漏感分析
理论：绕组之间储存的磁能
概述
我的反激电源开关管关断瞬间出现很大的电压尖峰，快到耐压极限了。是变压器的问题吗？
多半是漏感。原边绕组产生的磁通大部分经铁芯与副边绕组交链，但一部分从绕组之间的间隙穿过，不与副边交链。这部分能量无法传给副边，开关关断瞬间无处可去就成了电压尖峰。其数值主要由绕组排列和间隙决定，所以变压器的绕法能大幅改变它。
由磁能计算
$\mathcal{F}(x)$ 为绕组厚度方向位置 $x$ 处的磁动势（每安培），MLT为每匝平均长度，$h_w$ 为绕组高度。磁动势在原边绕组中增大，在绕组之间达到最大，在副边绕组中回到0。这个“山”的平方面积决定漏感。
并排绕制时的公式
$g$ 为绕组间隙，$a_1, a_2$ 为原副边绕组厚度。间隙全部起作用，绕组厚度只起1/3作用。与匝数平方成正比，增加匝数会使其迅速增大。
漏磁通不一定是坏事
漏感常因造成损耗和尖峰而被嫌弃，但也有故意加大使用的例子。霓虹灯和放电灯变压器把原副边分开绕，让漏感自然限制电流。电弧焊变压器也是同样思路，有的通过移动部分铁芯调节漏磁通来改变焊接电流。近来的谐振型电源（LLC）把漏感作为谐振回路的一部分利用，省掉一个元件。
算例
例1：绕组布置与间隙
原边20匝，平均匝长60 mm，绕组高20 mm，原副边绕组厚各2 mm（折算到原边）：
| 绕组间隙 | 原边｜副边 | 原边半｜副边｜原边半 | 比值 |
|---|---|---|---|
| 0.5 mm | 2.76 μH | 0.88 μH | 0.32 |
| 1.0 mm | 3.52 μH | 1.26 μH | 0.36 |
| 2.0 mm | 5.03 μH | 2.01 μH | 0.40 |
只是把原边分成两半夹住副边，就降到约1/3。
对。夹绕后磁动势的“山”分成两个，每个高度减半。能量与高度的平方相关，所以总体大幅减少。但间隙变成两处，间隙宽时效果减弱（2 mm时为0.40）。还要记住：安全标准要求原副边之间有绝缘距离的电源，间隙无法缩小，夹绕的效果就会变小。
例2：反激变换器中的损耗
| 条件（2.76 μH） | 漏感损耗 |
|---|---|
| 峰值5 A、100 kHz | 3.5 W |
| 峰值5 A、200 kHz | 6.9 W |
| 峰值10 A、100 kHz | 13.8 W |
反激变换器中，每次关断漏感能量都无法传到副边，在缓冲电路中变成热（不使用回收电路时）。它与频率和电流平方成正比，50 W级电源损耗几瓦并不少见。漏感降到1/3，这部分损耗也降到1/3。
分析与测量
分析方法
- 先用上式估算，比较各种绕组布置方案。
- 用二维（轴对称）磁场分析：副边短路、原边通电流，由储存的磁能求出。
- 绕组端部和铁芯外部分用三维分析修正。
- 频率高时绕组内电流分布不均，漏感会略有下降，必要时指定频率求解。
测量
副边短路时测量原边电感，近似就是漏感。短路线长会叠加其电感，所以要用粗而短的线短路。
“样机与量产的漏感不同”
手工绕制的样机漏感很小，量产品却是两倍，把缓冲电路烧了——这样的例子是有的。绕组间绝缘胶带层数或绕组端部整齐程度一变，间隙 $g$ 和绕组高度 $h_w$ 就变了。如公式所示，间隙全部起作用，从0.5 mm变为1 mm就增加近三成。量产图纸上要写明间隙和绕法，并抽检短路电感进行管理。
常见错误
错误与对策
| 错误 | 后果 | 对策 |
|---|---|---|
| 不管理绕组间隙 | 量产漏感离散 | 在图纸中写明并测量 |
| 短路线过长 | 漏感测得偏大 | 粗而短地短路 |
| 不估算漏感就设计缓冲电路 | 缓冲电路过热 | 用½LI²f估算损耗 |
| 忽略交错绕制电容增加 | 噪声和振铃 | 同时评估电容 |
| 直接用二维结果 | 漏掉端部 | 用三维修正 |
我想自己试试变压器和反激的计算。