CN110211799B - 反激电源变压器屏蔽绕组匝数设计方法 - Google Patents

反激电源变压器屏蔽绕组匝数设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种反激电源变压器屏蔽绕组匝数设计方法，包括：(1)选定变压器，并测定变压器的结构尺寸；(2)求解变压器原边绕组与副边绕组之间、屏蔽绕组与副边绕组之间的分布电容与屏蔽绕组匝数Nsh的关系式；(3)计算不同屏蔽绕组匝数Nsh下变压器的共模电流iCM，得到共模电流iCM与屏蔽绕组匝数Nsh的函数关系；(4)根据屏蔽绕组匝数与共模电流等效系数的关系方程g(Nsh)，求解方程|g(Nsh)|＝0的根并取整，即可得到抑制变压器共模电流的最佳屏蔽绕组匝数。与现有共模抑制技术相比，本发明方法设计灵活性高，实现方法简单，制作成本低，无需额外增加装置体积且抑制效果明显。

Description

反激电源变压器屏蔽绕组匝数设计方法
技术领域
本发明属于变压器设计技术领域，具体涉及一种反激电源变压器屏蔽绕组匝数设计方法。
背景技术
反激电源由于结构简单、体积较小，广泛应用于通信、服务***和小功率电子设备中；反激电源中的功率半导体器件在开关动作时会产生电磁干扰(ElectromagneticInterference，EMI)噪声，因此在产品设计中往往有一定的EMI抑制措施，以满足相关的电磁兼容(Electromagnetic Compatibility，EMC)标准。随着开关电源高频化、小型化的发展趋势，开关器件的高开关频率导致更严重的EMI问题，这些问题一方面会使开关电源产品难以满足相关的EMC标准，另一方面即使能够满足相关EMC标准，EMI也会在较敏感的负载侧形成共模噪声，对电子负载造成严重干扰。
采用滤波器对共模干扰进行抑制可有效降低EMI水平，但由于漏电流的严格要求，共模滤波器通常由小电容和大电感等元件组成，这往往会增加产品体积和成本；在变压器中加入铜箔屏蔽层可对共模噪声进行削减，这种方法可有效缩减滤波器体积，并达到很好的抑制效果，但在实际变压器设计和制作中灵活性不高，且由于屏蔽结构的选择涉及的变量过较多，制作精度无法保证。
而采用绕组屏蔽对共模噪声进行抑制，既方便于实际生产制作，降低生产成本，又能有效抑制共模干扰。图1所示为加入绕组屏蔽时共模电流的传输路径，反激电源的EMI干扰源包括原边MOSFET和副边二极管，且两者产生的共模电流方向相反；在不采用屏蔽措施时，由于原边MOSFET与副边二极管产生的共模电流不相等，变压器中的共模电流无法抵消，传递到负载侧的共模噪声较大，通过在原边绕组与副边绕组之间加入屏蔽绕组，并合理设计屏蔽绕组的匝数，可以使两个干扰源产生的共模电流相互抵消，从而达到抑制共模干扰的效果。
为实现最好的共模噪声抑制效果，需合理设计屏蔽绕组的匝数；现阶段的设计方法往往是根据经验、实验测试或者反复仿真计算，需要大量的测试和仿真资源，因此亟需一种屏蔽绕组匝数的正向定量设计方法。
发明内容
鉴于上述，本发明提供了一种反激电源变压器屏蔽绕组匝数设计方法，通过探究共模电流大小和屏蔽绕组匝数之间的关系，求解达到最好抑制效果时屏蔽绕组的最优匝数，不需经过反复实验测试和仿真计算，不会增加滤波器设计的负担，设计简便，成本低廉。
一种反激电源变压器屏蔽绕组匝数设计方法，包括如下步骤：
(1)为反激电源选定变压器，并测定变压器结构参数；
(2)求解变压器原边绕组与副边绕组之间的分布电容以及变压器屏蔽绕组与副边绕组之间的分布电容；
(3)根据上述分布电容结合共模电流传播路径，推导出***共模电流iCM与屏蔽绕组匝数Nsh的关系函数，并利用该关系函数通过以下公式计算共模电流iCM；
Figure BDA0002087231960000021
其中：ipj为变压器中第j段原边绕组与副边绕组相邻部分之间的共模电流，n为变压器中原边绕组与副边绕组相邻部分的段数，ishk为变压器中第k段屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间的共模电流，m为屏蔽绕组与副边绕组相邻部分的段数；上述关系函数包含gp(Nsh)和gsh(Nsh)两部分，则变压器中任一段原边绕组与副边绕组相邻部分之间的共模电流
Figure BDA0002087231960000022
gp(Nsh)为共模电流ip与屏蔽绕组匝数Nsh的关系函数；变压器中任一段屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间的共模电流
Figure BDA0002087231960000023
gsh(Nsh)为共模电流ish与屏蔽绕组匝数Nsh的关系函数，v为每匝绕组上的电压增量，t代表时间；
(4)令***共模电流iCM＝0对上述公式进行求解，对求解得到的根四舍五入取整后即作为屏蔽绕组最优匝数。
进一步地，所述步骤(1)中反激电源变压器的结构参数包括原边绕组宽度、副边绕组宽度，原边绕组与副边绕组相邻部分之间介质的周长及厚度，屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间介质的周长及厚度、原边绕组匝数、副边绕组匝数、每匝原边绕组的宽度、每匝副边绕组的宽度、每匝屏蔽绕组的宽度以及屏蔽绕组位置。
优选地，所述屏蔽绕组位置为屏蔽绕组底端与原边绕组底端之间的最小垂直距离，以便于操作。
进一步地，所述步骤(2)中对于任一段原边绕组与副边绕组之间分布电容Cps0的计算表达式如下：
Figure BDA0002087231960000031
其中：εps为对应段原边绕组与副边绕组相邻部分之间介质的介电常数，lavps为对应段原边绕组与副边绕组相邻部分之间介质的周长，dps为对应段原边绕组与副边绕组相邻部分之间介质的厚度，hp1和hp2为对应段原边绕组上与副边绕组相邻部分两端分别与原边绕组低压端的距离且hp2>hp1。
进一步地，所述步骤(2)中对于任一段屏蔽绕组与副边绕组之间分布电容Cshs0的计算表达式如下：
Figure BDA0002087231960000032
其中：εshs为对应段屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间介质的介电常数，lavshs为对应段屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间介质的周长，dshs为对应段屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间介质的厚度，hsh1和hsh2为对应段屏蔽绕组上与副边绕组相邻部分两端分别与屏蔽绕组低压端的距离且hsh2>hsh1。
进一步地，所述关系函数gp(Nsh)的表达式如下：
Figure BDA0002087231960000033
其中：εps为对应段原边绕组与副边绕组相邻部分之间介质的介电常数，lavps为对应段原边绕组与副边绕组相邻部分之间介质的周长，dps为对应段原边绕组与副边绕组相邻部分之间介质的厚度，hp1和hp2为对应段原边绕组上与副边绕组相邻部分两端分别与原边绕组低压端的距离且hp2>hp1，hs1和hs2为副边绕组上与对应段原边绕组相邻部分两端分别与副边绕组低压端的距离且hs2>hs1，N0为原边绕组低压端电压变化率与副边绕组低压端电压变化率之差相对于dv/dt的倍数，Np和Ns分别为原边绕组和副边绕组的匝数，Hp为原边绕组的总宽度，Hs为副边绕组的总宽度。
进一步地，所述关系函数gsh(Nsh)的表达式如下：
Figure BDA0002087231960000041
其中：εshs为对应段屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间介质的介电常数，lavshs为对应段屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间介质的周长，dshs为对应段屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间介质的厚度，hsh1和hsh2为对应段屏蔽绕组上与副边绕组相邻部分两端分别与屏蔽绕组低压端的距离且hsh2>hsh1，hs3和hs4为副边绕组上与对应段屏蔽绕组相邻部分两端分别与副边绕组低压端的距离且hs4>hs3，N1为屏蔽绕组低压端电压变化率与副边绕组低压端电压变化率之差相对于dv/dt的倍数，Nsh和Ns分别为屏蔽绕组和副边绕组的匝数，ksh为每匝屏蔽绕组的宽度，Hs为副边绕组的总宽度。
进一步地，所述距离hp1、hp2、hs1、hs2、hsh1、hsh2、hs3、hs4均通过关于绕组结构参数及屏蔽绕组匝数Nsh的函数形式表示。
与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：
1.实际制作过程简单，生产成本低；屏蔽绕组一般选用与原副边边绕组相同材料的铜线，且绕制方式完全一样，生产效率高，且本发明设定屏蔽绕组的底端最大限度接近原边绕组与副边绕组的底端，绕制过程中需考虑的变量减少，保证了实际制作的准确性和可靠性。
2.共模抑制效果明显，可减轻滤波器设计任务；采用本发明方法合理设计屏蔽绕组匝数，可达到比较理想的共模噪声抑制效果，从而可以有效缩减滤波器体积或消除滤波器的设计任务；由于变压器中增加屏蔽绕组无需额外增加装置体积，因此可减少装置的整体体积和重量。
3.设计过程简便，节约时间成本；采用本发明方法可以通过推导计算直接获得屏蔽绕组的最优匝数，无需进行反复实验和数值仿真，缩短设计周期，节约时间成本。
附图说明
图1为加入屏蔽绕组的反激电源共模电流传播路径示意图。
图2(a)为原边绕组与副边绕组之间的分布电容示意图。
图2(b)为副边绕组与屏蔽绕组之间的分布电容示意图。
图3为变压器的原理示意图。
图4(a)为0≤Nsh≤21时变压器结构剖视图。
图4(b)为22≤Nsh≤26变压器结构剖视图。
图4(c)为27≤Nsh≤52变压器结构剖视图。
图5(a)为屏蔽绕组匝数Nsh＝11时反激电源负载侧的共模噪声频谱图。
图5(b)为屏蔽绕组匝数Nsh＝26时反激电源负载侧的共模噪声频谱图。
图5(c)为屏蔽绕组匝数Nsh＝40时反激电源负载侧的共模噪声频谱图。
图5(d)为屏蔽绕组匝数Nsh＝48时反激电源负载侧的共模噪声频谱图。
图5(e)为屏蔽绕组匝数Nsh＝52时反激电源负载侧的共模噪声频谱图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明为反激电源变压器屏蔽绕组匝数的设计方法，通过分析开关电源中共模干扰路径，并用可直接测量的结构参数和屏蔽绕组匝数，表示出两对相邻绕组(原边绕组与副边绕组、副边绕组与屏蔽绕组)之间的分布电容，找到共模电流iCM与屏蔽绕组匝数Nsh之间的函数关系iCM＝g(Nsh)×dv/dt，再通过求解方程|g(Nsh)|＝0的根，得到屏蔽绕组最优匝数，具体包括如下步骤：
(1)为反激电源选定变压器，并测定变压器结构参数。
变压器原边绕组与副边绕组、副边绕组与屏蔽绕组之间的分布电容与屏蔽绕组的位置如图2(a)和图2(b)所示，绕组的绕制方式、气隙、原边绕组与副边绕组的宽度等均有关系，因而需要提前测定变压器的结构参数，包括原边绕组宽度Hp、副边绕组宽度Hs，原边绕组与副边绕组相邻部分之间介质的周长lps及厚度dps，屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间介质的周长lshs及厚度dshs、原边绕组匝数Np、副边绕组匝数Ns、每匝屏蔽绕组的宽度ksh以及屏蔽绕组位置H0，屏蔽绕组位置H0为屏蔽绕组底端与原边绕组底端之间的垂直距离。
(2)求解原边绕组与副边绕组之间分布电容与屏蔽绕组匝数Nsh的函数关系，以及屏蔽绕组与副边绕组之间的分布电容与屏蔽绕组匝数Nsh的函数关系。
如图2(a)和图2(b)所示，变压器原边绕组与副边绕组、副边绕组与屏蔽绕组之间的分布电容可表示为绕组相邻部分的宽度、绕组之间介质的厚度、周长及介电常数等参数的函数，这些参数与变压器原边绕组匝数、副边绕组匝数、变压器绕制方式及材料等有关。因此在确定变压器结构及材料后，结构电容仅与屏蔽绕组的匝数Nsh有关，继而得到原边绕组与副边绕组相邻部分之间的分布电容与屏蔽绕组匝数Nsh的函数关系以及屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间的分布电容与屏蔽绕组匝数Nsh的函数关系。
原边绕组与副边绕组每段相邻部分之间的分布电容为：
Figure BDA0002087231960000061
屏蔽绕组与副边绕组每段相邻部分之间的分布电容为：
Figure BDA0002087231960000062
(3)推导不同屏蔽绕组匝数Nsh下变压器的共模电流iCM，得到共模电流与屏蔽绕组匝数之间的关系函数iCM＝g(Nsh)×dv/dt。
对于变压器任一段原边绕组与副边绕组相邻部分，该相邻部分之间共模电流ip的计算方法如下：
Figure BDA0002087231960000063
Figure BDA0002087231960000064
其中：εps为原边绕组与副边绕组相邻部分之间介质的介电常数，lavps为原边绕组与副边绕组相邻部分之间介质的周长，dps为原边绕组与副边绕组相邻部分之间介质的厚度，hp1和hp2分别为原边绕组上与副边绕组相邻部分两端与原边绕组低压端的距离(hp2>hp1)，hs1和hs2分别为副边绕组上与原边绕组相邻部分两端与副边绕组低压端的距离(hs2>hs1)，N0为原边绕组低压端电压变化率与副边绕组低压端电压变化率的差相对于dv/dt的倍数，当原边绕组低压端和副边绕组低压端均为静电位点时，N0取值为0；Np和Ns分别为原边绕组和副边绕组的匝数，Hp为原边绕组的总宽度，Hs为副边绕组的总宽度。
对于变压器任一段屏蔽绕组与副边绕组相邻部分，该相邻部分之间共模电流ish的计算方法如下：
Figure BDA0002087231960000071
Figure BDA0002087231960000072
其中：εshs为屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间介质的介电常数，lavshs为屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间介质的周长，dshs为屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间介质的厚度，hsh1和hsh2分别为屏蔽绕组上与副边绕组相邻部分两端与屏蔽绕组低压端的距离(hsh2>hsh1)，hs3和hs4分别为副边绕组上与屏蔽绕组相邻部分两端与副边绕组低压端的距离(hs4>hs3)，N1为屏蔽绕组低压端电压变化率与副边绕组低压端电压变化率的差相对于dv/dt的倍数，当屏蔽绕组低压端与副边绕组低压端均为静电位点时，N1取值为0；Nsh和Ns分别为屏蔽绕组和副边绕组的匝数，ksh为每匝屏蔽绕组的宽度，Hs为副边绕组的总宽度。
hp1、hp2、hs1、hs2、hsh1、hsh2、hs3、hs4均通过关于绕组结构参数及屏蔽绕组匝数Nsh的函数形式表示。参照图2(a)，hp1＝H0+ksh×Nsh，其中H0为屏蔽绕组底端与原边绕组底端之间的垂直距离；hp2＝kp×Np2，其中kp为每匝原边绕组的宽度，Np2为原边绕组上hp2对应段顶点到原边绕组低压端之间绕组的匝数；hs1＝H0+ksh×Nsh，hs2＝ks×Ns2，其中ks为每匝副边绕组的宽度，Ns2为副边绕组上hs2对应段顶点到副边绕组低压端之间绕组的匝数。参照图2(b)，hsh1＝0；hsh2＝ksh×Nsh；hs3＝ks×Ns3，其中Ns3为副边绕组上hs3对应段顶点到副边绕组低压端之间绕组的匝数；hs4＝hs3+ksh×Nsh。
根据变压器实际结构，将原边绕组与副边绕组每段相邻部分之间的共模电流ip及屏蔽绕组与副边绕组每段相邻部分之间的共模电流ish进行累加求和，进而得到变压器总的共模电流与屏蔽绕组匝数之间的关系：
Figure BDA0002087231960000081
其中：ipj为变压器中第j段原边绕组与副边绕组相邻部分之间的共模电流，n为变压器中原边绕组与副边绕组相邻部分的段数，ishk为变压器中第k段屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间的共模电流，m为变压器中屏蔽绕组与副边绕组相邻部分的段数；在某一特定频率点，dv/dt为常值。
(4)根据得到的上述g(Nsh)，求解|g(Nsh)|＝0的根并取整，即可得到使共模电流最小的屏蔽绕组最优匝数。
由上述共模电流公式可得，当|g(Nsh)|最小时，共模电流iCM最小，由于屏蔽绕组匝数必须为整数，故可求解出|g(Nsh)|＝0的根并取整，便可得到屏蔽绕组的最优匝数。
下面将结合反激电源的变压器屏蔽绕组设计实例，对本发明具体实施方式做进一步详细描述。
本实施方式中采用的变压器电路原理如图3所示，其中2-3为原边绕组，4-5为辅助绕组，6-7为副边绕组。变压器的结构如图4(a)～图4(c)所示，其中PW1、PW2、PW3为原边绕组，SHW为屏蔽绕组，SW为副边绕组，APW为辅助绕组，Hp1、Hp2、Hp3分别为PW1、PW2、PW3的宽度，Hp＝Hp1+Hp2+Hp3为原边绕组的总宽度，Hs为副边绕组的宽度，H0为屏蔽绕组底部到原边绕组底部的距离，H1min为实际制作中屏蔽绕组顶部到原边绕组顶部的最小距离，ksh为每匝屏蔽绕组的宽度，这些结构参数的具体数值如表1所示：
表1
Figure BDA0002087231960000082
Figure BDA0002087231960000091
原边绕组与副边绕组相邻部分之间的分布电容为：
Figure BDA0002087231960000092
屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间的分布电容为：
Figure BDA0002087231960000093
根据屏蔽绕组宽度的不同，上述分布电容参数的确定及共模电流的组成可以分为以下三种情况：
①当0≤ksh×Nsh≤Hp3-H0，即0≤Nsh≤21时，如图4(a)所示，此时原边绕组与副边绕组之间的共模电流有ip1、ip2、ip3三部分，而屏蔽绕组与副边绕组只有一段相邻部分，因而屏蔽绕组与副边绕组之间的共模电流只有ish1，因而有：
iCM＝ip1+ip2+ip3+ish1
②当Hp3-H0≤ksh×Nsh≤Hp2-H0-H1min，即22≤Nsh≤26时，如图4(b)所示，此时原边绕组与副边绕组之间的共模电流有ip1、ip2两部分，屏蔽绕组与副边绕组之间的共模电流有ish1，因而有：
iCM＝ip1+ip2+ish1
③当Hp2-H0-H1min≤ksh×Nsh≤2×(Hp2-H0-H1min)，即27≤Nsh≤52时，如图4(c)所示，此时原边绕组与副边绕组之间的共模电流有ip1、ip2两部分，屏蔽绕组与副边绕组之间的共模电流有ish1、ish2两部分，因而有：
iCM＝ip1+ip2+ish1+ish2
以情况①中ish1为例，计算方法如下：
Figure BDA0002087231960000094
Figure BDA0002087231960000095
公式中参数的具体数值如表2所示：
表2
参数(单位) 值 参数(单位) 值
h<sub>sh1</sub>(mm) 0 h<sub>sh2</sub>(mm) k<sub>sh</sub>×N<sub>sh</sub>
l<sub>avshs</sub>(mm) 38.88 d<sub>shs</sub>(mm) 0.22
N<sub>1</sub> 0 H<sub>0</sub>(mm) 0.47
k<sub>sh</sub>(mm) 0.23 H<sub>s</sub>(mm) 7
h<sub>s3</sub>(mm) H<sub>s</sub>–H<sub>0</sub>–k<sub>sh</sub>×N<sub>sh</sub> h<sub>s4</sub>(mm) H<sub>s</sub>–H<sub>0</sub>
在本实例中，由于原边绕组与副边绕组之间材料与屏蔽绕组之间与副边绕组之间材料相同，故εps及εshs取值相同，函数化简求根时可以消去，其取值对求解结果没有影响，可简单取为1；由上述计算方法及表2中数值可以得到：
gsh1(Nsh)＝0.0092×Nsh 2-0.0128×Nsh
上述中每个ip和ish都可用表示为为屏蔽绕组匝数的函数，经叠加后可以得到每种情况下总的共模电流与屏蔽绕组匝数之间的函数关系，经化简如下：
Figure BDA0002087231960000101
Figure BDA0002087231960000102
求解方程|g(Nsh)|＝0的根并取整，得到屏蔽绕组的最优匝数为40。
为验证该设计方法有效性，测量屏蔽绕组匝数Nsh从0至52变化时反激电源的共模噪声，选取屏蔽绕组匝数Nsh为5个典型值(11,26,40,48,52)时的反激电源共模噪声频谱图表征实验结果。图5(a)为屏蔽绕组匝数Nsh为11时反激电源的共模噪声频谱图；图5(b)为屏蔽绕组匝数Nsh为26时反激电源的共模噪声频谱图；图5(c)为屏蔽绕组匝数Nsh为40时反激电源的共模噪声频谱图；图5(d)为屏蔽绕组匝数Nsh为48时反激电源的共模噪声频谱图；图5(e)为屏蔽绕组匝数Nsh为52时反激电源的共模噪声频谱图。从实际测得的共模噪声的频谱可以看出，在8MHz以下的频段内，当屏蔽绕组匝数Nsh为40时，反激电源的共模噪声最小，屏蔽绕组的抑制效果最好，实际效果与计算所得的结果有较好的一致性，这证明了所提出的设计方法的有效性。
上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种反激电源变压器屏蔽绕组匝数设计方法，包括如下步骤：
(1)为反激电源选定变压器，并测定变压器结构参数；
(2)求解变压器原边绕组与副边绕组之间的分布电容以及变压器屏蔽绕组与副边绕组之间的分布电容；
对于任一段原边绕组与副边绕组之间分布电容Cps0的计算表达式如下：
Figure FDA0002370205290000011
其中：εps为对应段原边绕组与副边绕组相邻部分之间介质的介电常数，lavps为对应段原边绕组与副边绕组相邻部分之间介质的周长，dps为对应段原边绕组与副边绕组相邻部分之间介质的厚度，hp1和hp2为对应段原边绕组上与副边绕组相邻部分两端分别与原边绕组低压端的距离且hp2>hp1；
对于任一段屏蔽绕组与副边绕组之间分布电容Cshs0的计算表达式如下：
Figure FDA0002370205290000012
其中：εshs为对应段屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间介质的介电常数，lavshs为对应段屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间介质的周长，dshs为对应段屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间介质的厚度，hsh1和hsh2为对应段屏蔽绕组上与副边绕组相邻部分两端分别与屏蔽绕组低压端的距离且hsh2>hsh1；
(3)根据上述分布电容结合共模电流传播路径，推导出***共模电流iCM与屏蔽绕组匝数Nsh的关系函数，并利用该关系函数通过以下公式计算共模电流iCM；
Figure FDA0002370205290000013
其中：ipj为变压器中第j段原边绕组与副边绕组相邻部分之间的共模电流，n为变压器中原边绕组与副边绕组相邻部分的段数，ishk为变压器中第k段屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间的共模电流，m为屏蔽绕组与副边绕组相邻部分的段数；上述关系函数包含gp(Nsh)和gsh(Nsh)两部分，则变压器中任一段原边绕组与副边绕组相邻部分之间的共模电流
Figure FDA0002370205290000021
gp(Nsh)为共模电流ip与屏蔽绕组匝数Nsh的关系函数；变压器中任一段屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间的共模电流
Figure FDA0002370205290000022
gsh(Nsh)为共模电流ish与屏蔽绕组匝数Nsh的关系函数，v为每匝绕组上的电压增量，t代表时间；
所述关系函数gp(Nsh)的表达式如下：
Figure FDA0002370205290000023
其中：hs1和hs2为副边绕组上与对应段原边绕组相邻部分两端分别与副边绕组低压端的距离且hs2>hs1，N0为原边绕组低压端电压变化率与副边绕组低压端电压变化率之差相对于dv/dt的倍数，Np和Ns分别为原边绕组和副边绕组的匝数，Hp为原边绕组的总宽度，Hs为副边绕组的总宽度；
所述关系函数gsh(Nsh)的表达式如下：
Figure FDA0002370205290000024
其中：hs3和hs4为副边绕组上与对应段屏蔽绕组相邻部分两端分别与副边绕组低压端的距离且hs4>hs3，N1为屏蔽绕组低压端电压变化率与副边绕组低压端电压变化率之差相对于dv/dt的倍数，Nsh为屏蔽绕组的匝数，ksh为每匝屏蔽绕组的宽度；
(4)令***共模电流iCM＝0对上述公式进行求解，对求解得到的根四舍五入取整后即作为屏蔽绕组最优匝数。
2.根据权利要求1所述的反激电源变压器屏蔽绕组匝数设计方法，其特征在于：所述步骤(1)中反激电源变压器的结构参数包括原边绕组宽度、副边绕组宽度，原边绕组与副边绕组相邻部分之间介质的周长及厚度，屏蔽绕组与副边绕组相邻部分之间介质的周长及厚度、原边绕组匝数、副边绕组匝数、每匝原边绕组的宽度、每匝副边绕组的宽度、每匝屏蔽绕组的宽度以及屏蔽绕组位置。
3.根据权利要求2所述的反激电源变压器屏蔽绕组匝数设计方法，其特征在于：所述屏蔽绕组位置为屏蔽绕组底端与原边绕组底端之间的最小垂直距离。
4.根据权利要求1所述的反激电源变压器屏蔽绕组匝数设计方法，其特征在于：所述距离hp1、hp2、hs1、hs2、hsh1、hsh2、hs3、hs4均通过关于绕组结构参数及屏蔽绕组匝数Nsh的函数形式表示。
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