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1、开关电源变压器绕组线圈第1页，共19页，编辑于2022年，星期六2气隙磁芯线圈磁场xH0llavlg因为因为忽略磁芯磁压降忽略磁芯磁压降xa气隙磁场强度气隙磁场强度第2页，共19页，编辑于2022年，星期六3高频电流流过单导线时集肤效应高频电流流过单导线时集肤效应高频电流流过导体，电流产生的高频交变磁通在导体内产生高频涡流，使得导体内从中心到外表电流分布不均，表面电流密度大，中心电流密度小集肤效应。集肤深度：J0.3681.00020度和100度铜导线分别为第3页，共19页，编辑于2022年，星期六4集肤效应的结果减少了导体有效截面积，导线电阻增大，增加了交流损耗。以圆导线为例，交流电阻增加的
2、倍数：低频时，FR近似等于1,导线损耗为 I电流有效值；高频时导线损耗：Idc电流平均值，即直流分量；交流分量电流有效值；Rac=RdcFR第4页，共19页，编辑于2022年，星期六5变压器的漏感概念abclHxH1磁场存储能量磁场存储能量磁场也可以表示为磁场也可以表示为或或x第5页，共19页，编辑于2022年，星期六6减少漏感的措施较少的匝数N，宽窗口l，较小窗口高度。分段线圈，三明治安排。但有限制。(a)(b)(c)(d)普通磁芯(e)(f)(g)平面磁芯第6页，共19页，编辑于2022年，星期六7相邻高频线圈中的涡流临近效应相反方向电流相同方向电流IAIAIBIBBABA电流趋向内表面电
3、流趋向外表面第7页，共19页，编辑于2022年，星期六8多层线圈的临近效应HxH1+电流趋向内表面电流趋向内表面第一层在内表面流通，第二层导线中间没有电流，也没有磁场，因此在第二层外表面必须与第一层内表面相同电流的涡流，因此第二层内表面两倍外表面电流。如果有第三层，第8页，共19页，编辑于2022年，星期六9根据集肤深度第一层交流电阻为根据集肤深度第一层交流电阻为Rac1=FR1 Rdc 交流损耗交流损耗第二层交流电阻：第二层交流电阻：FR2=5第二层交流损耗第二层交流损耗多层中损耗与电流平方成正比，相当于电阻增加。多层中损耗与电流平方成正比，相当于电阻增加。第第n层为层为n层线圈总交流电阻增
4、加的倍数层线圈总交流电阻增加的倍数第9页，共19页，编辑于2022年，星期六10h=0.86d直径d的圆导线铜带带厚D层数pDowell曲线第10页，共19页，编辑于2022年，星期六11减少交流电阻方法减少层数：采用分段交错绕。与减少漏感是一致的。采用多股绞线利兹线。但是多股绞线的单股直径仅小于2 是远远不够的。当采用利兹线或铜带时，一般应当做到FR接近1.6就可以了。Dowell曲线是正弦波电流结果，开关电源中非正弦曲线是正弦波电流结果，开关电源中非正弦高频电流引起的损耗更大。工程上只是近似计算，高频电流引起的损耗更大。工程上只是近似计算，最终由温升决定。最终由温升决定。第11页，共19页
5、，编辑于2022年，星期六12线圈设计举例：线圈设计举例：初级电流中值初级电流中值Ia20A，占空度为，占空度为D0.5，工作频率为，工作频率为90kHz，共，共10匝。磁芯窗口宽度匝。磁芯窗口宽度l=24mm.选择导线尺寸。选择导线尺寸。TonTIa 直流分量 Idc=DIa=10A 总有效值 I 交流分量选择电流密度j=4A/mm2，需要的导线截面积 根据导线截面积，导线有多种选择：单股圆导线，2多股线，利兹线和铜带，希望最小的铜损耗。第12页，共19页，编辑于2022年，星期六13采用单股圆导线，裸线直径d=1.8mm,带漆直径d=1.92mm,90kHz集肤深度0.254mm。Q5.7、单层，由Dowell曲线查得FR5.7,即交流电阻比直流电阻大5.7倍。前面计算直流分量与交流分量相等，交流电阻比直流大5.7倍，交流损耗太大，不能接受，试试采用d180 温升：T=Tmax-Ta 温升测量：电阻法 热电偶法热阻：Rth T/P 这里PPcPw或第18页，共19页，编辑于2022年，星期六19C 绕法线圈电容Z 绕法分段绕法阶梯绕法第19页，共19页，编辑于2022年，星期六