在电子设备的电源系统中,高频变压器是一个至关重要的部件,而其极性与相位更是影响其性能和应用的关键因素。高频变压器的极性是一项十分重要的电性参数。一旦变压器极性接反,输出电压的相位就会改变,进而使输出电路极性反向。这极有可能对电解电容、半导体等器件造成损坏,严重时甚至会导致负载设备烧毁。

如上图所示的变压器原理图,左边为初级,右边为次级,带实心黑点一端为同名端。在变压器绕线设计时,通常会将同名端设为起绕点,异名端作为收线点。具体来说,初级起绕点为 1 脚,中间 X1、X2、X3 为抽头,收线点为 2 脚;次级起绕点为 4 脚,中间 Y 为抽头,收线点为 3 脚。
然而,在部分设计中,若将一些绕组同名端设为起绕点,可能会出现绕线交叉的情况,甚至导致线包过大而无法装进磁芯。此时,工艺上会进行一些调整,把这些绕组异名端设为起绕点,同名端作为收线点,同时将插机方向反向,以此保证极性不变。但需要注意的是,这种工艺调整虽然能保证极性不变,却可能会引起相位差的变化。
相位指的是初次级绕组间电压或电流的相位差。当初次级绕组的电压或电流同时达到值或值时,称为同相。这种同相关系有助于实现能量的高效传输,减少无功功率损失。而当初次级绕组的电压或电流一个达到值,另一个达到值时,则称为反相。反相关系在某些特定场景中会被加以利用,例如在推挽式变换器中,通过反相驱动两个开关管来实现磁芯的双向磁化。
在理想状况下,如果初次级绕组完全耦合且无漏感,电压或电流的相位差应为 0°(同相)或 180°(反相)。但在实际应用中,由于绕组间的寄生电容、漏感以及磁芯特性等因素的影响,相位差可能会发生偏移。
当变压器绕组中的一端为 “跳变点” 时,绕线过程中起绕点的改变,会使高频变压器初次级绕组之间的寄生电容发生变化,从而导致相位差改变,进而影响 EMC(电磁兼容性)。因此,在高频变压器(含电感)的设计中,起绕点的调节不仅会影响极性,还需要评估相位差的变化以及对 EMC 的影响程度。