1、导言

　　行波管放大器(TWTA)具有宽频带、高增益、高效率等长处，被广泛应用于微波通信、雷达和电子对抗等技能领域中。

　　TWTA由空间行波管(TWT)和电子功率调节器(EPC)组成。EPC[1,2]是由许多电子元器件和高压部件组成的杂乱并且特别的电子设备，它由指令电路、遥测电路、变换器及维护电路等功能模块组成。

　　理论剖析和实践经验标明,电气产品的变压器、电感和电容的体积、分量与供电频率的平方根成反比。所以，完成电路小型化、轻量化最直接的途径是进步开关频率。因为受限于火箭的运载才能，对星载EPC的体积、分量方面提出了严厉的约束，因而必需求进步频率以满意小体积、轻分量的要求。

　　高频变压器也可称作脉冲变压器或开关变压器。它与一般变压器的差异大致有以下几点：

　　(1)电源电压不是正弦波，而是沟通方波，初级绕组中电流都对错正弦波;

　　(2)变压器的作业频率比较高，一般都在几十千赫兹，乃至高达几十万赫兹。在确认磁心资料及损耗时有必要考虑能满意高频作业的需求及磁心中有高次谐波的影响。

　　2、变压器等效电路

　　在一般的理论剖析中，为了简化剖析进程，一般疏忽功率变压器的励磁电感和漏感，以便取得电路作业的根本原理和根本特征。实践上，寄生参量是客观存在的，并且跟着开关频率的进步，散布参数的影响越严峻。

　　(1)励磁电感

　　因为磁导率是有限的，则在原边绕组中就有励磁电流存在。这一添加的电流可以在等效电路中添加一个和原边线圈并联的励磁电感Lm来表明。励磁电感能量表明有限磁导率的磁芯中和两半磁芯结合处气隙存储的能量。存储的能量与加到线圈上每匝伏特有关，与负载电流无关。

　　(2)漏感

　　在实践变压器中，假如初级与次级之间、匝与匝之间、层与层之间磁通没有彻底耦合，就会发生漏感。漏感能量表明线圈间不耦合磁通经过的空间存储的能量。在等效电路中，漏感与抱负变压器鼓励线圈串联，其存储的能量与鼓励线圈电流的平方成正比。

　　(3)散布电容

　　在实践变压器的绕组中存在着散布电容，特别存在于线圈导线和变压器磁心之间以及各绕组之间。电容量的巨细取决于绕组的几许形状、磁心资料的介电常数和它的封装资料等。在等效电路中，在每一抱负线圈两头并联一个会集的电容。

　　归纳考虑以上要素，可以得出变压器的一般等效电路，如图1所示。其间，Rp、Rs表明原、副边的绕组电阻，Llp、Lls表明原、副边的漏感，Lm表明励磁电感，Cdp、Cds表明原、副边的散布电容，Rc表明磁心损耗，其间包含磁滞损耗和涡流损耗。

　　将副边漏感、次级绕组电阻、次级散布电容别离折算到原边，并将原、副边漏电感、绕组电阻、散布电容别离会集在一项里，得到如图2所示简化的等效电路。设变压器原边匝数为N1，副边匝数为N2，变比为n(n=N2/N1)，则R=Rp+ Rs/n2,Cd=Cdp+ n2Cds,Ll=Llp+ Lls/n2。

 　　图1 变压器的一般等效电路

 　　图2 简化的变压器等效电路

　　　　3、变压器散布参数影响的理论剖析

　　因为高频变压器的输入为沟通方波，以下分脉冲前沿、脉冲顶部、脉冲后沿进行阐明[3]。

　　(1)脉冲前沿

　　在脉冲前沿，时刻改变很快，因而漏感和散布电容上就发生很强的电流及电压改变，而关于瞬间改变的输入电压而言，加在它上面的开路电感的阻抗是趋向无穷大，可以疏忽。假定疏忽绕组电阻和磁心损耗电阻。由此得到图3所示的上升沿等效电路。

　　核算节点X的电流，并经过对它的方程求倒数，就能得到二次微分方程

　　图3 上升沿等效电路

　　　(2)脉冲顶部

　　在脉冲顶部时，脉冲继续期内电压电流根本坚持不变，因而漏感和散布电容便不起首要作用，励磁电感起重要作用。由此得到图4所示的脉冲平顶的等效电路。

　　核算节点X的电流，得到一次微分方程：

　这个方程的解是：

 　　图4 脉冲平顶等效电路

　　　(3)脉冲后沿

　　漏感一般比励磁电感小许多，可以疏忽。脉冲后沿时，储存在励磁电感中的磁能和散布电容中的电能开释能量，因而励磁电感和散布电容起首要作用。 由此得到图5所示的下降沿等效电路。

　　核算节点X的电流，得到二次微分方程：

　　图5 下降沿等效电路

　　4、变压器散布参数影响的仿真剖析

　　依据以上剖析，用软件PSPICE进行仿真。所运用的参数如图6所示，仿真波形如图7所示。

 　　图6 仿真原理图

 　　图7 用PSPICE核算出的波形

　　由图7的仿真波形可见，因为散布参数的存在，在上升沿时具有上冲，在下降沿时存在下冲。互感和漏感能量在开关转化瞬时引起电压尖峰，形成损耗添加，严峻时会形成开关管损坏，一起也是EMI的首要来历，因而有必要加以操控。

　　5、变压器散布参数的按捺和运用

　　5.1 变压器散布参数的按捺

　　依据漏感和散布电容的发生原因，可以采纳以下办法来进行按捺。

　　(1)削减漏感的办法

　　① 削减绕组的匝数，选用高饱满磁感应强度、低损耗的磁性资料;

　　② 削减绕组的厚度，添加绕组的高度;

　　③ 尽可能削减绕组间的绝缘厚度;

　　④ 初、次级绕组选用分层穿插绕制;

　　⑤ 初、次级绕线应双线并绕。

　　(2)削减散布电容的办法

　　① 绕组分段绕制;

　　② 正确组织绕组的极性，削减它们之间的电位差;

　　③ 选用静电屏蔽办法。

　　5.2 变压器散布参数的运用

　　为满意小型化要求，一起战胜散布参数的影响，使开关变换器在高频下高效率地运转，自20世纪70年代以来，国内外不断研讨开发高频软开关技能[4]。软开关技能很好地运用了电路中的散布参数，将寄生电感和电容作为谐振元件的一部分，消除了散布参数引起的电压尖峰。图8所示谐振变换器电路,图9给出的相应仿真波形，较为形象地阐明晰软开关运用散布参数所到达的作用。

 　　图9 用PSPICE核算出的波形

 　　图8 谐振变换器电路

　　　6、结束语