九.寄生参数对变换器参数设计的影响

1.寄生参数对变换器参数设计的影响

在实际应用中， 变压器绕组之间存在间隙，绕组内部以及绕组和 PCB 板间会生成寄生电容，这将对变换器工作的稳定性产生影响。 考虑寄生电容影响的变换器等效电路拓扑如下图所示。
变换器等效电路图如下图所示，其中Cstray为变压器寄生电容。

将变换器负载折算到变压器一次侧，得到等效电阻为：

电压增益为：

令：电感比 k=Lm/Lr；归一化频率 fn=fs/fr；谐振频率 fr=1/（2π√LrCr )；品质因数 Q= Lr /（CrR2
eq） √ ；寄生电容
Cstray=xCr，将上述参数代入式

不考虑寄生电容时，电压增益为：

考虑寄生电容时，电压增益为：

2.寄生参数对电压增益参数 Q 的影响

采用控制变量法， 分析 k 不变、Q 变化时寄生电容对变换器电压增益的影响。 不同寄生电容的电压增益曲线如下图 所示。



由图可知：当 k 一定时，减小 Q，最大增益变大；但电压增益峰值左移，变换器工作频率范围变宽，不利于磁性元件工作，降低整机效率。
对比组增益曲线可知： 在空载或轻载条件下，寄生电容使增益曲线趋势突变，且 Q 越小突变越明显；相同 Q 下，寄生参数越大，突变区域越靠近变换器的正常工作区域。 为了削弱寄生参数的影响，要选取 Q 能够取到的最大值。

3.寄生参数对电压增益参数 k 的影响

分析 Q=0．3、k 变化时，寄生电容对变换器电压增益的影响。 增益曲线如下图所示。由下图可知：当 Q 一定时，减小 k，最大电压增
益升高，开关频率范围变小，两方面的性能均变好。但当 fr 确定时， 谐振电感 Lr 确定，k 越小，Lm 越小，损耗越大，所以 k 不能过分取小。
对比 2 组增益曲线可知：相同 Q 下，由于寄生电容的存在，最大增益降低。 在空载或轻载状态下，寄生电容使增益曲线偏离正常轨迹，使变换器工作稳定性受到影响。
综上所述，寄生电容会影响变换器电感比和品质因数的选取，进而影响变换器的工作性能，所以考虑寄生电容对电路的影响很有必要。

4.结论

对比不含寄生参数的增益曲线，寄生电容使电压增益波形突变， 影响最大增益和最佳频率范围等重要性能。