De verschillende bedradingsmethoden kunnen de verdeelde capaciteit van de transformatorwikkelingen beïnvloeden, wat direct van invloed is op de prestaties van de transformator. In dit artikel zullen we ons richten op de parameters van transformatoren.
De verdeelde capaciteit van een transformator is een parasitaire capaciteit die ontstaat door de aanwezigheid van potentiaalverschillen. Het is een veelvoorkomende elektrische parameter, waarbij er verdeelde capaciteit bestaat tussen twee isolatoren zolang er een spanningsverschil is. Verdeelde capaciteit heeft weinig invloed op circuits bij lage frequenties, maar de effecten ervan moeten wel in overweging worden genomen bij hoge frequenties.
De verdeelde capaciteit van transformatorwikkelingen kan worden onderverdeeld in vier hoofdonderdelen:
(1) Interwindingcapaciteit. Een condensator gevormd door het potentiaalverschil tussen aangrenzende windingen. Hoewel de capaciteitswaarde tussen afzonderlijke windingen klein is, kan herhaaldelijk laden en ontladen tussen windingen leiden tot degradatie van de isolatie en zelfs tot doorslag en kortsluiting van geëmailleerde draad in situaties met hoge spanning of hoog vermogen.
(2) Interlaagcapaciteit. De capaciteit tussen verschillende lagen in dezelfde wikkeling. Interlaagcapaciteit is de belangrijkste bron van verdeelde capaciteit, die een oscillatielus vormt met lekinductantie bij hoge frequenties, waardoor problemen met elektromagnetische interferentie worden verergerd en de spanningsbelasting op de schakeltransistor toeneemt.
3) Interwikkelingscapaciteit. De capaciteit tussen de primaire en secundaire wikkelingen, de primaire en VCC-wikkeling, en de secundaire en VCC-wikkeling. Deze condensator vormt een koppelingspad voor common-mode-interferentie, waardoor ruis van de primaire zijde naar de secundaire zijde kan worden overgedragen en de uitgangsstabiliteit kan worden beïnvloed.
(4) Strooicapaciteit. De capaciteit van wikkelingen naar magnetische kernen, afschermingslagen of behuizingen wordt veroorzaakt door factoren zoals het circuit, de structuur of de lay-out. Hoewel deze condensatoren klein zijn, kunnen ze bij specifieke lay-outs een impact hebben op de hoogfrequente eigenschappen.
De verdeelde capaciteit van transformatorwikkelingen is vaak schadelijk en de gevolgen daarvan voor circuits zijn als volgt:
1. Problemen met elektromagnetische compatibiliteit. Verdeelde capaciteit zorgt voor een koppelingspad tussen de primaire en secundaire wikkelingen, waardoor ruis aan de primaire zijde via de capaciteit naar de secundaire zijde wordt overgedragen. Dit veroorzaakt common-mode interferentie en tast de signaalintegriteit van het circuit aan.
2. Verminderde efficiëntie. Verdeelde condensatoren in circuits kunnen capacitieve stromen genereren, wat leidt tot een toename van het reactieve vermogen van transformatoren en een afname van de algehele efficiëntie. Ten tweede verhogen het laad- en ontlaadproces van verdeelde condensatoren de extra verliezen, neemt de wikkelingswarmte toe en daalt de efficiëntie.
3. Isolatieschade. Verdeelde capaciteit kan in hoogspanningssituaties leiden tot lokale concentraties van het elektrische veld, waardoor de lekstroom toeneemt en zelfs het isolatiemateriaal kan doorslaan.
4. Verminderde prestatiestabiliteit. Verdeelde capaciteit en lekinductantie vormen een resonantiekring, wat spanningsschommelingen in de schakelende voeding veroorzaakt. Dit leidt tot overmatige spanningsbelasting van de schakeltransistor en schade aan het apparaat.
Bij hoogfrequente toepassingen kan verdeelde capaciteit het equivalente schakelmodel van transformatoren veranderen, waardoor de frequentierespons afwijkt van de ontwerpwaarde en de stabiliteit van het circuit wordt beïnvloed. Verdeelde capaciteit kan ook schakelruis via koppeling naar de uitgangsaansluiting overbrengen, waardoor de vermogensrimpel toeneemt en de uitgangskwaliteit afneemt.
5. Ontwerpbeperkingen en hogere kosten. Om de invloed van verdeelde capaciteit te onderdrukken, kan het nodig zijn om extra RC-buffercompensatiecircuits te ontwerpen, wat de complexiteit en de kosten van het circuitontwerp verhoogt. In hoogfrequente scenario's kan het, om de verdeelde capaciteit te verminderen, nodig zijn om duurdere isolatiematerialen en complexere processen te gebruiken bij het ontwerpen van transformatoren, waardoor de kosten stijgen.
Bij hoogfrequenttransformatoren kunnen we de verdeelde capaciteit van de transformator verminderen door de afstand tussen de wikkelingen te vergroten, de isolatiedikte te verhogen, isolatiematerialen met een lage diëlektrische constante te gebruiken, de wikkelmethoden te verbeteren en het ontwerp van de afschermingslaag te optimaliseren.
Geplaatst op: 3 november 2025
