，对 C型、Z型、U型、累进式四种绕法的分布电容进行了讨论，指出C型绕法的端口等效电容最大，而累进式绕指方式下的分布电容的最小，U型绕法次之，Z型绕法介于中间。文献[14]认为层数对分布电容也有影响，层数越多，分布电容越小，但是层数越多，变压器的漏感越大。
谐振法抑制分布电容。由于分布电容在开关过程中会存储一部分能量，使得负载获得的能量减少，因此应尽量避免分布电容吸收能量。通过在变压器原边绕组、副边绕组上串联或者并联电感元件，与分布电容组成LC电路，当电路输入的激励源频率和LC相同时，就实现了串联或者谐振。这样就使分布电容不再吸收传递到负载的能量，从而改善功率器件在开关导通瞬间的性能，减少电磁干扰。但是该方法在电感器件的选型和计算上复杂麻烦，同时电感元件会引入新的电磁干扰，因此该方法在工程中也很少使用。
4 总结
本文从三个方面对分布电容的国内外研究情况进行了总结，梳理了该方向的研究成果，为高频变压器的设计优化提供了参考。但是该领域依然存着一些需要亟待解决的研究课题——磁导率与寄生参数以及EMI直接之间的关系，该问题是阻碍高磁导率变压器应用的主
要原因。
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