《磁元件知識簡介》課件

2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料1

磁性元件知識簡介

合肥磁越電子科技有限公司程心前2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料2第一章磁的基本知識磁性是自然界中某些物質(zhì)（如鐵、鈷、鎳等）的特殊的物理性能。電磁存在兩種不同的計量單位——國際單位制（MKS制，即米-千克-秒制）和實用單位制（cgs制，即厘米-克-秒制）1.真空中的磁特性一段載有直流電流I的長直導線在導線周圍產(chǎn)生一圓形磁場如圖所示，一直導線周圍磁力線的方向可用“右手定則”來決定:當用右手抓住導體，拇指的方向使電流流動的方向時，其他手指的指向就是磁力線的方向。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料3第一章磁的基本知識2.磁場的增強當電流流過一根導線時,在其周圍建立磁場,如果同樣的兩個導體放的很近,則磁場將加強。如果將導線繞在一個骨架上,磁場將會大大加強。磁通的大小由線圈N及I決定B=μ0H在cgs中,μ0=1如果線圈被冷卻,可以獲得很高的磁場。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料4第一章磁的基本知識3.簡單的變壓器由兩個空心線圈組成,其中一次線圈被接到交流電源,二次線圈開路。一次線圈產(chǎn)生的磁通僅有一部分進入二次線圈,其余磁通則通過空間閉合。進入二次線圈的磁通即為主磁通,其余沒有進入二次線圈的磁通則為漏磁通由漏磁通形成的電感即使漏感。漏感由線圈的匝數(shù)及兩線圈的相對位置決定,2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料5第一章磁的基本知識4.磁芯多數(shù)材料是磁通的不良導體,它們的磁導率都很低,真空的磁導率是1,非導磁材料,如空氣、紙和銅、鋁等具有同樣數(shù)量級的磁導率。有一些材料如鐵、鎳、鈷和它們的合金具有高的導磁率,為了使如上圖所示的空心線圈磁性能得到改善,現(xiàn)引入一個磁芯,如下圖所示,在空心線圈中放入一個磁芯的優(yōu)點除了使其磁導率增加以,磁路長度也明確了。磁通基本上被限制在磁芯中。在磁芯進入飽和前,磁性材料中能產(chǎn)生多少磁通使存在一個界限點。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料6第一章磁的基本知識5.磁芯的飽和對于一個被完全退了磁的鐵磁材料用外施的磁場強度去激勵,并且使磁場強度H從零慢慢增加,其結(jié)果如下圖所示。剛開始的時候,磁通感應強度B很慢第增加到A點,然后很快增加到B點,接著幾乎停止了增加。B點被稱為曲線的拐點,在C點磁性材料已經(jīng)飽和。這個點以后的斜率為1以后的特性就呈現(xiàn)空心線圈的特性。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料7第一章磁的基本知識磁芯的飽和過程見下圖,磁芯中的磁通是從磁芯內(nèi)側(cè)逐步到磁芯的外側(cè)擴散,直至磁芯的完全飽和。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料8第一章磁的基本知識6.磁滯回線（B-H回線）當磁性材料進行一個磁化和去磁的完整周期后,其結(jié)果如圖所示。這個圖表示從一個中性的磁性材料,即其B-H回線通過原點X開始。當H增加時,磁通密度沿著虛線增加。到飽和點Bs。這時當H減小時,B-H回線將沿著一個較高水平的路徑回到Br,此處H為零且磁芯仍處于被磁化狀態(tài)。這一點的磁通Br被稱位剩余磁通。現(xiàn)在把磁場強度H的極性反過來以給出其負值,使磁通密度Br減少到零所需要的磁場強度被稱為矯玩力Hc,當磁芯被進一步反向驅(qū)動到H時,磁芯中的磁通密度到達-Bs。磁滯回線表征了磁芯中的能量損失,磁滯回線所合圍的面積是磁芯材料在一個周期總能量損失的量度,在交流應用的情況下,頻率越高能量損失越多。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料9第一章磁的基本知識7.磁導率磁性材料的磁導率是材料被磁化的難易程度。磁導率μ是磁感應強度B對磁場強度H的比值，為μ=B/H在cgs制中真空中的絕對導磁率是1（Gs/Oe），即cgs:μ0=1MKS:μ0=4πx10-7（H/m）下面介紹幾種導磁率定義:1）μ0絕對導磁率，用真空中的導磁率來定義；2）μi初始導磁率，是磁化曲線在原點的斜率，它是在很小的磁感應強度內(nèi)測量的。3）μr相對導磁率，是材料的導磁率相對于真空導磁率的比值；2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料10第二章磁性材料及特性在第一章介紹的磁滯回線中，如果磁性材料的磁滯回線很寬，即Hc很高，需要很大的磁場強度（＞40A/cm）才能將磁性材料磁化到飽和，同時需要很大的反向磁場才能將材料中的磁感應強度下降到零，也就是說這類材料磁化困難，去磁也困難，我們稱這類材料為硬磁材料。鋁鎳鈷、釹鐵硼合金等永久磁鐵，常用于電機激磁和儀表產(chǎn)生恒定磁場。另一類材料在較弱外磁場（＜8A/cm）作用下，磁感應強度達到很高的數(shù)值，同時矯玩力也很低，既容易磁化又容易退磁。我們稱這類材料為軟磁材料。開關(guān)電源主要應用軟磁材料。軟磁材料主要為以下幾種材料:硅鋼，鐵鎳合金，鐵鈷合金，非晶態(tài)金屬合金，磁粉芯及鐵氧體。磁性物質(zhì)在交流磁化過程中，因消耗能量發(fā)熱而存在磁芯損耗，磁芯損耗由兩部分組成:①磁滯損耗；②渦流損耗。磁滯損耗是磁滯回線包圍的面積在被磁化的中能量損失。渦流損耗是磁通線通過磁芯在磁芯中感應的電流所引起的能量損失。這些電流即是渦流，如果磁芯的電阻高，則電流就小，所以低損耗材料的特點是電阻率高。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料11第二章磁性材料及特性1.硅鋼硅鋼是一種含硅量在5%以下的鐵硅合金。一般含硅量為2.3%~3.6%。在鐵中加硅元素的目的是為了降低渦流損耗和磁滯損耗及提高電阻率。該材料主要應用在400Hz以下的低頻場合。通常采用一定厚度碾軋晶粒取向的帶料此材料的特點是飽和磁通密度Bs（1.8~2.0T）高,價格低廉。常用材料有,日本進口23ZDKH85L30ZH10530ZH120等,國內(nèi)有27DQ100,30DQ110,30DQ120等形成的成品鐵芯有CD型,環(huán)型,EI型,O型,ED型,R型等2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料12第二章磁性材料及特性2.鐵鎳軟磁合金鐵鎳軟磁合金通常稱為坡莫合金。具有極高的導磁率、極低的矯玩力和磁化曲線高矩形比的軟磁材料。主要應用在要求體積、重量嚴格的軍工產(chǎn)品，應用產(chǎn)品主要有:高靈敏導磁元件、磁放大器，互感器等。雖然坡莫合金具有優(yōu)良的磁特性，但由于含鎳等貴重元素較多，成本昂貴，同時磁性能對工藝因素的變動十分敏感，在實際生產(chǎn)中較難保證產(chǎn)品性能及其一致性。一般的機械應力對磁性能影響也非常顯著。通過卷繞成環(huán)型并裝在非磁的保護殼內(nèi)。典型物理性能（1J85）:密度d=8.5g/cm3，居里溫度Tc=400℃常用牌號:1J79，1J852021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料13第二章磁性材料及特性3.鐵鈷軟磁合金鐵鈷軟磁合金為含鈷27%~50%，其余為鐵（或含有其他元素）的軟磁合金。其主要特點是具有較高的機械強度和高的飽和磁感應強度（Bs可高達2.45T），是目前使用的軟磁材料中Bs最高的合金。鐵鈷軟磁合金的缺點是:鈷含量在40%~60%時，合金變脆，電阻率也很低不易在高頻下使用；鈷價極高，故合金成本很高。在鐵鈷合金中添加其他合金的方法，如添加2%的釩（V）等可改善脆性，使其可以冷加工，同時電阻率也明顯提高。目前主要應用在航空400Hz電源變壓器上的為Co50-Fe型合金（含2%的釩）牌號為1J22合金，也稱鐵鈷釩合金。帶厚為0.1mm，損耗在1.8T/400Hz條件下，損耗為:20W/Kg材料價格約1500元/公斤。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料14第二章磁性材料及特性4.非晶合金和微晶合金前面介紹的各類軟磁合金都是結(jié)晶態(tài)合金,其原子、分子在空間排列具有周期性和平移對稱性。非晶態(tài)軟磁合金材料結(jié)構(gòu)與上述不同,其原子、分子不呈有序排列狀態(tài),沒有晶態(tài)合金的晶粒、晶界存在,故稱為非晶態(tài)合金。這種結(jié)構(gòu)類似于玻璃,因此也稱為金屬玻璃。它采用冷卻速度大約106℃/秒的超急冷凝固技術(shù),從鋼液到薄帶一次成型。合金凝固時原子來不及有序排列結(jié)晶,而得到的無序的固態(tài)合金。非晶合金分成鐵基、鐵鎳基、鈷基和超微晶合金四大類。①鐵基非晶合金的Bs（1.4T~1.8T）高,磁芯損耗比硅鋼低很多（1/3~1/5）,價格比硅鋼高,適用于制造中頻和工頻變壓器。特別是代替硅鋼做配電變壓器,可大大節(jié)約能源,目前由于工藝及價格原因還沒有大批量得替代。②鐵鎳基非晶合金具有中等得飽和磁感應強度Bs（0.7T~1.2T）較低地損耗和很高的導磁率。經(jīng)磁場退火后可以得到很好的矩形磁滯回線。在應用上基本上與中鎳坡莫合金相對應。它地低損耗和高機械強度地性能又遠優(yōu)于晶態(tài)合金。主要應用于漏電開關(guān),精密電流互感器磁芯和磁屏蔽等領(lǐng)域。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料15第二章磁性材料及特性③鈷基非晶合金地磁導率極高，而矯玩力也極低。高頻下磁芯地損耗也最低，使用于幾十到幾百千赫茲，受機械應力磁化曲線幾乎不發(fā)生變化。但其飽和磁感應Bs（0.5T~0.8T）比較低，價格昂貴適用于雙極性磁化的小功率變壓器及磁放大器及和尖峰抑制磁珠。④鐵基微晶合金是首先備制非晶帶料，經(jīng)過熱處理后獲得到晶粒直徑10~20nm的微晶，因此稱微超微晶材料或納米晶材料。該合金幾乎綜合了所有非晶合金的優(yōu)異性能:高初磁導率（105）、高飽和磁通密度（1.2T），低損耗（P0.2/50K=15W/KG）以及優(yōu)良的溫度穩(wěn)定性。由于鐵基超微晶合金的損耗接近鈷基非晶合金，又明顯小于鐵基非晶合金，而飽和磁感應強度比鈷基非晶合金要高很多，溫度穩(wěn)定性與坡莫合金相當，但價格低廉，故在20Kz以上，100KHz以下的應用場合，特別是在大功率變壓器方面與其他材料相比有著明顯的優(yōu)勢。廣泛應用于大功率高頻變壓器，共模電感和濾波電感磁芯。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料16第二章磁性材料及特性超微晶軟磁合金性能2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料17第二章磁性材料及特性5.磁粉芯磁粉芯通常是由磁性材料極細粉末和作為粘結(jié)劑的復合物混合在一起，通過模壓、固化成一般形狀的粉末金屬磁芯。由于磁粉芯中存在大量非磁物質(zhì)，相當于在磁芯中存在許多分布的氣隙。這些分布氣隙中可以存儲相當大的能量，因此磁粉芯可以作為濾波電感及反激變壓器的磁芯。磁粉芯根據(jù)含磁性材料粉末的不同分為四類:①鐵粉芯:其成分是極細的鐵粉和有機材料粘合。磁導率在10~75之間，成本較低具有較好的偏磁特性，但在高頻下磁芯損耗較高。適宜于制作差模電感濾波器及直流濾波電感。常用的材質(zhì)編號有-26（μe=75，黃/白），-52（μe=75，綠/藍），-40（μe=60，綠/黃），-35（μe=33，黃/灰）等。還有一種羰基鐵粉芯，由超細純鐵粉制成，導磁率較低為10，具有優(yōu)異的偏磁特性和很好的高頻適應性，由于具有較低的高頻渦流損耗，可以應用到100kHz到100MHz很寬的范圍內(nèi)。②鐵硅鋁:合金成分為鐵85%，硅9%，鋁6%；損耗較低。具有良好的性能價格比一般應用于300Hz以下的場合，適宜制作高頻PFC電感，輸出電感等。導磁率為:26，60，75，90，1252021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料18第二章磁性材料及特性③高磁通磁粉芯:合金成分鎳50%，鐵50%；因鎳成本高，所以比鐵粉芯和鐵硅鋁貴；在所有的磁粉芯中磁通密度最高（Bs=1.5T）；磁性損耗高于鐵硅鋁而低于鐵粉芯，磁導率26，60，125。特別適用于制造高功率密度的電感類器件。④鐵鎳鉬粉芯:合金成分:鐵17%，鎳81%，鉬2%；在所有的磁粉芯中損耗最低飽和磁密也最低，因鎳含量高價格很貴；溫度穩(wěn)定性好，磁導率常為26，60，125開關(guān)電源因應用頻率較高，鐵粉芯損耗較大，沒有鐵硅鋁適用。但因其成本低廉目前仍在大量使用。鐵硅鋁損耗較低，價格較適中目前廣泛應用在開關(guān)電源濾波中。高磁通粉芯及鐵鎳鉬粉芯因價格較貴一般用于軍品或重要的儲能元件。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料19第二章磁性材料及特性6.鐵氧體在開關(guān)電源中應用最多的材料是軟磁鐵氧體。主要有兩類:MnZn鐵氧體和NiZn鐵氧體。①鐵氧體的組成和基本特性:鐵氧體是深灰色或黑色陶瓷材料，質(zhì)地既硬又脆，化學穩(wěn)定性好。鐵氧體成分一般是氧化鐵和其它金屬（Mn，Zn，Ni，Cu，F(xiàn)e等）組成。最普通的是錳和鋅，或鎳和鋅。再加入其它元素，達到所希望的磁特性。將這些極細的粉末，加入適當?shù)酿ず蟿┙?jīng)均勻混合、成型，再高溫燒結(jié),形成各種形狀的磁芯。在居里溫度下，表現(xiàn)出良好的磁特性。它們?nèi)菀妆淮呕?，并且有很高的電阻率。鎳鋅鐵氧體具有更高的電阻率，它適合工作在1MHz以上的場合；而錳鋅鐵氧體電阻率相對較低，通常工作在1MHz以下，但具有很高導磁率和較高的飽和磁密BS。鐵氧體磁芯根據(jù)不同原料的配比，可獲得不同的性能:如電阻率、初始導磁率飽和磁感應、居里溫度、損耗的溫度特性等。②鐵氧體的應用參數(shù):下表是一些廠商氧體磁芯的特性2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料20第二章磁性材料及特性2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料21第二章磁性材料及特性2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料22第二章磁性材料及特性2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料23第二章磁性材料及特性2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料24第二章磁性材料及特性2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料25第二章磁性材料及特性2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料26第二章磁性材料及特性2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料27第二章磁性材料及特性2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料28第二章磁性材料及特性2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料29第二章磁性材料及特性2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料30第二章磁性材料及特性2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料31第二章磁性材料及特性鐵氧體與其他軟磁材料比較,雖然飽和磁感應較低,而且溫度影響大,但其電阻率高,高頻損耗小。在高頻時,由于損耗限制了B的取值,工作磁感應遠小于飽和磁感應Bs。因此Bs低的缺點幾乎可以忽略了。另外鐵氧體已有多種材料和規(guī)格滿足各種要求,價格也低廉,鐵氧體是目前在開關(guān)電源中應用最廣的材料。大量適用于功率變壓器磁芯,濾波電感,電流互感器以及電磁兼容共模電感等。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料32第三章線圈1.窗口利用系數(shù)窗口利用系數(shù)Ku是線圈銅占有的總面積與窗口面積之比。窗口利用系數(shù)與電壓等級、環(huán)境條件和工藝結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。電壓等級越高,環(huán)境越惡劣,絕緣要求越高,窗口系數(shù)越小。線圈一般由一個骨架,骨架放置在中柱上。按1/2初級-次級-1/2初級次序繞制在骨架上。在兩個半初級與次級之間,各有一個屏蔽層,一般在線圈和線圈之間線圈和屏蔽之間都要放置絕緣。國際上的認證TUV,UL等均規(guī)定了變壓器絕緣安全距離要求,在線圈間應有3層絕緣,初次級兩端的絕緣擋墻為3~4mm。特別是對于低功率的小磁芯變壓器,嚴重影響了窗口的利用率同時也導致初級漏感的增加,在實際使用中往往會使用三層絕緣線來提高窗口的利用率。還有繞組的線徑,繞制工藝等均不同程度地影響窗口利用系數(shù)。在實際使用中變壓器Ku一般分布在0.15~0.4之間。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料33第三章線圈2.趨膚效應當導體通過高頻電流時，變化的電流就要在導體內(nèi)和導體外產(chǎn)生變化的磁場并垂直于電流方向，變化的磁場會在導體內(nèi)長度方向產(chǎn)生渦流，主電流與渦流在導體表面加強在導線中心區(qū)域減弱。電流趨向于導體表面，這就是趨膚效應。研究表明，導線中電流密度從導體表面到中心按指數(shù)規(guī)律下降。導體的有效截面減小電阻加大。工程上定義從導體表面到電流密度下降到表面電流的0.37（1/e）的厚度為趨附效應深度或穿透深度⊿，既認為表面下深度為⊿的厚度導體流過導線的全部電流，而在⊿層以外的導體完全不流過電流式中:⊿為趨膚深度，f為頻率，Hz如在頻率f=100Hz時，⊿=0.209mm導線線徑應不大于2⊿=0.418mm當所選導線大于兩倍⊿時，實際應用中大直徑的導線應多股細導線或銅箔替代。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料34第三章線圈3.鄰近效應鄰近效應是由于鄰近處另外繞組產(chǎn)生的磁場在本導線中產(chǎn)生的渦流引起的。渦流在在導線一側(cè)增強了電流,而在另一側(cè)減弱了電流。對于多層線圈,鄰近效應引起比較嚴重的交流損耗。如果初級線圈有n層,初級第n層內(nèi)表面最大電流是低頻電流的n倍,其外表面反向電流是低頻電流的n-1倍。如果電阻相同,n層的損耗是它的第一層損耗的（n-1）2+n2倍。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料35第三章線圈4.變壓器線圈的漏感在實際變壓器中，如果初級磁通不全部匝鏈次級就產(chǎn)生了漏感。漏感是一個寄生參數(shù)。以單端變換器為例，功率開關(guān)由導通狀態(tài)變?yōu)殛P(guān)斷時，漏感存儲的能量就要釋放，會產(chǎn)生很大的尖峰電壓，造成器件的損壞和很大的電磁干擾。雖然在電路中可增加緩沖電路抑制干擾和能量會收，但應首先在磁芯選擇、繞組結(jié)構(gòu)、和工藝上盡可能減小漏感。如圖是一個典型的EE型變壓器，線圈繞在中柱上，初級在外占窗口高度為b，次級在內(nèi)占高度為d，兩線圈間隙為c。經(jīng)理論推導，初級漏感為:漏感與初級匝數(shù)的平方成正比，與窗寬l成反比，線圈之間的間隔c越小，漏感也越小。對于一個符合絕緣和安全性能要求的高頻變壓器來說，通常將變壓器的漏感控制為初級電感量的0.5%~5%2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料36第三章線圈對于磁芯無氣隙的型號相對較大的變壓器，漏感一般為初級電感量的0.5%左右，磁芯含有氣隙的變壓器，漏感一般為初級電感量的2%~5%左右。在實際產(chǎn)品中，測試頻率的不同也可能在很大程度上影響漏感的測試值。特別是較小的變壓器時，如某款EE16，在1KHz/0.3V測試時，電感為1.8mH，測試漏感為1.2mH；在50KHz/0.3V測試時，漏感為110μH。下面是減小變壓器漏感的措施:減少初級線圈匝數(shù)；使用寬度答磁芯，以減小層數(shù)；減小線圈的絕緣層厚度；改善線圈的耦合程度，包括采用初次級夾繞的方式；2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料37第四章功率變壓器設計變壓器的主要目的是傳輸功率。將一個電源的能量瞬時地傳輸?shù)截撦d。此外變壓器還提供其它重要的功能:通過改變初級與次級匝比，獲得所需要的輸出電壓；增加多個不同匝數(shù)的次級，獲得不同的多路輸出電壓；初次級之間的隔離；變壓器設計的要點:溫升和損耗:變壓器損耗使得線圈和磁芯溫度升高，線圈中心靠近磁芯表面溫度最高，此最大溫度限制了變壓器的溫升。變壓器內(nèi)部最高溫度受磁芯和絕緣的限制，對于一個特定的絕緣等級，正常工作下的最高穩(wěn)定溫度不應超過這一絕緣等級所規(guī)定的值。在自然散熱條件下，變壓器溫升⊿t=450x（總損耗W/表面積cm2）0.826變壓器損耗=磁芯損耗+線圈損耗磁芯損耗與頻率f及磁通密度B有關(guān)，常以mW/cm3或kW/m3來表示。在實際變壓器設計中根據(jù)工作頻率按100~200mW/cm3來選取相應的磁通密度。絕緣等級最大溫升最高測量溫度CLASSA7590CLASSE90105CLASSB95110CLASSF115130CLASSH1401552021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料38第四章功率變壓器設計線圈損耗:當線圈流過高頻電流比較大時，就要考慮到趨附效應及鄰近效應，特別是鄰近效應只能通過估算最終要使線圈的Rac/Rdc≈1.5左右，這需要合理地選擇多股線或者銅箔。變壓器工藝設計規(guī)范a.安規(guī)要求:UL標準要求所有用于變壓器結(jié)構(gòu)的材料應為UL認證的材料；b.電氣絕緣距離:變壓器輸入與輸出電路帶電部分之間的爬電距離根據(jù)電壓等級的不同一般為6~10mm，空間距離為3~6mm。當磁芯為人體可以觸摸到時，帶電部分與磁芯的距離一般不低于6~10mm。變壓器絕緣設計a.由于骨架可能存在毛刺，且一般靠近骨架的繞組又比較細，為使導線與骨架間有緩沖層，在一般情況下均包一層0.05mm厚瑪拉膠帶；b.繞組層間絕緣:如果繞組層間絕緣大于200V，層間應包一層瑪拉膠帶；c.初次級繞組間通常包3層膠帶絕緣，其余各繞組間包一層膠帶即可?？闺姀姸?變壓器初次級繞組之間應能承受50Hz3000V1mA1MIN無擊穿和飛弧現(xiàn)象。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料39第四章功率變壓器設計次級各繞組之間應能承受500VAC50Hz1mA1MIN對于電表或醫(yī)療設備上用的變壓器初次級要承受AC4000V2mA1MIN的耐壓。絕緣電阻變壓器初次級繞組間施加500VDC,絕緣電阻不小于100MΩ工藝要求a.變壓器要采用真空浸漆及烘干工藝；b.變壓器各繞組線徑一般不要小于0.1mm；c.成品變壓器要測量各繞組直流電阻,以確保漆包線質(zhì)量；d.變壓器各繞組引出頭部分纏繞在引腳根部,其浸錫后的高度不得高于四角支柱的高度,引腳長度從支架算起一般應保持在3.5±0.5mm。靜電屏蔽由于變壓器初次級之間的分布電容為共模騷擾電流提供了流通通道,所以通過在初次級間加靜電屏蔽的方法來降低分布電容來阻止干擾的流通。具體做法是在初級之間加屏蔽銅箔繞約1.1層,保證首尾相互覆蓋,覆蓋處要用膠帶絕緣。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料40第四章功率變壓器設計屏蔽層用導線連接后，連到初級端的引腳上。屏蔽層的引出線要盡量短。磁場屏蔽在有些情況下，開關(guān)電源變壓器由于磁芯氣隙漏磁通引發(fā)的雜散磁場會對鄰近的電路產(chǎn)生共模發(fā)射，從而影響了EMI指標，為了削弱雜散磁場的影響，可以在變壓器上沿線包方向包一層銅箔并短接（氣隙部分應包裹在銅箔中）。這個銅箔對雜散磁場形成一個短路圈，短路圈離感應出一個相反的電流，由它所產(chǎn)生的磁場抵消了雜散磁場的作用。注意:銅箔與初次級間的絕緣距離要滿足絕緣要求。磁芯形狀的選擇a.罐型（P型）具有較小的窗口面積。與其它形狀磁芯相比有較好的磁屏蔽的優(yōu)點，減少了EMI損耗，用于EMI要求嚴格的場合。缺點是出線缺口小，大電流出線困難，不宜多路及高壓使用適合小功率使用。b.EE，EER，ETD，EI磁芯都是E型磁芯。相對于外形尺寸來說有較大的窗口面積，同時窗口寬而低的結(jié)構(gòu)，漏磁及線圈層數(shù)小，高頻交流電阻小，線圈與外界空氣接觸面大，有利于散熱，可處理大功率。但電磁干擾較大。

2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料41第四章功率變壓器設計b.EER,ETD磁芯的中柱圓形截面與EE型相同矩形截面時,圓形截面每匝線圈比矩形短約11%,既電阻減少11%,既省材料又降溫升。但EE型磁芯尺寸齊全,傳輸功率從5W到5kW。而且可以將多副EE型組合輸出更高的功率。c.RM和PM磁芯是罐型和E型的折中,比罐型又更大的出線窗口和好的散熱條件因而可以輸出更大的功率。磁芯沒有全包圍線圈,磁場干擾介于罐型和EE型。d.PQ型磁芯具有最佳的體積與輻射表面和線圈窗口面積之比。因磁芯損耗正比于磁芯體積,而散熱能力正比于輻射表面,這些磁芯在一定的功率輸出下具有最小的溫升,體積也最小。e.EFD和EPC型磁芯主要為對又高度要求的變壓器設計的。中柱長,漏感小。f.UU和UI型主要應用在高壓和大功率水平。它比EE型有更大的窗口,但磁路長度大,比EE型更大的漏感。g.環(huán)行磁芯固有的圓形磁路,應將線圈均勻地繞在整個磁芯上。這樣線圈寬度在本質(zhì)上就完全包圍了磁芯,使得漏感最低和線圈層數(shù)最少。雜散損耗和EMI擴散都很低。其最大缺點是繞制困難。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料42第四章功率變壓器設計磁芯尺寸的選擇—面積乘積法經(jīng)理論推導，各類變換器的輸出功率與磁芯面積乘積關(guān)系如下:反激式:Po=1~1.8x100fVeVe為磁芯體積（m3）正激式:Po=1.012fBmaxAeAw/100推挽:Po=2x1.012fBmaxAeAw/100全橋或半橋:Po=2.864fBmaxAeAw/100其中Po為輸出功率（W）；Bmax磁通密度變化量（T）；f為變壓器工作頻率（Hz）；Ae—磁芯截面積（cm2）；Aw—窗口面積（cm2）；以上公式是基于線圈電流密度4.2A/mm2，并假定窗口的填充系數(shù)是40%在低頻時（20kHz以下）或單激工作時，飽和磁密限制了Bmax，而在50KHz以上磁芯損耗通常限制了Bmax。這里取100mW/cm3時，工作頻率f對應的B值。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料43第四章功率變壓器設計單端正激變壓器設計步驟1:確定變壓器設計的電源參數(shù):交流輸入:85V~265V輸出:24V/6.25A開關(guān)頻率fs:66kHz；最大溫升:40℃冷卻方式:自然通風步驟2:確定磁芯的面積乘機AP值Po=1.012fBmaxAeAw/100=24x6.25=150WAeAw=1.125cm4考慮到實際填充系數(shù)只能取到0.2左右，故實際選取AP=2.25cm4故選取EER35（其AP=2.32cm4，Ae=1.09cm2，Ve=9.96cm3，AL=2600nH）步驟3:確定最大導通時間Tonmax=Tαmax式中α為最大占空比；在正激變換器中，αmax通常取0.4~0.45αmax對主開關(guān)、輸出二極管的耐壓及輸出保持時間都有影響。這里取0.42，則Tonmax=1/66000*0.42=6.36μs2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料44第四章功率變壓器設計步驟4:二次輸出電壓的計算變壓器二次則所需電壓V2=（V0+Vl+Vf）T/Ton=（24V+0.3V+0.7V）/0.42=59.5V步驟5:匝比的計算輸入直流電壓的最小值Vlmin為1.2x85=102VN=V2/Vlmin=59.5V102V=0.583步驟6:初次級匝數(shù)計算Ns=V2xTommax/（BmAe）=59.5x6.36/（0.2x109）=17.35匝，取17匝則Np=22/0.583=29.16匝，取29匝；步驟7:初次級線徑計算初級電流峰值Ip=Po/（ηαmaxVmin）=150/（0.8x0.42x102）=4.37AIprms=Ip*SQRT（αmax）=2.83A電流密度暫取5A/mm2，則dp=1.13*sqrt（Iprms/J）=φ0.85在66kHz，趨附深度⊿=66.1/sqrt（66000）=0.257mm，所以取φ0.6x2Isrms=Is*sqrt（αmax）=4.05Ads=1.13*sqrt（Isrms/J）=φ1.26取φ0.5x62021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料45第四章功率變壓器設計步驟8:銅損計算Pcu=I2R熱阻系數(shù)γ=0.00393（234.5+100）=1.31初級銅損I2R=I2NplpγRac/dc=2.832x29x6.1/2/100*0.06264x1.31x1.5=0.87W次級銅損I2R=I2NplpγRac/dc=4.052x17x6.1/6/100*0.0899x1.31x1.5=0.5W步驟9:磁芯磁芯計算Pfe=PvVePv為單位體積損耗mW/cm3；Ve為磁芯的體積cm3由磁芯損耗曲線上大致估計Pv=80mW/cm3Pfe=80x9.96/1000=0.8W步驟10:溫升估算變壓器總損耗=鐵損+銅損=0.87W+0.5W+0.8W=2.17W變壓器表面積At=32.5xsqrt（2.32）=49cm2溫升2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料46第四章功率變壓器設計單端反激變壓器設計步驟1:確定變壓器設計的電源參數(shù):交流輸入:85V~265V輸出:5V/1A，12V/0.3A，18V/0.2A，12V/0.006A開關(guān)頻率fs:100kHz；最大溫升:40℃冷卻方式:自然通風步驟2:確定變壓器總輸出功率P0=5x1+12x0.3+18x0.2+12x0.006=12.272W假設總電源效率為80%，則電源輸入總功率為:12.272/0.8=15.34W步驟3:根據(jù)交流輸入電壓確定最小直流電壓、最大直流電壓假設輸入整流橋?qū)〞r間為tc=3ms，輸入濾波電容C取33μF，則

VMAX=1.414x265=375V2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料47第四章功率變壓器設計步驟4:確定最大占空比反激電源的最大占空比出現(xiàn)在最低輸入電壓、最大輸出功率的狀態(tài)，根據(jù)在穩(wěn)態(tài)下，變壓器的磁平衡，可得下式:（VMIN-VDS）xDMAX=VORx（1-DMAX）VOR為一次繞組感應電壓，即反激電壓若將VOR取100V，MOS管漏-源電壓UDS取3V，則DMAX=0.54反激電源VOR的選取不是任意的。VOR受MOS管漏源級耐壓情況而定VDRAIN=VMAX+1.4x1.5xVOR+20=605V對于寬范圍電壓輸入VOR一般取70V~135V，2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料48第四章功率變壓器設計步驟5:計算初級電流單端反激式變壓器工作方式分為三種:非連續(xù)模式/臨界模式:開關(guān)管截止時間長于/等于副邊繞組電流降到零的時間，也就是副邊電流與變壓器磁通是在開關(guān)管導通前已經(jīng)/剛好降至零。在新的周期又導通時，原邊電流和磁通都是從零開始線形增大，斜率為V/Lpt連續(xù)模式:開關(guān)管截止時間短于副邊繞組電流降到零的時間，也就是副邊電流與變壓器磁通是在開關(guān)管導通前仍然大于零在新的周期又導通時，原邊電流和磁通都是從大于零Φ0，Ip1的開始線形增大，斜率為V/Lpt增加到Ip22021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料49第四章功率變壓器設計KRP為電流脈動系數(shù)，令KRP=（Ip2-Ip1）/Ip2利用的數(shù)值可以定量地描述開關(guān)電源的工作模式，當0.4<KRP<1時處于連續(xù)模式，KRP=1時處于非連續(xù)模式，KRP的值較小意味著更為連續(xù)的工作模式和相對較大的初級電感量，并且初級電流的峰值及有效值較小，可以采用功率較小的功率管。但變壓器磁芯會相應增大。在最大占空比時，當開關(guān)管開通時，原邊電流為Ip1，開通結(jié)束時，電流上升到Ip2由能量守恒可得（Ip2+Ip1）xDMAX/2*VMIN=Pi在這里我們采取連續(xù)工作模式令KRP=0.5，有KRP=（Ip2-Ip1）/Ip2=0.5，則Ip2=2Ip1于是（0.5Ip2+Ip2）x0.56x89=2x15.34WIp2=0.426A初級電流有效值為:步驟5:計算初級電感量及匝數(shù)計算采用EI25LP3磁芯Lp=Uxton/⊿I=（89-3）x0.54*10/（Ip2-Ip1）=2.18mH或應用另一公式初級匝數(shù)2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料50第四章功率變壓器設計初次級匝比為:Ns1=78/18.35=4.25匝，取5匝，則Np1=92匝；實際Bm=0.255TNs2=12.7/5.5x5=11.5匝，取12匝Ns3=18.7/5.6x5=16.7匝，取17匝輔助繞組Nf取12匝步驟6:計算磁芯氣隙Lg為氣隙長度mm；Np為原邊匝數(shù)；Ae為磁芯截面積cm2；Lp為原邊電感量μH；AL為磁芯不留氣隙時的等效單匝電感μH/N2；2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料51第四章功率變壓器設計步驟7:計算次級各繞組有效電流次級Ns1繞組峰值電流及有效值次級Ns2繞組峰值電流及有效值次級Ns2繞組峰值電流及有效值2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料52第四章功率變壓器設計雙極性電源變壓器設計雙極性開關(guān)電源變壓器有全橋、半橋、推挽等幾種，次級整流方式為全波整流或橋式整流，主要設計點:初級繞組電壓幅值Up1=Uin-⊿U1式種Up1為變壓器初級輸入電壓幅值V；Uin為變壓器輸入電流電壓V；⊿U1為初級繞組壓降和開關(guān)管導通壓降；次級繞組電壓幅值Up2=（Uo+⊿U2）/（2xD）式中Up2為變壓器輸出電壓幅值；Uo為變壓器次級負載直流電壓；⊿U2為次級繞組壓降和整流管壓降；D為工作比。次級繞組峰值電流次級繞組的峰值電流Ip2等于開關(guān)電源的直流輸出電流Io即IP2=Io2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料53第四章功率變壓器設計次級電流有效值全波整流時:橋式整流時:初級繞組峰值電流Ip1=Up2/Up1xIp2初級電流有效值I1推挽式:橋式或半橋:初次級匝數(shù)計算2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料54第五章電感器設計電感主要分直流電感和交流電感直流電感用于平滑整流后的直流成分，減少其紋波電壓，以滿足電子設備對直流電源的要求。其主要技術(shù)指標為:電感量、直流電流、交流電流、溫升等。交流電感主要用于交流回路中，作為平衡、限流和濾波等感性元件來使用。交流工作于交流回路中，無直流磁化。其主要技術(shù)指標為:在某一交流電流（固定的或一定變化范圍的）作用下的電感值。下面主要介紹直流濾波電感的設計其本條件:所要求的電感量；直流電流；交流電流；溫升‘在給定此要求后，應設計出不應導致電感飽和的Bmax2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料55第五章電感器設計Bmax=Bdc+Bac/2通直流并有氣隙的電感器的電感表達式為:當鐵心氣隙lg>>lm/μr時，電感方程可簡化為2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料56第五章電感器設計空氣隙效應邊緣磁通電感的設計一般要求有較大的空氣隙lg以便控制直流磁通。在磁路中的空氣隙會產(chǎn)生邊緣磁通。如右圖邊緣磁通影響的大小是氣隙尺寸、磁極的表面形狀及線圈的形狀、尺寸和位置的函數(shù)。它的最終影響效果是縮短了空氣隙。因此可通過修正系數(shù)F使電感值比上式計算的值要大。修正后的電感為L‘2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料57第五章電感器設計氣隙周圍的區(qū)域?qū)饘傥矬w（如箍帶，托架等）是很敏感的。如果這些金屬物體是被用來固定鐵心并從磁芯氣隙旁經(jīng)過，會存在兩中情況:一方面如果靠近氣隙的金屬材料是鐵磁材料，則它能使磁場導通，使氣隙短路其作用是相當于縮短氣隙，電感量會增加并易于飽和。另一方面如果靠近氣隙的金屬材料是非磁物質(zhì)如銅、鋁等它將不會使氣隙短路或電感增加。在以上兩中情況下，如果邊緣磁通足夠強，則它將在金屬材料內(nèi)感應出渦流使導體發(fā)熱。邊緣磁通與線圈位置關(guān)系當空氣隙增加時，邊緣磁通也將增加，如果線圈緊密地繞在磁芯上并包圍著氣隙圍繞著勵磁導線產(chǎn)生的磁通將迫使邊緣磁通回到磁芯中，其最終結(jié)果是不產(chǎn)生邊緣磁通。當線圈離開一段距離時，邊緣磁通將增加。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料58第五章電感器設計邊緣磁通與粉末磁芯開關(guān)電源中會經(jīng)常用到低導磁率的粉末磁粉芯繞制濾波電感,匝數(shù)往往較少。由于磁導率較低,同樣會出現(xiàn)邊緣磁通的現(xiàn)象。具有分布氣隙的粉末磁芯會產(chǎn)生這樣的邊緣磁通。這個邊緣磁通的效果導致的結(jié)果使給人以導磁率增大的印象。因為邊緣磁通和匝數(shù)較少,所以要以均勻一致的方式來繞制線圈。這樣繞制可以控制邊緣磁通并能獲得一個完全與匝比平方成正比的電感。圖中在磁芯和匝數(shù)完全一樣的情況下,均勻繞制的電感量要稍小一些。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料59第五章電感器設計變壓器及電感設計的相關(guān)經(jīng)驗數(shù)據(jù)鐵心類型損耗Kj（25℃）Kj（50℃）（y）KsKwKv罐型鐵心Pcu=Pfe433632-0.1733.84814.5粉末鐵心Pcu》Pfe403590-0.1232.558.813.1疊片鐵心Pcu=Pfe366534-0.1241.368.219.7C型鐵心Pcu=Pfe323468-0.1439.266.617.9單線圈C型Pcu》Pfe395569-0.1444.576.625.6帶繞鐵心Pcu=Pfe250365-0.1350.982.325電流密度J=KjAp(y)A/cm2

表面積At=KsAp0.5cm2

重量Wt=KwAp0.75g

體積Vol=KvAp0.75cm3

2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料60第五章電感器設計電感設計例1:用面積乘積法設計有氣隙的電感器技術(shù)指標:a）電感2mH；b）Idc=10A；c）Iac=1A；d）紋波頻率f=20kHz；e）溫升50℃設計步驟:由于紋波頻率為20kHz，現(xiàn)選用超微晶鐵心⑴能量E=1/2LI2=0.5x2/1000x（10+1/2）=0.11（W-S）⑵面積乘積Ap=[（2Ex104）/（BmKuKj）]1.16=9.38cm4⑶選metglas磁芯AMCC10Ap=9.4cm4，Ae=1.8cm2，Wa=5.2cm2G=40mm⑷計算電流密度J=KjAp-1.14=570x9.4-0.14=416A/cm2⑸計算線徑d=1.13xsqrt（SQRT（10*10+1/12）/4.16）=φ1.75⑹取Φ1.7漆包線，電阻率=0.007871Ω/m⑺窗口利用率取0.4，則匝數(shù)N=5.2x0.4x100/（3.14x1.7*1.7/4）=91匝⑻計算所需氣隙lg=0.4πN2Aex10-8/L=0.094cm⑼計算邊緣磁通系數(shù)F2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料61第五章電感器設計⑽考慮邊緣磁通后重新計算匝數(shù)⑾計算導線電阻R=9/100x80x0.007871x1.23=0.07Ω⑿計算銅耗Pcu=I2x0.057=7W⒀計算最大磁通密度Bmax⒁計算交流磁通密度⒂計算鐵心損耗:Pfe=0.2x6.5f（kHz）1.51B（T）1.74=0.2Kgx3.7W/Kg=0.74W⒃總損耗P總=7W+0.74W=7.74W⒄單位表面積損耗:ψ=P總/At=7.74/136=0.057W⒅溫升計算Δτ=450xψ0.826=42℃2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料62第五章電感器設計電感設計例2:用面積乘積法設計環(huán)行磁芯電感器技術(shù)指標:a）電感L=3mH；b）Idc=3A；c）Iac=0.2A；d）紋波頻率f=100kHz；e）溫升50℃設計步驟:⑴能量E=1/2LI2=0.5x3/1000x（3+0.2/2）=0.0144（W-S）⑵面積乘積Ap=[（2Ex104）/（BmKuKj）]1.14=[（2x0.0144x104）/（0.3x0.3x590）]1.14=6.87cm4⑶根據(jù)Ap選磁芯KS168Ap=6.28cm4，Ae=1.475cm2，Wa=4.26cm2，MPL=10.26cm⑷計算電流密度J=KjAp-0.12=590x6.28-0.12=473A/cm2⑸計算鐵心所需導磁率Δμ=BmxMPLx104/（0.4πWaJKu）=40.4取最接近的Δμ=35KS168-035AAL=63nH⑹計算電感匝數(shù)N=sqrt（3000000/63）=218匝⑺計算磁芯中的磁場強度H=0.4πNI/MPL=82.7Oe，查表直流偏置電感量為2.1mH⒅計算導線線徑d=1.13xsqrt（I/J）=Φ0.92021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料63第五章電感器設計⑼計算繞組電阻Rdc=MLTxNx0.02771=0.066x218x0.02771=0.4Ω⑽銅耗:Pcu=I2Rdcx熱阻系數(shù)=3.6x1.3=4.68W⑾計算磁芯損耗根據(jù)Bac查鐵硅鋁磁粉芯損耗曲線得15mW/cm3則Pcore=15.741x15mW=236mW⑿計算溫升P總=4.68+0.236=4.92W2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料64第六章設計及工藝要點變壓器繞制說明在一對厚于穿透深度⊿的導體或線圈中,流過相反的高頻電流時,高頻電流僅在相互最接近的兩導體整個表面流通。導體其它部分沒有電流,也沒有磁場。厚于穿透深度⊿的導體處于高頻磁場中,在導體中產(chǎn)生渦流,引起渦流損耗。稱為被動線圈。變壓器漏感不僅與初級和次級線圈相對位置有關(guān),而且與初級匝數(shù)有關(guān)。線圈間磁場強度越大,漏感越大。分段繞制線圈不但減少電感,而且還減少鄰近效應引起的交流電阻。將變壓器的初級繞組（或初級繞組的一部分）繞在靠近骨架的最里層,以便取得最短的每匝長度,有利于減小初級繞組的分布電容。把初級繞組的起始部分接在功率晶體管的漏極,有助于減小開關(guān)電源高頻變壓器對外界電磁的噪聲發(fā)射。對于多次級變壓器,線圈的安排是最高功率次級最接近初級,而低功率次級應遠離最高磁場區(qū)。如圖將最高功率次級分成S1,放在低功率次級S2外。兩個S1可以串或并聯(lián)。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料65第六章設計及工藝要點共模電感設計及制作要點對于無PFC校正的小功率開關(guān)電源前級濾波共摸電感電流計算:

2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料66第六章設計及工藝要點峰值電流IPK有效值IRMS在整個周期內(nèi)各電流分別為:例:有一個輸出10V/5A的電源，其效率為75%，輸入電容為120μF，則在輸入為85Vac/50Hz時，輸入電流的有效值和峰值。PIN=10x5/0.75W=66.67WA=0.48，tc=3.4ms，Iavg=2.2A，Ipk=4.4A，IRMS=0.612x4.4=2.7AIin-avg=2x3.4x50/1000x2.2A=0.748A，IIN-RMS=sqrt(2.72x2x3.4x50/1000)=1.57A在設計差模電感時，應考慮在瞬間電流峰值4.4A時的磁芯不應飽和，在線徑選擇時應按有效值1.57A來計算。2021/3/8合肥磁越電子科技有限公司培訓資料67第六章設計及工藝要點共模電感繞制對于絕緣要求不高的信號線,可以采用雙線并繞的方法繞制。但對于交流電源線,考慮到兩根導線之間要承受較高的電壓,必須分開繞制。在一般的濾波器中,共模電感的作用主要是濾除低頻共模干擾,高頻時,由于寄生電容的存在,對干擾的抑制作用較小,主要依靠共模濾波電容。由于醫(yī)療設備受到漏電流的限制,可能不使用共模電容,這時就需要提高電感器的高頻特性。最關(guān)鍵的就是減小寄生電容。電感器的寄生電容與線圈的繞制方法密切。如果磁芯是導體的,則應設法減小導線與磁芯之間的電容。這可以通過使用介電常數(shù)低的材料,以及增加導線與磁芯之間的距離來實現(xiàn)。從繞制角度看,應盡量單層繞制,在空間允許時,使線圈為單層的,當線圈的匝數(shù)較多,必須多層繞制時,要向一個方向繞,邊繞邊重疊,不要繞完一層后再往會繞。另外,在一個磁芯上可以采取對線圈分段繞制的方法,這樣每段的電容較小,并且總的寄生電容是兩段上的寄生電容的串聯(lián),總電容比每段的寄生電