Тут ми розглянемо можливості і методики, за допомогою яких можна мінімізувати індуктивність розсіювання обмотки. Індуктивність розсіювання (leakage inductance) - це измеримое кількість індуктивності, не пов'язаної з сердечником або з іншого обмоткою. Вона виступає якоюсь подобою окремого індуктора, включеного послідовно з проводом обмотки. Це - паразитний елемент, що приводить до сплесків на стоці або колекторі ключа і на анодах вихідних діодів. Це пов'язано з тим, що магнітний потік не може бути завантажений вносяться повними опорами всередину сердечника.
Формула для оцінки величини індуктивності розсіювання, якій можна очікувати від обраного сердечника і розраховується обмотки, має такий вигляд:
де: К] дорівнює 3 для простої первинної і вторинної обмоток і до 0,85, якщо вторинна обмотка перемежовується з двома шарами первинної обмотки; Lmt - середня довжина витка навколо котушки для цілої обмотки (в дюймах); пх - кількість витків, що містяться в аналізованої обмотці; Щ - довжина обмотки від одного кінця до іншого (в дюймах); Tjns - товщина ізоляції проводу (в дюймах); bw - товщина (рахуючи від центрального стержня котушки) всіх обмоток укомплектованого трансформатора (в дюймах).
Це рівняння дає основні фактори, що впливають на величину індуктивності розсіювання обмотки. Головний фактор, який знаходиться під контролем проектувальника трансформатора, - це вибір сердечника з довгим центральним стержнем. Чим довше обмотка, тим в кінцевому рахунку буде менше індуктивність Розсіяння. Також дуже допомагає мінімізація кількості витків в обмотці, оскільки ця величина зводиться в квадрат. Крім того, взаємодія первинної обмотки з вторинними дуже впливає на індуктивність розсіювання первинної обмотки. Це проявляється, коли вторинна обмотка розташовується між двома шарами первинної.
Іншим неприємним паразитних елементом трансформатора є між- виткового ємність (inter-turn capacitance). Вона є подобою маленьких конденсаторів, розподілених між витками всередині обмотки. Междувітковая ємність становить проблему в трансформаторах з дуже великими напруженнями на первинній обмотці. Зокрема, така проблема виникає в автономних імпульсних джерелах живлення, а також в джерелах з великим вхідним напругою. Междувітковая ємність утворюється двома суміжними витками однієї і тієї ж обмотки, які знаходяться під сильно розрізняються напруженнями. Формула (3.36) описує енергію, збережену між двома витками всередині обмотки. Само собою зрозуміло, енергія повинна бути помножена на кількість всіх пар суміжних витків, однак формула ця інформативна в тому сенсі, що пояснює виникнення междувітковой ємності. Ця енергія виділяється у вигляді сплесків під час перехідних процесів.
де: s - простір між обмотками, м; d - діаметр дроту, м.
Розподілені ємності можуть зберігати велику кількість енергії, коли шари витків намотані один на одного у зустрічних напрямках. На їх кінцях напруги значно різняться і навіть можуть наближатися до значення пробою ізоляції, що призводить до плачевних результатів. На рис. 3.26 показані три можливі методики намотування дроту в обмотках трансформатора.
Мал. 3.26. Методики намотування для мінімізації междувітковой ємності: а - пряма намотування (погано); 6 - "поступальна" намотування (дуже добре); в - секційна котушка (добре)
Поступальна намотування (progressive winding) полягає в тому, що в перший шар обмотки кладеться від одного до п'яти витків дроту, потім дріт переноситься назад поверх першого шару і намотується другий шар. Велика частина напруги, яку "бачить" будь-який виток, відповідає числу витків в цьому поступальному сегменті. Секційну котушку можна використовувати для поділу рівних сегментів первинної обмотки, так що найбільшою різницею напруг усередині кожної секції буде вхідна напруга, поділене на кількість секцій.
Остання методика називається Z-намотуванням. Після завершення першого шару дріт накладається поперек нижнього шару в напрямку початку обмотки і потім намотується, подібно до першого шару. Характеристики цієї методики знаходяться між першим із вищезгаданих методів (найгіршим) і методами секційної котушки і поступальним методом (найкращий).
Методики намотування з низькою междувітковой ємністю також значно зменшують електростатичне напругу ізоляції проводу. Це знижує ймовірність проскаківанія дуги між двома суміжними обмотками внаслідок пробою ізоляції.