What?! There is a capacitor in my transformer?

Get a quick tutorial from James Tabbi, our Deputy Vice President of Exxelia's Magnetics Business Units, explaining what's interwinding capacitance


Exxelia recently designed an auxiliary transformer for a spacecraft application, where interwinding capacitance was of concern to the customer.  The controller chip they were using in their power supply was noted to be “rather sensitive to excess capacitance.”

Exxelia has also supplied thousands of driver transformers for use in a subsystem of the AN/TPQ-53 Radar System in which interwinding capacitance within the toroidal windings is held to a very demanding tolerance.

But what is interwinding capacitance? 

Capacitance in a transformer winding cannot be avoided. The voltage difference between turns, between winding layers and from windings to the core, creates “parasitic” capacitances in the transformer circuit.  These capacitances are shown as Cp, Cs, and Cw in this schematic diagram of an electronic transformer “equivalent circuit.”

Interwinding and distributed capacitance occur in transformers due to the physical separation of, and electrostatic coupling between, different turns of wire. In general, the capacitance presents itself between the different layers within a winding and between the outside layer of one winding and the inside layer of the next.  

In conventional magnetics, interwinding capacitance is a function of coil configuration – the geometry of adjacent conductors and separating dielectric media. Specifically, it is directly proportional to the shared surface area of the windings (shown in green and red below), the dielectric constant of the insulator between the windings (shown in gray below), and is inversely proportional to the separation distance through the dielectric media.

           

In high-frequency transformer design, leakage inductance and capacitance are often competing design requirements since the beneficial parameters that provide low leakage inductance also tend to increase the interwinding capacitance.

Excessive capacitance can cause undesirable common-mode noise transmission between transformer windings or between transformer windings and core or another ground connection.

Exxelia can assist with these design challenges when creating products that have to deal with interwinding capacitance, for all types of magnetic components.  

Important coil configuration design considerations must be made when capacitive coupling causes unacceptable signal transmission (for example, common-mode noise transmission or undesirable spurious ringing on a high voltage output).  Windings may be configured in a way that reduces the dV/dt voltages induced across dielectric media. Conductive screen(s) tied to preferred potential(s) can also be added between adjacent windings to reduce transmission.

If you’d like to learn more about interwinding capacitance or would like to discuss your specific magnetics needs, contact us sales.usa@exxelia.com 

Publié le 04 Sep 2020 par Rebecca Charles

Euclid : La mission de l'ESA embarque nos composants magnétiques et condensateurs.

Cette réalisation remarquable vient s'ajouter à notre participation réussie à la mission JUICE de l'ESA et à la présence de nos composants à bord du rover Perseverance de la NASA. Euclid est une mission spatiale ambitieuse de l'Agence Spatiale Européenne (ESA) qui vise à cartographier l'Univers observable et à enquêter sur la mystérieuse énergie sombre et la matière noire. Le satellite étudiera des galaxies qui se trouvent à différentes distances de la Terre au moyen d’un télescope de 1,2m de diamètre qui embarque deux instruments : l’imageur observant en lumière visible (VIS) et le spectro-imageur proche infrarouge (NISP). Nous sommes fiers d'avoir été sélectionné comme fournisseur de composants passifs de haute fiabilité pour cette mission cruciale. Nos composants magnétiques (CMC 15, SESI inductance 9.1, 15 & 22) et nos condensateurs (PM 948S, PM 94S, DBIT X3S) ont été soigneusement conçus et fabriqués pour répondre aux exigences extrêmes de l'espace (ESA QPL) et jouer un rôle clé dans le succès de la mission Euclid (Nous équipons le PCDU = Unité de distribution de conditionnement de puissance).  Notre expertise et notre expérience dans la conception et la fabrication de composants électroniques passifs sur mesure pour le domaine spatial, nous permettent de répondre aux exigences les plus strictes de l'industrie aérospatiale. Nous sommes déterminés à maintenir notre position en tant que fournisseur de confiance pour les missions spatiales de renom.   Crédit image : ESA/C. Carreau,CC BY-SA 3.0 IGO View the press release

Les résistances d'Exxelia Ohmcraft permettent de faire des analyses pointues en recherche pharmaceutique

Pour ce faire, ils doivent s’appuyer sur des instruments de recherche et de diagnostic en sciences de la vie dotés de circuits amplificateurs complexes à gain élevé. Les principaux fabricants de ce type d’équipement se sont associés à Exxelia Ohmcraft pour concevoir des résistances CMS spécifiques à forte valeur de résistance, essentielles au fonctionnement de ces circuits. Plus précisément, le taux de consommation d’oxygène (OCR) et le taux d’acidification extracellulaire (ECAR) sont deux indicateurs clés de la respiration mitochondriale et de la glycolyse qui fournissent une vue d’ensemble de la fonction métabolique cellulaire dans les cellules en culture. L’équipement analyseur effectue ces mesures automatiquement. « La précision et la fiabilité de ces outils sont cruciales pour permettre aux chercheurs de progresser dans leurs études, qui ont le potentiel de changer – voire sauver – des vies » déclare Eric Van Wormer, Vice-Président d’Exxelia Ohmcraft. “Pour répondre aux besoins de conception de cette application particulière, nous avons développé une résistance sur-mesure avec un facteur de forme unique et utilisé des terminaisons spéciales pour faciliter la fabrication du produit final.” La technologie d’Exxelia Ohmcraft utilise le système d’impression électronique Micropen pour “imprimer” des lignes serpentines précises et étroites avec de l’encre résistive sur un substrat en céramique, produisant des résistances plus performantes sur une plage de valeurs plus large et sur une surface plus petite que la technologie « thick film » conventionnelle de résistances.