efectos de capacitancia del transformador de smps

  

¿Cuáles son los efectos de la capacidad de entrelazado en la potencia de los smps?   transformador?

La forma más fácil de pensar acerca del principal efecto notable es agrupar la capacitancia distribuida en un componente: -

Luegoconsiderequévoltajedepuntomediotieneenelprimarioycuáleslaposibleimpedanciaatierra:-

Alafrecuenciadeconmutación,latensiónpicoapicoeneldevanadoprimariopodríaser230Vx1.414=325voltios.EstaeslatensióndelbusdeCCrectificadaconvertidaenunaondacuadradaalafrecuenciadeconmutación.Elvoltajedelpuntomedio"efectivo" es de aproximadamente 160 Vp-p (una onda cuadrada de 83 kHz aproximadamente).

Para un SMPS, las líneas entrantes se acoplan a través de condensadores a tierra o en vivo / neutral se considera "tierra". Ahora podemos pintar un escenario donde tenemos 160 Vp-p a 83 kHz de acoplamiento a través de 250 pF al devanado secundario de salida. Es probable que el escenario tenga muy poca impedancia cuando muestre una resistencia y un condensador en paralelo debido a la frecuencia de conmutación: -

Porsupuesto,estocreamuchoruidodemodocomúnenlasalidadelSMPSyloqueelfabricantehaceesagregarcapacitoresdelasalidaatierra(sihaytierradisponible)paraformarundivisordepotencialdealtafrecuenciaconelentrelazadode250pFcapacidad.Porlotanto,laaltafrecuenciade160Vp-pqueseveenelsecundariosereduceconsiderablementeconrespectoalatierrayeldispositivopasalaspruebasdeEMC.

CuandoelSMPSusaunaconexióndeCAsintierradedospuntas,generalmenteseagregauncondensadordesdeelladosecundarioal"lado fijo" del primario para intentar descargar el ruido de salida a tierra a través del cableado de CA. Esto produce un efecto negativo al ver ahora las frecuencias de la red eléctrica de CA en ambos cables de salida del SMPS, el tema de muchas preguntas en este sitio.

Ejemplo típico utilizado por Power Integrations: -

Tenga en cuenta que el capacitor de 2.2 nF 250 VCA justo arriba del transformador: este es el que se usa para reducir el ruido de salida, pero también se filtra 50/60 Hz a la salida.

  

¿Es bueno o malo?

Es lo que es. Los transformadores más grandes tendrán más capacidad y esto no se puede evitar a veces.

  

Es útil el escudo electrostático entre primario y secundario para   ¿Reducir el valor de la capacitancia entre devanados?

Solo si puede conectarlo a tierra: si no puede, probablemente el acoplamiento cruzado primario-secundario sea aún mayor.

Tenga en cuenta que en un transformador de alta frecuencia, la capacitancia efectiva entre devanados tiene varios efectos, ¡no todos ellos son lineales!

El modelo ideal necesitaría distribuir la capacitancia del devanado en toda la superficie de contacto, pero en realidad funciona con dos condensadores conectados en cada extremo del trabajo del devanado para la mayoría de las situaciones.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

En este caso, los dos devanados están en paralelo, por lo que la tensión A- > B y C- > D permanece igual en todo momento (es igual a la tensión x).

Ahora tome el mismo transformador, pero coloque el devanado secundario en la otra dirección (es decir, enrollado mecánicamente en la dirección opuesta).

^{simular este circuito}

Ahora, en este esquema, la tensión C- > D permanece igual a x, pero la tensión A- > B es ahora igual a x menos dos veces V1 (t)

En este caso, la capacitancia entre devanados ya no está oculta para V1 y esto está teniendo algunos efectos.

Veamos: si V1 era 1V con respecto a la fuente x, entonces en el mismo momento B es -1V con respecto a ... GND

¿Cuánta tensión (ignorando la tensión de CC x) hay a través del condensador C1? 2V, 1V debido a que A está por encima de C, otro debido a que B está por debajo de D.

Porque hay voltaje, hay corriente; pero como x es constante, esta corriente no puede fluir a través del condensador C3 y fluir completamente a través de la fuente x !

Entonces, si midiera la capacitancia a través de la fuente x (que sería la capacitancia secundaria primaria) obtendría un resultado dependiendo de la frecuencia con la que mida la capacitancia. Debido a la forma interna en que los medidores de LCR miden (a menudo la medición de corriente / voltaje RMS con filtrado de paso bajo de la impedancia medida), obtendría un aumento de capacitancia cuando el medidor de LCR se acerca a 1 kHz, aliasing (resultados muy altos y muy bajos) a 1kHz y luego vuelve a disminuir.

Entonces, ¿cuál es ahora la capacitancia entre primaria y secundaria? Por lo menos ya no un solo valor; y dependiendo del suceso aliado, ya ni siquiera un capacitor lineal.

Para limitar este efecto, los ingenieros colocan un condensador en los dos puntos fríos de un transformador (en este caso, CD) para limitar la corriente que fluye a través de x (en este caso, debe considerar que x no es un verdadero cortocircuito, al menos para altas frecuencias).

Volver a tu pregunta

La capacitancia inter-bobina de un transformador no es un problema por sí mismo. Lo único es que una vez que el transformador no es 100% simétrico (como en mi ejemplo, o también a 10 giros pri, 2 turnos seg), las corrientes de alta frecuencia comienzan a fluir a través de la "fuente" x, generando ruido de modo común. ¡Esos ruidos son un gran problema y cuestan mucho dinero para filtrarlos! Debido a que fluyen a través de todos los cables tierra (la fuente x), la distancia de viaje muy larga significa que pueden irradiar de manera muy efectiva.

Por ejemplo, una fuente V1 de 1MHz comenzaría a convertir cualquier cable de CA de más de 3 m en una antena. ESTO es un gran problema.