潘亚培，吴明赞，李 竹

(南京理工大学自动化学院，南京210094)

在开关电源设计中，高频化使得变压器体积减小，但是随着工作频率的提高，集肤效应和邻近效应所造成的绕组损耗会随之增大。因此如何选择高频变压器的绕组导线规格并减小变压器绕组损耗非常重要。

1 高频变压器结构简介

设计的高频变压器结构如图1 所示，包括磁芯和绕组。变压器原边绕组为初级绕组，而副边有三个次级绕组，分别构成三个输出回路。磁芯的作用是导磁并可以改善变压器的电性能。与输入端电源相连的是初级绕组，它的作用是从电源输入端获得电能并激磁［1］。输入的电能经过初级线圈后转化为磁场能，而次级绕组将磁场能转化为电能供负载使用。

图1 高频变压器结构简图

2 高频变压器绕组损耗分析

导体通过高频电流时会产生高频效应，包括集肤效应和邻近效应［2］。这两种效应都使导体有效导电面积减小，增大了导体损耗。

2.1 集肤效应

对于频率高于20 kHz 的变换器来说，电流密度在导线截面上分布不均，越靠近导线的中心，电流密度越小，电流聚集在导线的表面。这种当交变电流流经导体时电流集中在导体表面的现象称为集肤效应。

集肤深度定义为导体中电流密度减小到导体截面表层电流密度的1/e(e 为自然底数，e=2.71828183)或37%处的深度。70 度时铜线的集肤深度为:

式(1)中，厚度S 的单位是mil，频率f 的单位是Hz。可见，频率越高，集肤深度越小，从而交流电阻也越大，铜损越多。……