電動(dòng)船舶充電機(jī)中變壓三明治繞法：初級(jí)包次級(jí)？還是次級(jí)包初級(jí)？

三明治繞法

三明治繞法久負(fù)盛名，幾乎每個(gè)做電源的人都知道這種繞法，但真正對(duì)三明治繞法做過深入研究的人，應(yīng)該不多。相信很多人都吃過三明治，就是兩層面包中間夾一層奶油。顧名思義，三明治繞法就是兩層夾一層的繞法。由于被夾在中間的繞組不同，三明治又分為兩種繞法：初級(jí)夾次級(jí)，次級(jí)夾初級(jí)。到底哪種繞法比較好？

初級(jí)夾次級(jí)的繞法

一般的單輸出電源，變壓器分為3個(gè)繞組，初級(jí)繞組Np,次級(jí)繞組Ns,輔助電源繞組Nb；

先來看第一種，初級(jí)夾次級(jí)的繞法(也叫初級(jí)平均繞法)如上圖，順序?yàn)镹p/2,Ns,Np/2,Nb。

此種繞法有大量優(yōu)點(diǎn)

由于增加了初次級(jí)的有效耦合面積，可以極大的減少變壓器的漏感，而減少漏感帶來的好處是顯而易見的：漏感引起的電壓尖峰會(huì)降低，這就使MOSFET的電壓應(yīng)力降低，同時(shí)，由MOSFET與散熱片引起的共模干擾電流也可以降低，從而改善EMI;由于在初級(jí)中間加入了一個(gè)次級(jí)繞組，所以減少了變壓器初級(jí)的層間分布電容，而層間電容的減少，就會(huì)使電路中的寄生振蕩減少，同樣可以降低MOSFET與次級(jí)整流管的電壓電流應(yīng)力，改善EMI。

次級(jí)夾初級(jí)的繞法

第二種，次級(jí)夾初級(jí)的繞法(也叫次級(jí)平均繞法)

 

當(dāng)輸出是低壓大電流時(shí)，一般采用此種繞法，其優(yōu)點(diǎn)有二：

1、可以有效降低銅損引起的溫升：由于輸出是低壓大電流，故銅損對(duì)導(dǎo)線的長度較為敏感，繞在內(nèi)側(cè)的Ns/2可以有效較少繞線長度，從而降低此Ns/2繞組的銅損及發(fā)熱。外層的Ns/2雖說繞線相對(duì)較長，但是基本上是在變壓器的外層，散熱良好故溫度也不會(huì)太高。

2、可以減少初級(jí)耦合至變壓器磁芯高頻干擾。由于初級(jí)遠(yuǎn)離磁芯，次級(jí)電壓低，故引起的高頻干擾小。

三明治繞法與EMI

我們大家來進(jìn)一步深入討論下這個(gè)三明治繞發(fā)對(duì)EMI的影響。

三明治繞法對(duì)EMI的有利因數(shù)

我們來看初級(jí)夾次級(jí)的繞法，我們知道，變壓器的初級(jí)由于電壓較高，所以繞組較多，一般要超過2層，有時(shí)甚至達(dá)到4-5層，這就給變壓器帶來一個(gè)分布參數(shù)—層間電容，形成原理相信大家都清楚，我就不多解釋了。當(dāng)MOSFET關(guān)斷的時(shí)候，變壓器的漏感與MOSFET的結(jié)電容以及變壓器的層間電容會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，幅度達(dá)到幾十甚至超過一百V，這對(duì)MOSFET與EMI來說都是不允許的，所以，我們增加RCD吸收來抑制這個(gè)振蕩，達(dá)到保護(hù)MOSFET與改善EMI的目的。

從這個(gè)角度來說，三明治繞法是可以在一定程度上改善EMI。

三明治繞法對(duì)EMI的不利因素

從另外一個(gè)角度來說，三明治繞法確實(shí)是增加了初次級(jí)的耦合面積，減少了漏感，同時(shí)又使初次級(jí)的耦合電容增加了;當(dāng)開關(guān)管反復(fù)開關(guān)時(shí)，電容也會(huì)反復(fù)充放電，也就是說會(huì)引起振蕩，此振蕩正比于開關(guān)頻率，會(huì)對(duì)EMI產(chǎn)生不利的影響。

簡單來說三明治繞法使初級(jí)與次級(jí)之間的雜散電容增加，給EMI提供了阻抗更低的通路，最常見的對(duì)策是變壓器副便繞組對(duì)原邊大電容之間跨接一個(gè)Y電容把噪聲旁路掉。

綜合來講三明治繞法帶來的優(yōu)勢非常明顯的，至于初級(jí)包次級(jí)還是次級(jí)包初級(jí)這個(gè)嚴(yán)格來講要看實(shí)際情況而定了，本人建議用初級(jí)包次級(jí)的繞法，畢竟一般的變壓器都是原邊匝數(shù)比副邊匝數(shù)多得多，繞起來比較好操作。
繞起來方便好繞其實(shí)也是比較重要的，可以把變壓器繞得更平整同樣也可以增強(qiáng)耦合性減少漏感！